Фазовый сдвиг

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Низковольтный источник питания переменного тока.
• Два конденсатора по 0,1 мкФ каждый, неполяризованные (каталог Radio Shack № 272-135)
• Два резистора 27 кОм.

Я рекомендую керамические дисковые конденсаторы, потому что они нечувствительны к полярности (неполяризованы), недороги и долговечны. Избегайте использования конденсаторов с какой-либо маркировкой полярности, так как они будут разрушены при питании от сети переменного тока!

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , Том 2, глава 1:«Основы теории переменного тока»

Уроки электрических цепей , Том 2, глава 4:«Реактивное сопротивление и импеданс - емкостные»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Как сдвинутые по фазе напряжения переменного тока складываются не алгебраически, а согласно векторной (векторной) арифметике.

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Постройте цепь и измерьте падение напряжения на каждом компоненте с помощью вольтметра переменного тока. Тем же вольтметром измерьте полное (питающее) напряжение. Вы обнаружите, что падения напряжения нет суммируйте, чтобы равняться общему напряжению. Это происходит из-за фазового сдвига в цепи:падение напряжения на конденсаторах не совпадает по фазе с напряжением, падающим на резисторах, и, таким образом, значения падения напряжения не складываются, как можно было бы ожидать. Принимая во внимание фазовый угол, они делают суммируйте, чтобы равняться общей сумме, но вольтметр не измеряет фазовый угол, а измеряет только амплитуду.

Попробуйте измерить падение напряжения на обоих резисторах одновременно. Это падение напряжения будет равны сумме падений напряжения, измеренных на каждом резисторе в отдельности. Это говорит о том, что формы сигналов падения напряжения на обоих резисторах синфазны, поскольку они складываются просто и напрямую.

Измерьте падение напряжения на обоих конденсаторах одновременно. Это падение напряжения, как и падение, измеренное на двух резисторах, будет равны сумме падений напряжения, измеренных на каждом конденсаторе отдельно. Точно так же это говорит о том, что формы сигналов падения напряжения на обоих конденсаторах синфазны друг с другом.

Учитывая, что частота источника питания составляет 60 Гц (частота бытовой электросети в США), рассчитайте полное сопротивление для всех компонентов и определите все падения напряжения, используя закон Ома (E =IZ; I =E / Z; Z =E / I). Полярные величины результатов должны точно соответствовать показаниям вашего вольтметра.

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Схема с номерами узлов SPICE:

Два резистора большой емкости R _bogus1 и R _bogus1 соединены через конденсаторы, чтобы обеспечить путь постоянного тока к земле, чтобы SPICE мог работать. Это «исправление» одной из причуд SPICE, позволяющее не рассматривать конденсаторы как разомкнутые цепи в своем анализе. Эти два резистора совершенно не нужны в реальной схеме.

Список соединений (дословно создайте текстовый файл, содержащий следующий текст):

 фазовый сдвиг v1 1 0 ac 12 sin r1 1 2 27k r2 2 3 27k c1 3 4 0,1u c2 4 0 0,1u rbogus1 3 4 1e9 rbogus2 4 0 1e9 .ac lin 1 60 60 * Напряжение на каждом компоненте:. print ac v (1,2) v (2,3) v (3,4) v (4,0) * Напряжение на парах одинаковых компонентов .print ac v (1,3) v (3,0) .end 

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

• Таблица мощности переменного тока
• Рабочий лист фазы переменного тока