実験 交流回路の電圧

●目 的
 交流電流および交流電圧の実効値やリアクタンス,インピーダンスなど,交流回路における諸量について理解を深める。

●準 備
 交流電源装置,コンデンサー(47μF),抵抗(51Ω,100Ω,その他),
 デジタルマルチメーター(DMM)2個,リード線,電卓2個,分度器,
  注:抵抗のカラーコード 51Ω(緑茶黒金),100Ω(茶黒茶金)

以下では,電圧や電流はすべて実効値を表す。DMMは実効値を表示する。
またDMM使用においては,電圧および電流測定時にはモードを自動でなくSELボタンを押してA.C.モードにセットして行うこと。

●方 法
(1)電源装置のスイッチを入れ,交流端子にDMMを接続し,スイッチを電圧測定Vにし,SELボタンを押してA.C.モードにセットしてから電圧を2〜3V程度に設定する。このときの電源電圧Vを測定する。
  コンデンサーの耐電圧も確認のこと。また,電圧が大きいと,炭素皮膜抵抗が焼けてしまう。

(2)DMMを周波数測定Freqにし,電源の周波数を測定する。

(3)DMMを抵抗測定Ωにし,抵抗器の抵抗を測定する。

(4)DMMを電気容量測定Capにし,コンデンサーの電気容量を測定する。安定するのに時間がかかるので少し待つこと。

(5)一旦,電源スイッチを切る。51Ωの抵抗とコンデンサーや電源装置を右図のように接続する。コンデンサーの極性は気にしなくてもよい。

(6)コンデンサーの両端の電圧VCと抵抗の両端の電圧VRを測定する。

(7)電流測定mAにし,SELボタンを押してA.C.モードにセットしてから回路の電流Iを測定する。

(8)時間があれば抵抗を10Ωに取り替え,電圧も変更して同様の実験を行ってみよ。

(9)V=VC+VR が成立しないことを確認する。コンデンサーのリアクタンス,回路のインピーダンスZ,電流と電源電圧の位相のずれα(分度器を用いて)などを求める。

(10)で計算した電流値と,(7)で測定したIを比較する。

測定値(単位も記入のこと)

 
電源電圧V                 
周波数f  
抵抗R  
電気容量 C  
コンデンサー電圧VC  
抵抗電圧VR  
電流 I  


計算値(単位も記入のこと)

リアクタンス                
インピーダンス  
tanα(その1)  
α(その1)  
tanα(その2)  
α(その2)  
計算による電流値  

 その1は抵抗やリアクタンスより,その2は電圧より求める。

考察(1.電圧について  2.電流について  3.その他  の3点書くこと)

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