Лабораторна робота №11 (2 год)

 

ТЕМА: вивчення резонансу в електричному коливальному контурі

НАВЧАЛЬНА МЕТА: дослідити явище електричного резонансу в електричному коливальному контурі.

ОБЛАДНАННЯ ТА ОСНАЩЕННЯ: ПК, Electronics Workbench.

 

ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПЛОЖЕННЯ

 

Електричне коло, яке складається з конденсатора і котушки, з'єднаних послідовно, називається коливальним контуром.

Якщо коливальний контур вмикають у електричне коло, то амплітуда сили струму. що проходить через елементи контуру, залежить не тільки від амплітуди прикладеної змінної напруги, а й від його частоти. Якщо амплітуда напруги має стале значення, то амплітуда сили струму в контурі із зростанням частоти збільшується, минає максимум і потім зменшується. Таку залежність амплітуди сили струму з колі від частоти пояснюють таким чином рис.1.

Рисунок 1 – резонансна крива

На низьких частотах ємнісний опір Хс конденсатора змінного струму дуже великий. Із збільшенням частоти цей опір зменшується, тому сила струму зростає. Індуктивний опір котушки X_L за низьких частот малий, але збільшується із зростанням частоти. На деякій частоті, яку називають резонансною частотою кола, індуктивний опір котушки дорівнює ємнісному опору конденсатора:

X_L=X_C

На вищих частотах X_L, перевищує Х_C. Зростання індуктивного опору із зростанням частоти призводить до спадання сили струму в колі на частотах, більших від резонансної.

Резонанс у послідовному колі змінного струму настає тоді, коли частота змінного струму ν збіжиться з власною частотою ν₀ коливального контроу:

 

ХІД РОБОТИ

1 Скласти електричне коло за схемою, яку зображено на рис.2. Встановити параметри елементів, подвійним кліком миші клацаючи на значки елементів. Опір резистора встановити 100 Ом, ємність конденсатора – 10мкФ, індуктивність – 5Гн. Налаштувати амперметр і вольтметр на вимірювання змінного струму, встановивши в полі Mode – AC. В налаштуваннях функціонального генератора виставити амплітуду 10В, а початкову частоту в полі Frequency встановити 2 Гц.

Рисунок 2 – Послідовний коливальний контур

2 Подвійним кліком миші на іконці функціонального генератора викликати вікно його налаштування. Ввімкнути схему, натиснувши на кнопку в правому верхньому куті. В полі Frequency при встановленому значенні 2 Гц, записати покази вольтметра та амперметра до таблиці. Не вимикаючи схеми, тиснучи курсором миші на кнопку збільшення частоти, збільшуйте частоту по 4 Гц, при цьому значення вольтметра та амперметра записуйте до таблиці. Частоту збільшуйте до 34 Гц.

3 Змінивши ємність конденсатора до 15 мкФ, повторити пункт 2.

4 Побудувати дві криві залежності струму від частоти для обох дослідів. Графічно визначити резонансну частоту, значення записати до таблиці.

5 Розрахуйте теоретично резонансні частоти за формулою значення записати до таблиці.

6 Зробити висновки.

Таблиця 1 – Дані та розрахунки

ν, Гц										νграф, Гц	νтеор, Гц
I, мА
U, В
I, мА
U, В

 

ЗМІСТ ЗВІТУ

1 Мета роботи

2 Обладнання

3 Таблиці з дослідженнями та розрахунками

4 Розрахунки

5 Висновки

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ ДО ЗАХИСТУ:

1 Чому амплітуда коливань сили струму в колі, яке складається з конденсатора. котушки, при сталій амплітуді коливань змінної напруги спочатку зростає із збільшенням частоти, а потім зменшується?

2 За якої умови настає електричний резонанс?

3 Де використовують явище електричного резонансу?