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 XL за низьких частот малий, але збільшується із зростанням частоти. На деякій частоті, яку називають резонансною частотою кола, індуктивний опір котушки дорівнює ємнісному опору конденсатора:
XL=XC
На вищих частотах XL, перевищує ХC. 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?
