Лабораторная работа №15.
Резонанс напряжений и резонанс токов
1. Цель работы: закрепление теоретических знаний по теме 3.8. “Электромагнитные колебания”,
приобретение практических навыков работы с цепями переменного тока,
изучение методики расчетов цепей переменного тока.
2. Порядок подготовки к выполнению работы: изучить тему и материал лабораторной работы
3. Порядок выполнения лабораторной работы дан в упражнениях
4. Подведение итогов выполнения работы:
предъявить результаты, подготовка и оформление отчета, заполнить таблички, произвести обработку результатов измерений
5. техника безопасности при выполнении лабораторной работы - стандартная с электрическими цепями
Цель работы: изучить вынужденные колебания в электрическом колебательном контуре и определить добротность контура.
Оборудование: звуковой генератор, миллиамперметр переменного тока, вольтметр, магазин сопротивлений, соединительные провода.
Ход работы:
Таблица 1
| f*102, Гц | |||||||||||||||
| I, мА | 2,5 | 26,5 | 20,5 |
| 2,7 | 2,5 | 1,7 | 1,5 |
Таблица2
| f*102, Гц | |||||||||||||||
| I, мА | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 9,5 | 11,5 | 10,5 | 9,5 | 7,5 | 5,5 | 4,5 |
| 2,7 | 2,1 | 1,9 | 1,5 |
1 способ нахождения добротности –
2 способ нахождения добротности –
; (L = 0,026 Гн, C = 0,01*10-6Ф).
3 способ нахождения добротности –
Данные берем из графика:
Подготовка лабораторной установки к работе
1.1. Установить органы управления генератора сигналов в следующие положения:
- шкала вольтметра – 31,6 В
- пределы шкалы вольтметра – 30 В
- внутр. 600 Ω - Выкл.
- внеш. нагрузка - 5000
- множитель частоты - *102
- частота Нz – 20
1.2. На миллиамперметре предел шкалы на 30 мА.
1.3. На милливольтметре установить предел шкалы – 100 В.
1.4. На установке тумблер установить в положении 3Г.
1.5. Включить установку и приборы в сеть.
2. Определение резонансной частоты колебательного контура.
2.1. Переключатель магазина сопротивления установить в положение 0. на шкале вольтметра генератора сигналов установить ручной «Рег. выхода» напряжение 5 В (верхняя шкала), ручной «Частота Нz». На генераторе сигналов увеличить частоту:
- от 2000 Гц до 7000 Гц с шагом 1000 Гц
- от 7000 Гц до 10000 Гц с шагом 500 Гц
- от 10000 Гц до 20000 Гц с шагом 1000 Гц
и отрегулировать на миллиамперметре соответствующие значения тока.
Данные занести в таблицу 1.
| f*102, Гц | |||||||||||||||
| I, мА |
2.2. Повторите измерения по п. 2.1., включив в контуре с помощью магазина сопротивления активное сопротивление 300 Ом. Данные занесите в таблицу 2.
| f*102, Гц | |||||||||||||||
| I, мА |
2.3. По полученным данным п. 2.1. и 2.2., используя одну систему координат, постройте графики зависимости тока от частоты при R=0 Ом и R=300 Ом. Из графиков определите значение резонансной частоты колебательного контура.
3. Определение добротности колебательного контура
3.1. С помощью милливольтметра измерьте напряжение на индуктивности (между точками 1-2) UL и емкости (между точками 2-3) UС при резонансной частоте и активном сопротивлении с формулами (16) и (17) имеем расчетную формулу для добротности контура:
UL= UC= U, 
, где Ip - значение минимального тока, взятых из графика, построенного по данным таблицы 2.
3.2. Из графика, построенного по данным таблицы 2, определите добротность контура в соответствии с рис. 4 и формулой (19):
3.3. Сопоставьте экспериментальные величины Q, полученные разными методами, и сравните их с расчетными значениями – формула (18) (L = 0,026 Гн, C = 0,01*10-6Ф).
Контрольные вопросы
1.В чем различие между резонансом токов и резонансом напряжений?
2. Что такое емкостное и индуктивное сопротивление?
3. Чем определяется добротность колебаний в электрических цепях?
4. Какому механическому резонансу соответствует резонанс в электрических цепях?
Литература
1. И.В. Савельев. Курс общей физики М., Наука, 1988г(§ 22, стр. 270)
2. С.Г. Калашников. Электричество М., Наука.
