Демонстрация отсутствия сдвига фаз между током и напряжением на резисторе.

На 2-й канал осциллографа-приставки подайте напряжение с резистора r, которое прямо пропорциональна про­текающему через него току, поскольку на активном со­противлении нет сдвига фаз между колебаниями тока (красная кривая на фото) и напряжения (голубая кри­вая).

Демонстрация сдвига фаз между током и на­пряжением на катушке и на конденсаторе.

На фото внизу показаны виртуальные осциллограм­мы тока и напряжения на катушке (фото а - сдвиг фаз -π/ 2, колебания силы тока отстают от коле­баний напряжения), на конденсаторе (фото б - сдвиг фаз +π/2, колебания силы тока опережают колебания напряжения на π/2), а также колеба­ния напряжений на катушке и на конденсаторе.

В последнем случае надо установить одинаковую чувствительность обоих каналов (2 В/дел) и, увеличивая частоту генератора от 20 до 100 Гц, убедиться, что независимо от частоты колебания напряжений остаются в противофазе: когда ам­плитуда напряжения на конденсаторе уменьша­ется, на катушке она растёт.

Демонстрация зависимости сдвига фаз меж­ду током и напряжением в последовательном колебательном контуре от частоты.

Изменяя частоту генератора от 20 до 100 Гц, убеждаемся, что при частоте меньше резонансной (~55 Гц) ко­лебания силы тока опережают колебания напря­жения (график тока сдвинут влево относитель­но графика напряжения), а при частоте больше резонансной наоборот - колебания тока отстают по фазе от колебаний напряжения (график тока сдвинут вправо). При резонансе контур облада­ет только активным сопротивлением, поэтому сдвига фаз нет.

С помощью данного прибора можно убедиться, что с учётом сдвига фаз общее напряжение на по­следовательном колебательном контуре надо нахо­дить по правилу сложения векторов:

Для большей точности измерять напряжения лучше не по сетке осциллографа, а с помощью циф­рового вольтметра или мультиметра.

Заключение

Выводы:

В колебательном контуре ток, протекающий через него, может:

· опережать по фазе напряжение, если x_L <x_c;

· отставать по фазе от напряжения, если x_L>x_c;

· совпадать по фазе с напряжением, если x_c = x_L.

При x_L = x_c в ЭЦ наступает режим резонанса.

При этом ток в цепи совпадает по фазе с напряжением. Ток в резонансном режиме достигает максимума, так как полное сопротивление (Z) цепи имеет минимальное значение.

Условие возникновения резонанса:

 

Список используемой литературы

1. Касаткин А.С. Электротехника. - М.: Энергия, 1974.

2. Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. Физика. Учебник для 10 класса средней школы, утвержден Министерством просвещения СССР. Издание шестое. Москва. Просвещение 1982 г

3. Жданов Л. С., Жданов Г. Л. Физика для средних специальных учеб­ных заведений: Учебник.—4-е изд., испр.—М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984.—512 с.

4. Элементарный учебник физики: Учеб, пособие. В 3 т. / Под ред. Г. С. Ландсберга/12-е изд. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. — 656 с.

5. Электротехника/Под ред. Пантюшина В.С. - М.: Высш. шк., 1976.

6. Электротехника/Под ред. Герасимова В.Г. - М.: Высш. шк., 1985.

7. Физика. Научно-методический журнал для учителей физики, астрономии и естествознания. В.В. ЕФИМОВ. Установка для исследования графиков электромагнитных колебаний с помощью осциллографа-приставки и работа с ней в рамках лабораторного практикума