3.1. Оформите отчет по лабораторной работе, который должен содержать:
- схему исследуемой цепи,
- предварительный расчет,
- таблицу результатов расчета и эксперимента,
- выводы.
3.2. Подготовьтесь к решению задач, отражающих основное содержание работы.
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте законы Кирхгофа.
2. Сколько линейно-независимых уравнений можно составить по первому и второму закону Кирхгофа?
3. Сформулируйте принцип наложения. Какие цепи подчиняются этому принципу?
4. Какой порядок расчета линейных электрических цепей методом наложения?
Лабораторная работа 3
исследование режима гармонических колебаний
в последовательном RC -контуре
Задание на самостоятельную подготовку
1.1. Изучите режим гармонических колебаний в простейших электрических цепях.
1.2. Рассчитайте величину емкости C в цепи, схема которой приведена на рис. 3.1, при которой ток i (t) опережает по фазе приложенное напряжение u 0(t) на угол j = 45°, учитывая, что
, 
.
Рис. 3.1
Значения R и f приведены в табл. 3.1. Вычисленное значение емкости C занесите в графу «теоретический расчет» табл. 3.2.
Таблица 3.1
| № вар. | ||||||||||||||
| R, Ом | ||||||||||||||
| f, кГц |
1.3. Рассчитайте для входного напряжения 
действующие значения тока I и напряжения U R и U C в цепи, схема которой приведена на рис. 3.1, для заданных значений R, f по формулам:
, 
, 
, 
, 
.
Постройте в масштабе треугольник напряжений и укажите угол j.
Выполните аналогичные расчеты для C 1 = 0,1 C.
Результаты расчетов занесите в графу «теоретический расчет» табл. 3.2.
1.4. Познакомьтесь со схемами эксперимента, представленными на рис. 3.2.
|
|
Рис. 3.2
Таблица 3.2
| Величина | R, Ом | f, кГц | C, мкФ | U R, В | U C, В | I, мА | l T, дел | l j, дел | |j|, ° |
| Теор. расчет | C | — | — | ||||||
| 0,1 C | — | — | |||||||
| Эксперимент | C | ||||||||
| 0,1 C |
Задание для экспериментальной работы
2.1. Соберите цепь, схема которой представлена на рис. 3.2,а.
2.2. Включите и настройте генератор гармонических колебаний Г3-109.
2.2.1. Ручку «регулировка выхода» установите в крайнее левое положение, что соответствует отсутствию напряжения на выходе генератора.
2.2.2. Ручку «нагрузка W» установите в положение «АТТ».
2.2.3. Тумблер «СЕТЬ» установите в положение «ВКЛ» и прогрейте прибор в течение 10 мин.
2.2.4. Ручкой плавной установки частоты и переключателем «МНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ» установите заданное значение f.
2.2.5. Аттенюатор установите в положение «1,5 V».
2.3. Включение и регулировка вольтметра В3-38.
2.3.1. Переключатель пределов измерения установите в положение 30 В.
2.3.2. Тумблеров «СЕТЬ» включите прибор и прогрейте в течение 10 мин.
2.3.3. Переключатель пределов измерения установите в положение, при котором измеряемое напряжение будет находиться в правой трети шкалы стрелочного индикатора.
2.4. Установите ручкой «РЕГУЛИРОВКА ВЫХОДА» генератора Г3-109 напряжение 1 В в точке 1, подключив в эту точку вольтметр В3-38.
2.5. Измерьте вольтметром В3-38 напряжение UR в точке 2 цепи и вычислите ток I по закону Ома. Занесите эти значения в графу «Эксперимент» табл. 3.2.
2.6. Включение и настройка осциллографа С1-83.
2.6.1. Включите прибор, вытянув тумблер «ПИТАНИЕ» на себя,
и прогрейте в течение 10 мин.
2.6.2. Переключатели входов обоих каналов установите в положение «»».
2.6.3. Кнопочный переключатель режима работы установите в положение «®®» при котором на экране осциллографа совмещаются изображения колебаний, подаваемых на входы обоих каналов.
2.6.4. Ручками «↕» совместите линии горизонтальной развертки обоих каналов на середине экрана при выведенной влево ручке «РЕГУЛИРОВКА ВЫХ» генератора Г3-109, т. е. при отсутствии сигналов на входах каналов осциллографа.
2.6.5. После установки на выходе генератора напряжения 1 В установите режимы синхронизации осциллографа «ВНУТР.1», «+», «АВТ». Ручкой «УРОВЕНЬ» добейтесь устойчивого изображения.
2.6.6. Ручками развертки «время/дел» и «↔» установите период колебаний, равный 8 делениям.
2.7. Перенесите кабель канала 2 из точки 2 цепи в точку 1. Переключателями «U /дел» и ручками «►» совместите изображения колебаний обоих каналов и установите их размах, равный 6 делениям. Верните кабель канала 2 в точку 2.
Снимите на кальку осциллограмму исследуемых гармонических колебаний.
2.8. Ручками «U 1/дел» и «U 2/дел» установите размах колебаний по обоим каналам, равный 6 делениям.
На экране осциллографа должно быть устойчивое изображение входного напряжения u 0(t) и напряжения на резисторе uR (t) с одинаковыми амплитудами (рис. 3.3). Последнее позволит определить сдвиг по фазе между ними с меньшей погрешностью.
Рис. 3.3
По экрану осциллографа определите число делений l T, соответствующее периоду колебаний, и число делений l j, соответствующее сдвигу фаз между напряжениями u 0(t) и uR (t). Занесите их значения в графу «Эксперимент» табл. 3.2 и вычислите сдвиг по фазе между напряжениями по формуле:
.
2.9. Установите значение емкости C 1 = 0,1 C и повторите пп. 2.4, 2.5, 2.7 и 2.8.
2.10. Соберите цепь, схема которой приведена на рис. 3.2,б, установите на входе цепи (в точке 1) напряжение 1 В и измерьте напряжение UC
(в точке 2) для рассчитанной емкости C и для C 1 = 0,1 C. Результаты измерений занесите в графу «Эксперимент» табл. 3.2.
