Указания по подготовке к защите. 3.1. Оформите отчет по лабораторной работе, который должен содержать:

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.

б)

а)

 

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 U_R 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 u_R (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 u_R (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 U_C
(в точке 2) для рассчитанной емкости C и для C ₁ = 0,1 C. Результаты измерений занесите в графу «Эксперимент» табл. 3.2.