Последовательный колебательный контур.

РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ

 

1. Цель работы

 

Исследование явлений резонанса и частотных характеристик в последовательном колебательном контуре.

 

2. Задание по расчету

 

2.1. Начертить схему электрической цепи согласно рис.4.1 для своего варианта (пунктиром обозначена эквивалентная схема реальной катушки индуктивности). Значения внутреннего сопротивления катушки , а также другие параметры контура приведены в п. 7.

2.2. Рассчитать резонансную частоту f₀, характеристическое сопротивление r, добавочные активные сопротивления  и суммарные   активные сопротивления цепи ( = + ) для двух значений добротности Q₁ и Q₂. Данные свести в таблицу 4.1.

2.3. Рассчитать и построить , где j - угол сдвига фаз между напряжением источника питания и током. Рассчитать и построить  для двух значений добротности. Результаты занести в таблицу 4.2.

2.4. Рассчитать и построить безразмерную функцию

для двух значений добротности контура, где I₀ – ток при резонансе, f – текущая частота. Данные собрать в таблицу 4.3.

2.5. Рассчитать и построить   для двух значений добротности, где U_С – напряжение на емкости, U – напряжение на клеммах источника. Полученные значения  представить в таблицу 4.4.

2.6. Рассчитать и построить   для двух значений добротности, где U_L – напряжение на индуктивности. Рассчитанные величины вписать в таблицу 4.5.

 

Рис.4.1

 

 

Таблица 4.1

 

	L мГн	С мкФ	Ом	Ом	Ом	f0 Гц	r Ом
Q1 =...
Q2 =...

 

 Таблица 4.2

 

К= f / f0			0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2
Расчет		f, Гц
		XL, Ом
		ХС, Ом
	Q1=	j, град
	Q2=	j, град

Продолжение таблицы 4.2

К= f / f0			0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2
Опыт	Q1=	j, град
	Q2=	j, град

 

Таблица 4.3

К= f / f0			0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2
Расчет	Q1=
	Q2=
	Q1=	f, Гц
		I, А
Опыт
	Q2=	f, Гц
		I, А

 

Таблица 4.4

К= f / f0			0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2
Расчет	Q1=
	Q2=
	Q1=	f, Гц
		UC, А
Опыт
	Q2=	f, Гц
		UC, В

Таблица 4.5

 

К= f / f0			0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2
Расчет	Q1=
	Q2=
Опыт	Q1=	f, Гц
		UL, В
	Q2=	f, Гц
		UL, В

 

3. Описание экспериментальной установки

 

При исследованиях используются:

а) амперметр,

б) вольтметры,

в) фазометр (Bode Plotter),

г) источник ЭДС и набор элементов цепи.

 

4. Программа экспериментальных исследований

 

4.1. Собрать схему (рис.4.1) с использованием приборов, указанных в п. 3.

4.2. Экспериментально определить резонансную частоту f₀ при разных добавочных сопротивлениях с учетом методических указаний (п. 5.1).

4.3. Исследовать j = f (f) с учетом методических указаний (п. 5.2). Результаты занести в таблицу 4.2. (сравнить с теоретическим расчетом).

4.4. Исследовать   при Q₁ и Q₂ с учетом методических указаний (п. 5.3). Заполнить таблицу 4.3.

4.5. Исследовать зависимость   для двух значений добротности с учетом методических указаний (п. 5.4). Данные свести в таблицу 4.4.

4.6. Исследовать функции    при разных добротностях. Результаты поместить в таблицу 4.5. Сравнить с теоретическим расчетом.

 

5. Методические указания

 

5.1. Изменяя частоту источника питания добиться равенства модулей U_L = U_C, что имеет место на резонансной частоте.

5.2. Угол сдвига фаз , где = 0 (нулевая фаза источника напряжения),  - показание Bode Plotter.

5.3. Исследуется зависимость I = f (f) с учетом  деления на опытное значение I₀.

5.4. Рассматривается опытная зависимость U_C = f (f) с учетом деления на U.

5.5. Для идеальной катушки индуктивности U_L ¹ U_к, а для реальной – U_L нельзя отделить от U_к (не путать с эквивалентной  схемой).

 

6. Содержание отчета

 

6.1. Цель работы.

6.2. Выполненное задание по расчету (схема, формулы, таблицы, графики).

6.3. Эксперимент, сравнение расчета и опыта.

6.4. Выводы.  

7. Варианты задания

 

№ варианта   Параметры	1	2	3	4	5	6	7	8
U,  B	8	7	6	5	6	7	8	7
rк, Ом	32	41	55	28	35	52	20	32
L, мГн	17	25	50	14	20	40	11	16
С, мкФ	1,5	1,6	1,2	2	1,3	0,4	0,6	2,5
Q1	1,25	1,5	1,7	1	2	3	2,5	1,4
Q2	0,5	0,55	0,6	0,7	0,45	0,55	0,5	0,7
№ варианта   Параметры	9	10	11	12	13	14	15
U,  B	8	7	6	5	6	7	8
rк, Ом	47	19	20	42	13	20	36
L, мГн	32	9	13	26	7	11	21
С, мкФ	1,8	4	3	1,4	2	0,8	2
Q1	2	0,8	0,9	1,6	1,3	1,4	1,25
Q2	0,6	0,55	0,5	0,6	0,5	0,55	0,7

  

 

Эксперимент

 

4.1. Опытные схемы с использованием EWB представлены на рис.4.2, 4.3.

4.2. Определить резонансную частоту f₀ в схеме (рис.4.2), варьируя частоту источника питания, пока не сравняются показания двух вольтметров (U_L = U_C).

4.3. Изменяя частоту источника питания, исследовать   по схеме (рис.4.3). Измерить  по схеме (рис.4.2) для двух значений добротности. Заполнить таблицу 4.2.

4.4. Построить опытные кривые   при различных Q, используя схему (рис.4.3). Результаты внести в таблицу 4.3.

4.5. Варьируя частоту источника питания построить экспериментальные кривые  при двух значениях Q (рис.4.3). Опытные данные собрать в таблицу 4.4.

4.6. Исследовать зависимости   при различных Q на опытной схеме (рис.4.3). Заполнить таблицу 4.5.

 

 

Рис.4.2

 

 

Рис.4.3

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.5