Под воздействием внешней Э.Д.С.
Цель работы: получить вынужденные колебания, возникающие в колебательном контуре под воздействием внешней Э.Д.С., изучить явления, наблюдаемые при внешних возбуждениях колебаний с частотами, близкими к резонансной, исследовать зависимость амплитуды и фазы этих колебаний от частоты вынуждающего воздействия.
Приборы и принадлежности: кассета ФПЭ-11/10, магазин сопротивлений, миллиамперметр, магазин емкостей, генератор, осциллограф C1-117.
Описание установки
Колебательный контур состоит из индуктивности L = 0,1Гн, магазина емкостей, магазина сопротивлений и активного сопротивлений R1 = 75 Ом, включенных последовательно с генератором. Наблюдение вынужденных колебаний ведется по экрану осциллографа, подключенного согласно схеме (рисунок 11.4) к кассете ФПЭ-11.
Внешнее возбуждение подается в контур через гнезда X1, Х2 от звукового генератора. Резистор R1 включен последовательно с элементами контура. С этого резистора подается напряжение на вход Y осциллографа через гнезда Х5, Х7. Это напряжение пропорционально току в контуре и находится с ним в одной фазе. На вход X осциллографа (гнезда Х6, Х7) подается входное напряжение для исследования зависимости амплитуды и фазы вынужденных колебаний от частоты вынуждающего воздействия. В контур можно подключить миллиамперметр, который при резонансе напряжений, т. е. когда контур будет настроен в резонанс, будет показывать максимальное значение.
Рисунок 11.4 – Принципиальная схема установки
Ход работы
1 Соберите схему измерительной установки (рисунок 11.4). Установите значение емкости в пределах С = 3 нФ и сопротивление R = 0.
2 Определите по заданным значениям L и C резонансную частоту контура 
.
3 Регулятором выходного напряжения генератора установите 1 В, частоту – 2 кГц. Напряжение генератора в процессе всех измерений нужно поддерживать неизменным.
4 Включите развертку осциллографа, получите на экране устойчивое изображение нескольких периодов синусоидального сигнала. Измерьте амплитуду сигнала. Результаты измерений запишите в таблицу 11.1.
Таблица 11.1 – Результаты измерений
| f, кГц | |
| U0, В | |
| I0, мА |
5 Проведите аналогичные измерения амплитуды при других частотах в диапазоне 2–16 кГц с интервалом 2 кГц. Выберите интервал частот вблизи резонанса (там, где U0 проходит через максимум) и проведите дополнительные измерения в этом интервале через 0,2 кГц. Результаты измерений запишите в таблицу 11.1.
6 Для каждой частоты рассчитайте амплитуду силы тока I0 в колебательном контуре по формуле 
. Значение R1 указано на кассете. Результаты измерений запишите в таблицу 11.1.
7 Установите сопротивление магазина R = 500 Ом, 3 кОм и произведите измерения и расчеты (п. 4–6). Результаты измерений запишите в таблицу 11.1.
8 Постройте на одном графике кривые I0(f). По графику при R = 0 найдите резонансную частоту fр и ширину Δ f резонансной кривой на высоте 
. Рассчитайте добротность колебательного контура по формуле 
9 Подключите выход Х кассеты к входу Х осциллографа. Установите сопротивление R = 0, емкость С = 1 нФ. Выключите развертку осциллографа, получите на экране эллипс. Изменяя частоту генератора (выходное напряжение не более 3В), получите прямую линию, расположенную примерно под углом 45° к оси Х. В этом случае частота генератора равна резонансной fр. Значения fр и С запишите в таблицу 11.2.
10 Проведите измерения fр при других значениях емкости С от 2 до 10 нФ с интервалом 1нФ.
11 Постройте график зависимости Z от C, где 
, который должен представлять собой прямую линию, проходящую через начало координат.
Таблица 11.2 – Результаты измерений
| С, нФ | |
| fp, кГц | |
| Z, 1010 |
Тема 12
