Лабораторная работа № 5. Резонанс напряжений

 

5.1 Цель работы

Экспериментальное исследование резонансных свойств последовательного колебательного контура.

5.2 Подготовка к работе

5.2.1 Повторить раздел курса ТЭЦ «Резонанс в электрических цепях. Резонанс напряжений».

5.2.2 Какой режим в электрической цепи называется резонансом?

5.2.3 В каких электрических цепях возникает резонанс напряжений?

5.2.4 При каком условии в электрической цепи возникает резонанс напряжений?

5.3.5 Рассчитать согласно заданному варианту (таблица 5.1) резонансную частоту f₀, затухание d, граничные частоты f₁ и f₂ полосы пропускания контура, характеристическое сопротивление контура r, активное сопротивление контура R для двух значений добротности Q₁=2. Q₂=4.

5.2.6 Рассчитать ток I₀, напряжения на индуктивности и ёмкости при резонансе.

5.2.7 Построить векторную диаграмму тока и напряжений последовательного колебательного контура при резонансе.

5.2.8 Построить частотные характеристики последовательного колебания. Построить резонансные кривые I(f); UL(f),Uc(f).

5.2.10 Построить резонансные кривые для двух разных добротностей, показать как определяется полоса пропускания и как она зависит от добротности контура.

5.3 Порядок выполнения работы

5.3.1 Собрать последовательный колебательный контур (рисунок 5.1). Предусмотреть измерительные приборы для измерения тока и напряжений на элементах контура. Установить напряжение на входе 3¸5В. Параметры элементов выбираются согласно варианту задания (таблица 5.1).

Рисунок 5.1

Таблица 5.1

№ варианта	L, мГн	С, мкФ
		0,02
		0,03
		0,04
		0.05
		0,03
		0,04

 

5.3.2 Изменяя частоту входного напряжения, снять зависимости , , для контура с добротностью Q₁=2. Результаты занести в таблицу 5.2.

Таблица5.2

f, Гц	Q1=2	Q =4
	I,мА	UC, B	UL,В	UR ,В		I, мА

 

5.3.3 Установить сопротивление резистора R в контуре для добротности Q₂=4. Изменяя частоту входного напряжения снять зависимость . Результаты занести в таблицу 5.2.

5.4 Обработка результатов экспериментов

5.4.1 По экспериментальным данным (таблица 5.2) построить резонансные кривые , , , и сравнить их с теоретическими кривыми. Экспериментально определить резонансную частоту f₀.

5.4.2 Построить графики зависимости I/I₀=F(f/f₀) для добротностей Q₁, Q₂ по данным таблицы 5.2 и по ним определить граничные частоты f₁, f₂, абсолютную и относительную полосы пропускания.

5.4.3 Рассчитать и построить график зависимости от частоты сравнить с теоретической кривой .

5.4.4 По экспериментальным данным (таблица 5.2) определить добротность контура Q₁ и сравнить с заданным значением.

5.4.5 Построить в масштабе векторные диаграммы для частот f₀, f₁ , f₂.

 

5.5 Методические указания

5.5.1 Полное входное сопротивление последовательного колебательного контура на частоте определяется по экспериментальным данным:

Z= .

5.5.2 Сдвиг по фазе между током и напряжением на входе контура вычисляется по экспериментальным данным по формуле

где R -активное сопротивление контура.