Исследование цепи с последовательным соединением R, L, C

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОСИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ

ФАКУЛЬТЕТ ИНЖЕНЕРНО – СТРОИТЕЛЬНЫЙ

КАФЕДРА «ОСНОВНАЯ ФИЗИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА»

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ

СОЕДИНЕНИЕМ R, L, C.

Выполнили : Гр. УИТ – 21 Принял: _______ «_____» ___________2008

Балаково 2008

Цель работы: экспериментальное исследование цепи синусоидального тока с последовательным соединением активного сопротивления, индуктивности и условий, при которых наступает резонанс напряжений, определение параметров схемы резонансным методом

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

Задание 1

Собрали, изображенную схему. Включили с помощью тумблера конденсатор с заданной емкостью 4 мкФ. Установили на выходе генератора напряжение 5-2 В.  Изменяя частоту генератора, получили резонанс напряжений. НапряжениеU_r должно быть максимальным. Проверим правильность настройки резонансного режима, замерив напряжение на катушке индуктивности U_k  и конденсатор U_c.Результаты настройки записали в таблицу 1.

Таблица 1

Номер п/п	Данные резонансного режима					Данные расчета
	С0,мкФ	f0, Гц	UR,В	Uk,В	Uc,В	I0=UR/R,A
1	2	560	2,3	18,25	10,25	0,047

Задание 2

Сняли показания приборов для построения настроечных кривых I(C), U_r(C ), U_k(C ). U_c(C ). Для этого запишем в первую строку таблицу 2 данные резонансного режима из таблицы 1. Затем, не изменяя частоты, проведем 2 измерения при емкости батареи конденсаторов меньше резонансной и 2 измерения при емкости батарее больше резонансной. Результаты запишем в таблицу 2.

Таблица 2.

Номер п/п	Данные измерений настроечного режима				Данные расчета
	C,мкФ	UR,B	UK,B	UC,B	I=UR/R,A
1	2	2,3	11,25	10,25	0,23
2	1	01,9	10	18	0,19
3	0,5	0,6	4,5	18	0,06
4	13	01,9	7	0,1	0,19
5	23	1,6	9	0,05	0,19

        Задание 3

Установим на лабораторной установке конденсатор емкостью C₀(резонанса).Запишем в первую строку таблицы данные резонансного режима из таблицы 1. Затем, не меняя частоты с помощью генератора, провели 2 измерения при частотах меньше резонансной и 2 измерения при частотах больше резонансной. Результаты запишем в таблицу 3.

Таблица 3

Номер п/п	Данные измерений настроечного режима				Данные расчета
	F,Гц	UR,B	UK,B	UC,B	I=UR/R,A
1	560	2,3	11,25	1,25	0,23
2	400	2,1	8	13,5	0,21
3	200	1,1	4,75	13,75	0,11
4	800	2	13	6	0,2
5	900	1,8	14	5	0,18

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

1.Построим настроечные кривые I(C), U_r(C), U_k(C). U_c(C ) в одной системе координат. По характеристике I(C) определим граничные значения емкостей С1 и С2.Расситаем активное сопротивление цепи R+r_k , величину индуктивности L, добротность и характеристическое сопротивление контура.

Найдем полное активное сопротивление:

Найдем активное сопротивление катушки:

Найдем величину U_L для каждого значения емкости

          при С = 1

          при С = 2

        при С = 4

          при С = 12

          при С = 32

Настроечные кривые

С₁ = 2,6 мкФ ;           C₂ = 9,3 мкФ.

Найдем величину индуктивности:

Найдем добротность контура

Найдем характеристическое сопротивление контура:

2.Построим векторные диаграммы в масштабе для случаев С = С₀, С > С₀, С < С₀,

В масштабе m = 2

                        С = С₀C>C_о

 

                                                                              С < С_о

                                                                           

3.  Построим  резонансные кривые I = f(ω), U_k = (ω),  U_L= (ω),  U_C = (ω)  в одной системе координат. По характеристике I(ω) определим граничные значения частот ω₁ и  ω₂. Рассчитаем добротность и характеристическое сопротивление контура.

             при f = 60

             при f = 70

          при f = 95

          при f = 120

          при f = 150

Резонансныекривые I = f(ω), U_k = (ω),  U_L= (ω),  U_C = (ω) 

Найдем добротность контура :

Вывод: При изучении последовательного соединения резисторного, индуктивного и емкостного элементов в цепи синусоидального тока определено следующее:

1. Добиться резонанса в контуре с последовательным соединением можно, изменяя частоту и емкость;

2. Ток при резонансе имеет максимальное значение, напряжения на катушке емкости также имеют максимум;

3. Резонанс в цепи наступает при совпадении колебаний тока и частоты, при этом существует понятие полосы пропускания. Цепь пропускает частоты, для которых I≥I /  2

4. Некоторые неизвестные параметры схемы можно определить резонансным методом.

Расхождение экспериментальных и расчетных данных происходит из-за погрешности измерений( в частности С₁  и С₂  были найдены по графическим данным).