Цель работы: экспериментальное исследование цепи синусоидального тока с последовательным соединением элементов; определение условий, при которых наступает резонанс; определение параметров схемы резонансным методом.
Техническая характеристика используемых приборов: специальный стенд, на котором размещены элементы исследуемой схемы: резистор с заданным активным сопротивлением, катушка с индуктивностью и активным сопротивлением, батареи статических конденсаторов, ёмкость которой можно изменять тумблерами B в пределах от 0 до 34,75 мкФ. В качестве источника используется генератор звуковой частоты ГЗ-10. Измерение напряжения осуществляется с помощью вольтметра В3-10 №2804 с пределом измерения 3, 15, 60, 300В и классом точности 4.
Ход работы:
Схема экспериментальной установки.
·
R
· ·
· · ·
В
С
· · ·
Рис.1.
Задание №I
1). Собрав схему изображенную на рис.1. установила с помощью генератора частоту сети f=295Гц и напряжение на входе схемы в пределах 5…10В.
2). Изменяя величину емкости С батареи конденсаторов, получила резонанс напряжений, т.е. добилась того, чтоб в цепи протекал максимальный ток. Так как при максимальном токе напряжение на резисторе будет максимальным, то поэтому резонанс напряжений фиксируется по вольтметру UR. Произвела измерения при ёмкости батареи конденсаторов меньшей, чем при резонансе и измерения при ёмкости батареи больше резонансной. Показания приборов записаны в таблице №1.
№ п/п |
Данные измерений |
Данные расчёта |
|||
C, мкФ |
UR , В |
UK , В |
UC , В |
I=UR /R, А |
|
1 |
2 |
1,5 |
12,5 |
12 |
0,15 |
2 |
1 |
0,8 |
6 |
12,5 |
0,08 |
3 |
0,5 |
0,3 |
2,2 |
9,5 |
0,03 |
4 |
10 |
1 |
8 |
1,7 |
0,1 |
5 |
20 |
0,95 |
7,5 |
0,8 |
0,095 |
F=295Гц |
R=10 Ом |
w=2pf=1852,6 Гц |
Задание №II
1). Включила ёмкость батареи на указанную преподавателем, т.е. С=2мкФ и установила напряжение на входе схемы в пределах от 5…10.
2). Изменяя частоту, получила резонанс напряжений, фиксирую момент резонанса по вольтметру UR. Произвела измерения при частотах меньших резонансной и при частотах больших резонансной. Показания приборов занесла в таблицу №2.
Таблица №2
№ п/п |
Данные измерений |
Данные расчёта |
||||
f, Гц |
UR , В |
UK , В |
UC , В |
I=UR /R, А |
||
1 |
295 |
1,5 |
12,5 |
12 |
0,15 |
|
2 |
200 |
1 |
6 |
11,8 |
0,1 |
|
3 |
100 |
0,35 |
0,9 |
8 |
0,035 |
|
4 |
400 |
1,1 |
11,25 |
6,25 |
0,11 |
|
5 |
500 |
0,8 |
5 |
4 |
0,08 |
|
С=2мкФ |
R=10 Ом |
|||||
Обработка результатов эксперимента.
I. Построим кривые I(c), UK(c), UC(c), UL(c), используя данные из таблицы №1.
По характеристике I(c)определим активное сопротивление R+rk и величину индуктивности Lk.
По настроечной характеристике I(c) (стр.4) можно определить параметры R и L.
Для этого найдем ёмкости С1 и С2, соответствующие точкам пересечения линии с кривой I(c).
Параметры R и L вычисляются по формулам:
При w=1852,6 Гц, С1=1,5 мкФ , С2=2,4 мкФ.
Величину UL для каждого значения ёмкости рассчитаем по формуле:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
Таблица №3
UL, В |
6,2 |
6,7 |
10,6 |
4,86 |
1,76 |
C, мкФ |
20 |
10 |
2 |
1 |
0,5 |
По данным таблицы №3 построим зависимость UL(c) (стр.7).
Рассчитаем добротность q и характеристическое сопротивление r контура.
;
; ; .
2. Построим векторные диаграммы в масштабе для случаев:
С<С0; С=С0; С>С0.
~ Если С=С0, то векторная диаграмма имеет вид:
~
~ Если С>С0, то векторная диаграмма имеет вид:
3. Построим I(f), Uc(f), Uk(f), используя данные таблицы №2.
Используя данные полученные таблицы №4, построим зависимость I(w) стр .
Таблица №4
f |
500 |
400 |
295 |
200 |
100 |
w=2×p×f |
3140 |
2512 |
1852,6 |
1256 |
628 |
По кривой I(w) определим ширину полосы пропускания, добротность контура.
Из графика (стр. ) видно, что граничные частоты w1 и w2равны соответственно 1312,5 и 2594, wр =1852,6 (рад/с).
Добротность контура qопределяется по формуле:
; , где wр-резонансная частота.
Ширина полосы пропускания определяется по формуле:
w1 – w2=2594-1312,5=1281,5
Вывод:
В данной лабораторной работе мы исследовали цепи синусоидального тока с последовательным соединением элементов R,L,C и убедились в зависимости наступления резонанса напряжений от изменения частоты и ёмкости; научились определять параметры схемы резонансным методом.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.