Физика \ Электричество и магнетизм

Резонанс напряжений в колебательном контуре (Лабораторная работа № 13), страница 2

,                                             (13.15)

при которой достигается резонанс – резонансной частотой. Кривые резонанса напряжений приведены на рисунке 13.3.


Рис.13.3

          Острота резонансной кривой связана с добротностью колебательного контура: характеристикой резонансных свойств системы, показывающей, во сколько раз амплитуда вынужденных колебаний при резонансе превышает амплитуду при его отсутствии. Чем выше добротность, тем меньше потери в ней за период. Добротность  колебательной системы определяется по формуле

,                                        (13.16)

где - индуктивность, - емкость, - сопротивление контура.

Из (13.16) можно получить формулу для определения добротности, которая используется в данной работе. Она имеет вид:

,                          (13.17)

где .

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Схема используемой установки приведена на рисунке 13.4.


Рис. 13.4

На У-вход осциллографа подается суммарное напряжение, снимаемое с индуктивности и емкости (реактивное напряжение).

Поскольку при резонансе реактивное напряжение стремится к нулю, то амплитуда сигнала на экране осциллографа при резонансе существенно уменьшается. Показания миллиамперметра (сила тока в цепи) при этом являются максимальными.

Источником электрического напряжения служит генератор сигнала ГС, который расположен на стенде. Сам колебательный контур состоит из магазина сопротивлений R, магазина емкости С, катушки индуктивности L4. Эти элементы цепи также находятся на стенде. Если генератор не имеет шкалы, по которой можно определить частоту, то для определения этой величины используется осциллограф С1-73. Сила тока в цепи измеряется при помощи универсального прибора В7-35, который работает в режиме миллиамперметра.


ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ.

1. Подготовить приборы к работе. Для этого выполните следующее:

а) Установите переключатели магазина сопротивлений и емкостей R = 0 и С по указанию преподавателя;

б) Включите развертку осциллографа, установите усиление усилителя Y и частоту развертки, удобные для наблюдения сигналов напряжением 1-3В и частотой 0,1-20 кГц;

в) Установите переключатель, который расположен на приборе В7-35 слева, в положение "~" (переменный ток), а правый переключатель – в положение "mА" (режим миллиамперметра).

2. Включите стенд и приборы.

3. Регулятором выходного напряжения "Вых. " на генераторе установить напряжение до 3 В по амплитуде синусоиды, наблюдаемой на экране осциллографа; положение регулятора "Вых." в процессе работы не менять.

4. Получите на экране осциллографа устойчивое изображение нескольких периодов синусоидельного сигнала. Измерьте частоту данного сигнала при помощи осциллографа и результат измерения занесите в таблицу 13.1. Если генератор имеет собственную шкалу, то частота сигнала определяется непосредственно по этой шкале.

Таблица 13.1

 , кГц

I, мА

          5. Для данной частоты измерьте силу тока в колебательном контуре. Полученный результат также занесите в таблицу 13.1.

          6. Проведите аналогичные измерения частоты и силы тока в диапазоне 0,1-20 кГц с интервалом 1-2 кГц.

          7. Выберите интервал частот вблизи резонанса (амплитуда сигнала на экране осциллографа резко уменьшается), чтобы резонансная кривая получилась более точно, и проведите дополнительные измерения в этом интервале с шагом 0,2 кГц. Результат измерений занесите в таблицу, аналогичную таблице 13.1.

          8. Установите сопротивление магазина R = 500 Ом и проведите измерения (п. 4-7) при тех же частотах. Результат измерений занесите в таблицу, аналогичную таблице 13.1.

          9. Снимите резонансную кривую (п. 4-7) при R =1 кОм.

          10. Постройте на одном чертеже графики зависимостей .

          11. По графику при R = 0 найдите резонансную частоту  и ширину резонансной кривой на высоте . Рассчитайте добротность колебательного контура по формуле (13.7).

          12. Применив формулу (13.15), вычислите индуктивность, которая включена в контур.

          13. Сделайте вывод по выполненной работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1.  Что такое резонанс напряжений? При каких условиях возникает это явление?

2.  Чему равны при резонансе напряжений: реактивное и полное сопротивление цепи, сила тока в цепи, сдвиг фаз между силой тока в цепи и напряжением, амплитудные напряжения и сдвиг фаз между напряжением на участках L и С?

3.  Что показывает добротность колебательного контура?


Лабораторная работа № 13.

РЕЗОНАНС  НАПРЯЖЕНИЙ  В  КОЛЕБАТЕЛЬНОМ  КОНТУРЕ

Лабораторная работа № 13.

РЕЗОНАНС  НАПРЯЖЕНИЙ  В  КОЛЕБАТЕЛЬНОМ  КОНТУРЕ

Скачать файл