Изучение резонанса токов: Методическое пособие к лабораторной работе № 13, страница 2

 

На радиочастотах легко добиться добротности порядка 10² и отношение  Z_рез / R  можно сделать порядка  10⁴ и выше.

Таким образом, для переменного тока с частотой ω_о (точнее для узкой полосы частот вблизи ω_о , тем более узкой, чем выше добротность контура) колебательный контур представляет собой большое сопротивление, тогда как для всех других частот его сопротивление мало. Это позволяет использовать резонанс токов для выделения одного определённого колебания из сигнала сложной формы, чем и пользуются широко на практике. В качестве примера укажем на устройство резонансного усилителя, одна из схем которого (в упрощённой форме) показана на РИС.5.

В анодной цепи имеется колебательный контур, настраиваемый на частоту сигнала, который желают усилить. Для резонансной частоты контур представляет собой большое сопротивление и колебания анодного тока лампы вызывают на его концах появление переменного напряжения. Для всех же других частот, заметно отличающихся от резонансной, контур практически представляет короткое замыкание и поэтому напряжение получается близким к нулю. 

При резонансе токов силу тока в обеих ветвях контура можно сделать намного  б о л ь ш е  силы тока в подводящих проводах.

Это обстоятельство используется при устройстве индукционных печей, в которых нагревание металла производится вихревыми индукционными токами. Параллельно нагревающей катушке К (РИС.6) присоединяется конденсатор С такой ёмкости, чтобы получить на частоте питающего генератора резонанс токов. Тогда через генератор и подводящие провода протекает только разностный ток I=I_K-I_C, который может быть намного меньше тока I_K в нагревательной катушке.

 

Лабораторная работа №13

«ИЗУЧЕНИЕ РЕЗОНАНСА ТОКОВ»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:  С помощью амперметра и вольтметра изучить явление резонанса переменного тока в параллельном контуре.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ:  1) источник переменного напряжения В-24; 2) многопредельный амперметр; 3) многопредельный вольтметр; 4) катушка индуктивности; 5) магазин электрических ёмкостей; 6) набор активных сопротивлений; 7) переключатель амперметра; 8) набор соединительных проводов.

ПРИМЕЧАНИЕ:  переключатель амперметра позволяет измерять полный ток I, ток в катушке I_L и ток в конденсаторе I_C одним и тем же амперметром не разбирая схему.

УПРАЖНЕНИЕ 1. Сборка электрической схемы и настройка экспериментальной установки.

·  Соберите электрическую схему:

· 

Дальнейшее исследование явлеия резонанса токов осуществляется Вами по самостоятельно разработанному плану и на основе опыта, приобретённого в работах №№ 11 и 12. При этом должно быть учтено, что:

1.  Ток более 250 мА по катушке пропускать нельзя во избежание её порчи от чрезмерного нагрева.

2.  Переключение амперметра из одного положения в другое должно производиться при нулевом (выведенном) напряжении источника тока ввиду значительных экстратоков размыкания.

3.  Все измерения должны производиться при одном и том же напряжении, поданном на вход контура (U_вх=const), соответствующем предельно допустимому току через катушку индуктивности.

З  А  Д  А  Н  И  Я  :

1.  Исследовать зависимость тока в катушке индуктивности I_L от ёмкости контура С при постоянном (по величине) напряжении, поданном на контур и минимальном активном сопротивлении контура (R=0).

2.  Исследовать зависимость тока в конденсаторе I_C от ёмкости контура С при тех же условиях, что и в задании 1.

3.  Исследовать зависимость полного тока I от ёмкости контура С при тех же условиях, что и в заданиях 1 и 2.

4.  На основе экспериментальных данных заданий 1-3 построить графические зависимости

5.  На основе экспериментальных данных задания 3 рассчитать и построить графическую зависимость полного сопротивления контура Z от ёмкости контура при постоянной индуктивности L и активном сопротивлении R₁=R_L  (сопротивление амперметра считать равным нулю).

6.  Рассчитать добротность контура и сравнить её с результатом, полученным в лабораторной работе №12.

7.  На основе анализа полученных данных сделайте выводы, напишите письменный отчёт и защитите его у преподавателя.