Вынужденные колебания в последовательном колебательном контуре (Лабораторная работа № 25)

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра Общей физики

Лабораторная работа №25

"Вынужденные колебания в последовательном колебательном контуре"

Факультет: ПМИ                                                   Преподаватель:

                                                                                    Баранов А.В.

 Группа: ПМ-73

Студенты:  Грибач Дарья

                   Коваленко Александра                                                                      

НОВОСИБИРСК, 2009

1. Цель работы

          Изучение вынужденных колебаний и явления резонанса напряжений в последовательном колебательном контуре; изучение зависимости сдвига фаз колебаний от частоты; изучение закона Ома для цепи переменного тока.

2. Электрическая схема установки

ЭО – электронный осциллограф

ЗГ – звуковой генератор

R – переменный резистор

L – катушка индуктивности

С – конденсатор

3. Исходные данные и рабочие формулы

                                         С=0,03 мкФ ±10%

                                                         L=15 мГн ±10%

  

4. Таблицыизмерений

1. Резонансная частота

№	R, Ом
1	0	7,616	7,511
2	100	7,553	7,473

    2. Фаза колебаний

№	R, Ом
1	100	0,15	1,85	29.1	14.08

    3. Добротность контура

R, Ом			Q
100	10	0,7	14,3

    4. Напряжение на конденсаторе

№			R, Ом	еееееееееее	№			R, Ом
1	0,17	0,586	0		1	0,16	0,588	100
2	0,18	2,028			2	0,18	2,023
3	0,22	3,692			3	0,22	3,646
4	0,25	4,559			4	0,26	4,547
5	0,38	5,744			5	0,39	5,761
6	1,25	6,996			6	1,25	6,993
7	10,5	7,616			7	10	7,553
8	1,4	8,032			8	1,55	7,983
9	0,3	9,670			9	0,325	9,674
10	0,2	10,97			10	0,2	10,99
11	0,28	12,55			11	0,375	12,59
12	0,15	15,56			12	0,2	15,63
13	0,11	17,78			13	0,145	17,84

5. Расчет

˚

˚

6. Результаты

Амплитудно-частотная характеристика

                                                                                                       

^рис.1

7. Вывод

          В данной лабораторной работе исследовалось явление вынужденных гармонических колебаний напряжения в колебательном контуре.

1.Определение резонансной частоты

В контуре  при определенной частоте наблюдалось явление резонанса – резкое возрастание амплитуды колебаний.

Из таблицы 1 видно, что теоретически рассчитанные резонансные частоты колебаний  почти совпадают с практически измеренными при разных активных сопротивлениях контура. Небольшое расхождение теоретических и практических резонансных частот связано с тем, что при расчетах не учитывалось активное сопротивление катушки, а только сопротивление переменного резистора.

Также можно сделать вывод, что при увеличении активного сопротивления контура уменьшается резонансная частота.

2.Определение разности фаз и добротности.

          При резонансе  и ненулевом активном сопротивлении между колебаниями напряжения на генераторе и конденсаторе наблюдается разность фаз

 Теоретическая и практическая разности фаз колебаний на генераторе и на конденсаторе приближенно равны (таблица 2). Их несовпадение связано с неточностью определения величин по монитору осциллографа.

Также была рассчитана добротность контура (таблица 3), которая оказалась достаточно велика, на много отличается от единицы, так как активное сопротивление контура мало. Она характеризует ширину (обратна добротности) и высоту резонансной кривой.

3. Амплитудно-частотная характеристика

На рис.1 представлены зависимости амплитуды от частоты при разных сопротивлениях.

Построенные резонансные кривые (при нулевом и ненулевом активном сопротивлениях) имеют теоретически ожидаемый вид: резкое возрастание амплитуды колебаний при резонансной частоте, при нулевой частоте величина амплитуды равна статическому смещению. Резонансный максимум оказался очень узким, о чем и говорит величина добротности, большая единицы.

Так же по рисунку 1 видно, что амплитуда колебаний при резонансе выше при нулевом активном сопротивлении, чем при R=100Ом, что подтверждает теоретическую зависимость амплитуды от частоты вынужденных колебаний.