Исследование резонанса напряжений и токов в электрических цепях. Режим электрической цепи при последовательном соединении участков с индуктивностью и емкостью, страница 2

При параллельном соединении элементов качество резонансной цепи считается тем выше, чем больше отношение , которое и в этом случае называется добротностью:

.

Чем меньше потери энергии в цепи (этому соответствует большая величина R), тем больше добротность.

Параметры реальных катушек и конденсаторов измеряются и задаются в справочниках применительно к их схемам замещения с последовательным соединением активных и реактивных элементов.

Условие резонанса токов – равенство реактивных проводимостей обеих ветвей  - остается справедливым, и в этом случае ; , где R1, R2 – активное сопротивление катушки и конденсатора с потерями.

Порядок выполнения работы:

1. Рассчитать резонансную частоту f₀, добротность Q, волновое сопротивление контура ρ для схемы рис. 6.

Рис. 6. Схема эксперимента.

2. Собрать схему. Установить на генераторе напряжение равное 2В и частоту равную резонансной частоте.
3. Подключить осциллограф к точкам 1 и 2.
4. Подключить вольтметр к шунту.
5. Снять показания вольтметра в одну и другую сторону от резонансной частоты при значении фазного угла ±30⁰, ±45⁰, ±60⁰, ±70⁰. Результаты занести в таблицу 1.

                                                                                         Таблица 1

№	φ, град.	f, кГц	UШ, мВ	I=UШ/RШ, мА	Z=U/I, кОм	I/I0	f/f0
1	0
2	30
3	45
4	60
5	70
6	-30
7	-45
8	-60
9	-70

6. Рассчитать ток цепи, полное сопротивление, отношение токов к току на резонансной частоте и отношение частот к резонансной частоте по снятым данным. Результаты занести в таблицу 1.
7. Построить зависимости z(f), φ(f), I/I₀=f(f/f₀).
8. По графикам определить граничные частоты f_H, f_B, полосу пропускания f.
9. Вывести формулу для резонансной частоты для схемы рис. 7.

Рис. 7. Схема эксперимента.

10. Рассчитать резонансную частоту f₀ и волновое сопротивление контура ρ для схемы рис. 7.
11. Собрать схему. Установить на генераторе напряжение равное 2В и частоту равную резонансной частоте.
12. Подключить осциллограф к точкам 1 и 2.
13. Подключить вольтметры к резисторам.
14. Снять зависимость входного тока от частоты I1(f) для значения частот:  f₀,     f₀±200 Гц, f₀±400 Гц, f₀±600 Гц, f₀±800 Гц. Результаты занести в таблицу 2.

                                                                                                                                 Таблица 2

№	f, Гц	UШ, В	I1, мА	UM, В	I2, мА	UШ3, В	I3, мА	ZBX, Ом
1
2
3
4
5
6
7
8
9

15. Снять зависимость токов I2(f), I3(f) для тех же частот. Результаты занести в таблицу 2.
16. Рассчитать входное сопротивление цепи z_ВХ=U/I1. Результаты занести в таблицу 2.
17. Построить зависимости I1(f), I2(f), I3(f), z_BX(f).
18. Сделать вывод.

           Содержание отчета:

1.  Тема, цель, приборы и оборудование.

2.  Расчет резонансной частоты f₀, добротности Q, волнового сопротивления контура ρ для схемы рис. 6.

3.  Заполненная таблица 1, 2.

4.  Графики зависимостей z(f), φ(f), I/I₀=f(f/f₀), I1(f), I2(f), I3(f), z_BX(f).

5.  Нахождение граничных частот f_H, f_B и полосы пропускания f.

6.  Вывод формулы для резонансной частоты для схемы рис. 7. Расчет резонансной частоты f₀, волнового сопротивления контура ρ для схемы рис. 7.

7.  Вывод.

Вопросы на защиту:

1.  Условие  резонанса напряжения.

2.  Условие  резонанса тока.

3.  В какой цепи имеет место резонанс напряжений?

4.  В какой цепи имеет место резонанс тока?

5.  Как еще называется резонанс напряжений? Почему?

6.  Как еще называется резонанс тока? Почему?

7.  Как найти резонансную частоту?

8.  Какие параметры цепи можно регулировать, чтобы получить резонансный режим?

9.  Нарисовать резонансные кривые для последовательного резонанса. Пояснить графики.

10.  Нарисовать резонансные кривые для параллельного резонанса. Пояснить графики.

11.  Как с помощью осциллографа определить резонансный режим?

12.  Как найти добротность контура при резонансе напряжений?

13.  Как найти добротность контура при резонансе токов?

14.  Что показывает добротность контура?

15.  Как по графику I/I₀=f(f/f₀) определить частоту пропускания и граничные частоты?

16.  Условие резонанса тока для цепи с реальными элементами.