Исследование связанных колебательных контуров. Коэффициент связи при одинаковых параметрах катушек контура

10.  Лабораторная работа № 13

ИССЛЕДОВАНИЕ  СВЯЗАННЫХ  КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ  КОНТУРОВ

Цель работы

Произвести экспериментальные исследования частотных характеристик и резонансных свойств колебательных контуров с трансформаторной связью при различных коэффициентах связи.

Объект и средства исследования

Схема лабораторной установки приведена на рис.11.1 лабораторной работы № 8. Первичный контур собран на элементах , , , вторичный контур - на элементах ,  и  . В зависимости от положения переключателя связи во вторичном контуре последовательно с элементами  и  включается одна из катушек ,  или . Каждая из катушек магнитно связана с . Параметры катушек практически одинаковы. Степень связи катушек (критическая, больше или меньше критической) указана на схеме.

Рабочее задание

1. Подключить генератор синусоидальных сигналов на вход вторичного контура (гнёзда Г7-Г8, причём нулевой зажим генератора - к гнезду Г7), переключатель связи II установить в положение , а первичный контур разомкнуть. Установить на входе генератора напряжение 3 В и настроить вторичный контур в резонанс по максимуму напряжения на , изменяя частоту генератора сначала ручкой грубой регулировки частоты, а затем плавной. Убедиться в существовании резонанса с помощью двухлучевого осциллографа (см. лабораторную работу № 8, п.2).

2. Настроить в резонанс первичный контур, для чего подключить генератор ко входу первого контура (гнёзда Г1-Г2, причём нулевой зажим генератора - к гнезду Г2); вторичный контур должен быть разомкнут. Не изменяя частоты  генератора, с помощью переменной ёмкости  настроить первый контур в резонанс (по максимуму напряжения на резисторе ). В дальнейшем  не изменять!

3. Снять нормированную амплитудно-частотную характеристику вторичного тока  при критическом коэффициенте связи, где      , а   .

Для этого генератор подключить ко входу первичного контура и установить 3 В, а цепь вторичного контура должна быть замкнута. Изменяя частоту генератора  вверх и вниз от резонансной , измерить напряжение на  и заполнить табл.13.1.

Таблица 13.1

Частотная характеристика при   

4. Установить переключатель связи в положение  и снять амплитудно-частотную характеристику  при этом коэффициенте связи. Данные занести в табл.12.2, которая должна быть аналогична табл.13.1.

5. Установить переключатель связи в положение  и снять амплитудно-частотную характеристику  при этом коэффициенте связи, для чего:

а) определить экспериментально частоты  и , на которых ток вторичного контура  (или напряжение на ) принимает максимальное значение (т.е. частоты максимумов двугорбой характеристики);

б) определить экспериментально частоты  и , на которых  (или );

в) в диапазоне  снять характеристики, обратив особое внимание на частоты ,  и . Результаты измерений занести в табл.13.3, аналогичную табл.13.1.

6. Построить на одном графике нормированные амплитудно-частотные характеристики  при , , . По построенным графикам для всех трёх случаев определить полосу пропускания связанных контуров.

7. *⁾ Определить значение критического коэффициента связи, для чего переключатель связи установить в положение , и на резонансной частоте первичной цепи (при разомкнутой вторичной) измерить напряжения на индуктивных катушках  и .

__________________________

*⁾ Выполняется факультативно в порядке учебно-исследовательской работы.

Методические указания и рекомендации

1. При снятии всех характеристик ёмкость  не изменять, а напряжение на входе контура поддерживать постоянным.

2. Коэффициент связи при одинаковых параметрах катушек контура (), если пренебречь их активным сопротивлением, определяется по формуле

 , где   - напряжение на катушке разомкнутого вторичного контура;

 - напряжение на катушке первичного контура.

Программа домашней подготовки к выполнению работы

1. По конспекту лекций и учебникам [1, § 3.4; 2, § 4.6, 4.7; 3, § 4.5] изучить раздел "Связанные колебательные контуры".

2. Заготовить бланк протокола с необходимыми схемами, таблицами и расчётными формулами для выполнения пп. 3, 4 и 5 задания.

Контрольные вопросы

1. Какие существуют виды связи в связанных колебательных контурах? Как записывается коэффициент связи для этих случаев?

2. Какие виды резонансов возникают в связанных контурах?

3. Начертите эквивалентную схему замещения системы связанных контуров, пользуясь понятиями вносимых сопротивлений.

4. Как осуществляется настройка связанных контуров на I и II частный резонанс?

5. Как осуществляется настройка связанных контуров на сложный резонанс?