Порядок выполнения работы. Задание 1: Измерение периода, логарифмического декремента и параметров L, C, R колебательного контура.
Задание 1: Измерение периода, логарифмического декремента и параметров L, C, R колебательного контура.
1. На генераторе Г6-43 установить:
- режим работы: гармонические колебания;
- диапазон частот: 1К;
- аттенюатор: 0;
- амплитуду сигнала: ≈3 В;
- частоту (ручкой плавной регулировки): 150 Гц.
2. На блоке преобразователя импульсов (ПИ) ФПЭ-08 нажать кнопку “ “ и правую клавишу “Скважность грубо”. Ручку “Скважность точно” установить в среднее положение.
3. На магазине сопротивлений установить сопротивление Rмаг.=100 Ом.
4. На осциллографе С1-150 установить:
- ручку развёртки «время/дел» в положение 1;
- ручку усилителя «вольт/дел» в положение 1 В;
- нажать кнопку .
5. Подать напряжение на схему: включить источник питания ИП, генератор PQ, осциллограф PO.
6. Воздействуя на ручки развертки и усилителя осциллографа, получить на его экране полную кривую затухающих колебаний и зарисовать ее.
7. Измерить расстояния d, d 1 и вычислить период колебаний по (18.27).
8. Измерить амплитуды колебаний U1, U2, U3 (рис.18.6) и по формулам (18.22), (18.23) вычислить логарифмический декремент затухания l. По формуле (18.24) определить коэффициент затухания b.
9. Результаты измерений занести в таблицу 18.1.
10. Выполнить измерения и расчеты по пунктам 7-9 для сопротивлений: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 900 Ом.
11. По формуле (18.18) рассчитать добротность Q для R=100, 300 и 500 Ом. Результаты записать в таблицу 18.2.
12. Построить график зависимости логарифмического декремента затухания l от сопротивления магазина Rмаг. (рис. 18.7). По графику определить Rкат., экстраполируя график к l=0. Записать в таблицу 18.2.
13. Используя полученное значение Rкат, вычислить индуктивность L в каждом опыте по формуле (18.25) и рассчитать среднее значение Lср..
14. Используя полученные в пункте 6 значения периода Т, рассчитать в каждом опыте емкость C по формуле (18.26); найти среднюю величину Cср.. Все полученные данные записать в таблицу 18.1.
Таблица 18.1
Rмаг, Ом | ν, Гц | d, дел | d1, дел | Т, с | U1, дел | U2, дел | U3, дел | λ | b, с-1 | R=Rкат.+Rмаг., Ом | L, Гн | C, Ф | ||
Средн. | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
Таблица 18.2
Rкат., Ом | Rмаг.кр., опыт, Ом | Rмаг.кр., теор., Ом | Q | ||
R=100 Ом | R=300 Ом | R=500 Ом | |||
15. Опытным путем подобрать на магазине сопротивлений МС такое значение критического сопротивления Rмаг.кр., при котором в контуре будет наблюдаться апериодический процесс (рис. 18.8). Сравнить экспериментальное значение Rмаг.кр с величиной, полученной из условия :
.
16. Все полученные данные записать в таблицу 18.2.
Задание 2. Исследование фазовых кривых.
Для наблюдения на экране фазовой кривой на вертикально отклоняющие пластины осциллографа подают напряжение с обкладок конденсатора, а на горизонтально отклоняющие пластины – напряжение U с клемм магазина сопротивлений Rмаг, пропорциональное току: . Таким образом, на экране осциллографа изображается зависимость напряжения U на обкладках конденсатора от тока I в контуре.
1. Установить на магазине сопротивлений МС сопротивление 100 Ом, на звуковом генераторе – частоту 100 Гц.
2. Включить осциллограф. Нажать кнопку «X-Y». Получить на экране фазовую кривую (рис. 18.4). Установить картину в центре экрана. Зарисовать фазовую кривую.
3. Непосредственно на фазовой кривой измерить значения напряжения и тока, отличающиеся по времени на период колебаний. Для этого определить расстояние от центра координат 0 фазовой плоскости до точек пересечения спирали с осями напряжения U и тока I (см. рис. 18.4). Вычислить логарифмические декременты затухания λ для напряжения и тока по (18.22), (18.22а). Измерения выполнить по всем виткам фазовой кривой. Результаты измерений занести в таблицу 18.3.
4. Повторить измерения по пунктам 3, 4 при значения сопротивления магазина Rмаг. 200, 300, 400, 500, 600, 700, 900 Ом.
5. Постепенно увеличивая Rмаг., получить апериодический процесс в колебательном контуре. Зарисовать апериодический процесс и его фазовую кривую.
Таблица 18.3
Rмаг, Ом | U1, дел | U2, дел | U3, дел | λ | I1, дел | I2 дел | I3 дел | λ | ||||
По напряжению | По току | |||||||||||
Контрольные вопросы
1. Что такое колебательный контур?
2. Нарисуйте схему последовательного колебательного контура.
3. Объясните механизм возникновения электромагнитных колебаний в колебательном контуре.
4. Получите дифференциальное уравнение затухающий колебаний и запишите его решение.
5. Нарисуйте график затухающих колебаний. По какому закону уменьшается амплитуда затухающих колебаний?
6. Дайте определение коэффициента затухания, собственной частоты колебаний контура, декремента и логарифмического декремента затухания.
7. Дайте определение добротности. В чем заключается ее физический смысл?
8. При каких условиях в колебательном контуре возникает апериодический процесс?
9. Сформулируйте понятия фазовой плоскости и фазовой кривой.
10. Нарисуйте фазовые кривые для затухающего колебательного и апериодического процессов в колебательном контуре.
Используемая литература
[1] § 28.1;
[2] § 19.6;
[3] § 3.8;
[4] т.2, § 90;
[5] § 146.
Лабораторная работа 2-19
Изучение электрических процессов в простых линейных цепях при действии гармонической электродвижущей силы (ФПЭ-09)
Цель работы: изучение электрических процессов в цепях, состоящих из последовательно соединенных элементов: а) двух резисторов (цепь RR), б) резистора и конденсатора (цепь RC), в) резистора и катушки индуктивности (цепь RL):
а) измерение коэффициента передачи цепей RR, RC, RL; изучение зависимости коэффициента передачи цепей RC и RL от частоты входного сигнала;
б) оценка параметров цепей R, C, L;
в) определение разности фаз между колебаниями тока в изучаемых цепях и входным напряжением.
Дата добавления: 2015-09-07; просмотров: 854;