Порядок выполнения работы. 1. Включите установку в сеть.
1. Включите установку в сеть.
2. Установите на приборном щитке переключатели С и L в одно из положений: C1, L1; C2,L2; C2, L1; C1, L2 по заданию преподавателя.
3. Включите генератор тумблером "сеть".
При измерении частоты генератором имейте в виду: переключателем "множитель" частота сигнала меняется ступенчато, а регулятором, касающимся круга со шкалой – плавно. Величина измеряемой частоты будет равна произведению показания по шкале на круге и показания переключателя "множитель".
4. Изменяя частоту генератора в интервале от 100 до 4000 Гц, определите значение частоты, при которой наблюдается максимальное значение силы тока. Запишите резонансную частоту n0 и максимальную силу тока Imax в таблицу 20.1.
Таблица 20.1.
n0, Гц | Imax, mA | I(nmax)≈ I(nmin)≈0.5¸0.6Imax, mA. | nmin, Гц | nmax, Гц |
5. Найдите для исследуемого контура диапазон частот, в котором необходимо произвести измерения. Для этого определите две частоты nmax и nmin: большую и меньшую резонансной, при которых значение тока составляет примерно половину от максимального: I(nmax)≈I(nmin)≈0.4¸0.6Imax.
6. В интервалах nmin ¸nрез и nрез ¸nmax возьмите по 10¸12 значений частоты и измерьте для каждой из них ток в контуре I, напряжение на конденсаторе UC, напряжение на генераторе UГ. Результаты запишите в таблицу 20.2.
Таблица 20.2
Параметры системы | № | n, Гц | I, мА | UС, B | UГ, B | w, с-1 |
Ci, Li | ||||||
Например, наибольшее значение силы тока Imax=9 мA достигается при частоте n0≈2.9.103 Гц. Вычисляем I(nmax)≈I(nmin)≈0.4¸0.6Imax≈4 мA. Уменьшая частоту, находим такое её значение nmin, при котором сила тока станет 4 мA. Далее увеличиваем частоту от n0 и находим такое её значение nmax, при котором также сила тока примерно равна 4 мA. Пусть nmin≈1.103 Гц, nmax≈7.103 Гц, тогда целесообразно производить измерения для следующих частот: 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0, 2.4, 2.6, 2.8, 2.9, 3.0, 3.2, 3.4, 3.6, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 7.0 (кГц).
Помните, что приборы измеряют действующее (или эффективное) значение токов и напряжений.
7. Вычислите циклическую частоту w=2pn для всех значений n.
8. По заданию преподавателя повторите измерения, сделанные по пунктам 4, 5, 6, 7 для других контуров.
9. Результаты измерений занесите в таблицу 20.2.
10. Постройте графики зависимостей I=f(w); UC=f(w) и UГ=f(w), причем последние два графика обязательно строить в одних и тех же осях.
11. Из графиков зависимости UC=f(w) и UГ=f(w) определите e, UC(w0) и UГ(w0) (см.рис.20.4).
12. Из графика зависимости I=f(w) найдите w0, Dw и I(w0) (см.рис.20.3).
13. Рассчитайте активное сопротивление всей цепи R, сопротивление генератора r и активное сопротивление колебательного контура RК:
14. Найдите величину индуктивности катушки L и емкости конденсатора С (см.формулы (20.4) и (20.30)):
.
15. Вычислите добротность колебательного контура двумя способами по следующим формулам и сравните результаты (см.формулу (20.29)):
.
16. Результаты всех вычислений запишите в таблицу 20.3. Сделайте выводы.
Таблица 20.3.
w0, с-1 | e, В | UC(w0), В | UГ(w0), В | I(w0), мА | Dw, с-1 | R, Ом | r, Ом | RК, Ом | L, Гн | C, Ф | ||
Контрольные вопросы
1. Какие процессы называются электромагнитными колебаниями? Что такое колебательный контур? Дайте понятие свободных и вынужденных электромагнитных колебаний.
2. Запишите дифференциальное уравнение для свободных колебаний в колебательном контуре и его решение. Рассмотрите два случая: идеальный колебательный контур (R=0) и контур, сопротивление которого R≠0 Проанализируйте их.
3. Какую величину называют коэффициентом затухания, логарифмическим декрементом затухания? В чем их физический смысл?
4. Выведите дифференциальное уравнение, описывающее вынужденные электромагнитные колебания и запишите его решение.
5. Как зависят от времени ток в цепи, напряжение на конденсаторе и его заряд при вынужденных колебаниях? Нарисуйте графики этих зависимостей.
6. От чего зависит амплитуда вынужденных колебаний? Какое явление называется резонансом и какова его роль?
7. При каком значении частоты сила тока в цепи максимальна? При каком значении частоты максимален заряд конденсатора? Напряжение на конденсаторе?
8. Дайте определение добротности колебательного контура. От чего зависит добротность? Как отличаются резонансные кривые для контуров с различной добротностью?
9. Почему добротность является важнейшей характеристикой резонансных свойств и как она определяется в работе?
10. Докажите формулы (20.27) и (20.28).
Используемая литература
[1] §§ 28.1-28.3;
[2] §§ 19.1, 19.6, 19.7;
[3] §§ 3.7, 3.8, 3.10;
[4] т.2, §§ 89-91;
[5] §§ 143, 146-150.
Лабораторная работа 2-21
Изучение явления взаимной индукции (ФПЭ-05)
Цель работы: исследование явления взаимной индукции двух коаксиально расположенных (соосных) катушек.
Дата добавления: 2015-09-07; просмотров: 476;