Экспериментальная часть работы

Переменное напряжение подается с функционального генератора ФГ, который способен вырабатывать электрические сигналы синусоидальной формы частотой 8 ¸ 8000 Гц.

Измерительные приборы лабораторного стенда – миллиамперметр и вольтметр – необходимо переключить в режим измерения переменного тока и напряжения. Следует учитывать, что приборы лабораторного стенда измеряют амплитудные значения переменных токов и напряжений I_m и U_m.

На рис. 2 показана схема измерения резонансной кривой.

Рис.2 Схема измерений резонансной кривой (ФГ – функциональный генератор переменного напряжения, r_k – сопротивление катушки, R – активное сопротивление, В – вольтметр).

Напряжение на резисторе пропорционально току в цепи, поэтому для получения резонансной кривой достаточно измерить зависимость напряжения U_R от частоты.

Рис.3 Монтажная схема сборки цепи для исследования резонанса

1. Собрать цепь согласно монтажной схеме рис.3. Установить приборы в режим измерения переменного тока и напряжения (кнопки справа внизу должны быть отжаты). Исходные параметры контура: сопротивление R = 900 Ом, емкость конденсатора С = 4 ·10^-6Ф.

2. Для измерения частоты должны быть нажаты кнопки «Частота плавно»1 и «Таймер» ´1,0. Чтобы увеличить частоту до 1000Гц, нужно изменить диапазон измерений, нажав на кнопку ´10. Для изменения частоты служит рукоятка слева с надписью «Плавно частота».

3. Очень грубо найти положение максимума резонансной кривой, изменяя частоту генератора и наблюдая за показаниями вольтметра. Оценить шаг Df изменения частоты из расчета, что для измерения резонансной кривой необходимо иметь 10 – 15 экспериментальных точек. Для более точного измерения f₀ точек должно быть больше вблизи максимума резонансной кривой.

4. Изменяя частоту, провести измерения U_R(f) и записать результаты в таблицу.

5. Построить график резонансной кривой. По вертикальной оси отложить величину U_R.

6. Определить из графика резонансную частоту f₀

7. Используя известную емкость контура С, вычислить индуктивность катушки из формулы (1).

8. Повторить эти измерения для другого значения сопротивления резистора. Построить график резонансной кривой.

9. Сравнить между собой полученные в каждой из этих серий зрачения индуктивности L.

10. Используя соотношение (2), определить из результатов измерений добротность Q, как отношение амплитуды напряжения на конденсаторе и резисторе: Q = U_C/U_R. Вычислить Q по формуле (2), используя полученное в пункте 7 значение L, и сравнить с предыдущим результатом. Проделать это для каждого значения сопротивления R.

11. Составить отчет о полученных результатах. Отчет должени содержать результаты измерений, графики и выводы.

Таблица

f, Гц
UR, В

Контрольные вопросы

1. При каких условиях импеданс RLC-цепочки минимален?

2. Представьте себе, что генератор переменного тока нагружен на RLC-цепочку. Откуда поступает энергия? Во что она превращается? Как влияют значения R,L,C на энергию, поступающую от генератора?

3. Что происходит в R,L,C-цепи, если R®0 на частоте: а) резонанса; б) вблизи резонанса; в) вдали от резонанса. Происходит ли в каждом случае рассеяние энергии? Обсудите превращения энергии в каждом случае.