Порядок выполнения работы. Лабораторную работу необходимо выполнять, строго соблюдая правила техники безопасности, установленные в лаборатории электричества и магнетизма

 

Лабораторную работу необходимо выполнять, строго соблюдая правила техники безопасности, установленные в лаборатории электричества и магнетизма.

1. Под наблюдением преподавателя включить компьютер.

2. Открыть программу выполнения работы, наведя курсор на «Measure».

3. Навести курсор на «Прибор».

4. Навести курсор на «Power Graph».

5. Выбрать «Function Generator» (активировать схему).

6. По заданию преподавателя установить начало измерений по частоте и конец измерений по частоте.

7. Выбрать шаг измерений по частоте. Появится рисунок.

8. Навести курсор на «Далее».

9. Навести курсор на «Начать измерения».

10. По окончании измерений навести курсор на «Окончить измерения». Появится график зависимости силы тока I от частоты напряжения 𝜈.

11. Определить положение максимума силы тока по частоте (частота, соответствующая максимуму тока и определяет экспериментальную собственную частоту 𝜈₀ колебаний электрического контура R, L, C).

12. Повторить п.п. 4-9. Поставить частоту 𝜈₁, заданную преподавателем.

13. Мультиметром измерить напряжения на R, L, C. Реальная катушка индуктивности обладает омическим (активным) сопротивлением R_L. В данной работе используется катушка с R_L =0,8 Ом, которое значительно меньше сопротивления резистора R =47 Ом. Поэтом падением напряжения на R_L можно пренебречь.

Вычислить по закону Ома силу тока в контуре при частоте 𝜈₁ и заполнить таблицу (6.1).

Таблица 6.1

Построение векторной диаграммы тока и напряжений.

𝜈1, с-1	URэф, В	UAэф, В	UCэф, В	Iэф, А	Uэф, В	φэксп	φрасч	R, Ом	L, Гн	С, Ф	𝜈0, с-1
								47	2⋅10-3	10-6

14. По полученным данным построить в удобном масштабе векторную диаграмму тока и напряжений в контуре. Пользуясь масштабом, определить U_эф0. Измерить угол φ.

15. По заданным значениям L и C вычислить частоту собственных колебаний электрического тока в контуре 𝜈₀. Сравнить ее с частотой максимума кривой I_эф(𝜈). Объяснить расхождение расчетного значения 𝜈₀ и экспериментального.

16. Рассчитать теоретическое значение угла сдвига фаз между током и напряжением по формуле

,

где ω₁=2π𝜈₁.

Сравнить величину расчетного угла φ с измеренным по векторной диаграмме.

Контрольные вопросы.

1. Нарисовать и объяснить работу схемы вынужденных электрических колебаний.

2. Составить дифференциальное уравнение вынужденных колебаний в электрическом контуре.

3. Записать и объяснить вид решения дифференциального уравнения вынужденных электрических колебаний.

4. Записать закон Ома для цепи переменного тока.

5. В чем суть электрического резонанса в последовательной цепи R, L, C переменного тока. Объяснить условие резонанса.

6. Как построить векторную диаграмму тока и напряжений в последовательном контуре?

7. Как выглядит векторная диаграмма тока и напряжений в последовательном контуре при резонансе?