2020-10-10
91
Резонансная частота и дополнительное сопротивление R д 
для получения необходимой добротности контура определяются из предположения, что катушка индуктивности имеет резистивное сопротивление, равное нулю, поэтому
, 
При вычислении значений таблицы 9.1 разность фаз напряжения и тока определяется по формуле
Значение 
определяется по закону Ома
,
где 
– резистивное сопротивление контура, определенное в результате выполнения 2.2. Напряжение на эквивалентной индуктивности катушки 
можно вычислить следующим образом: сначала определяется резистивное сопротивление катушки 
, затем – напряжение на 
: 
. Тогда напряжение на индуктивности равно
В качестве R здесь, так же, как и при вычислении значений таблицы 9.3, использовать значение, определенное при выполнении 2.2. Остальные величины определяются из следующих соотношений:
, 
, 
, 
.
Лабораторная работа № 10
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСА В ПАРАЛЛЕЛЬНОМ
КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ
Цель работы: исследование амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик параллельного колебательного контура.
Рабочее задание
1 Предварительный расчет
1.1 По заданным параметрам индуктивной катушки и конденсатора определить теоретическое значение резонансной частоты контура f 0.
1.2 Считая индуктивную катушку идеальным элементом (R к = 0), определить значение сопротивления R (см. схему рисунка 10.1), при котором добротность контура будет равной 10.
Рисунок 10.1
2 Экспериментальная часть
2.1 Собрать электрическую цепь по схеме, изображенной на рисунке 10.1. В качестве резистора использовать магазин сопротивлений нагрузочного устройства. Установить значение сопротивления, рассчитанного при выполнении 1.2.
2.2 Изменяя частоту генератора при напряжении 10 ‑ 15 В, установить такое ее значение, при котором входные напряжение и ток будут совпадать по фазе. Полученное значение частоты соответствует резонансной частоте f 0. Измерить напряжение на входе цепи U 0, общий ток контура I 0 и ток конденсатора IC. По измеренным величинам определить активную проводимость контура 
и его добротность 
.
2.3 Поддерживая ток в неразветвленной части цепи неизменным
(10 ‑ 15 мА по заданию преподавателя) и изменяя частоту в пределах от 0,5 
до 2 , снять зависимости 
и 
Количество значений частот должно быть не меньше 10, включая граничные и резонансную. При этом интервал изменения частоты на частотах, близких к резонансной, должен составлять 50 ‑ 100 Гц. Данные измерений занести в таблицу 10.1.
Таблица 10.1
| Измеренные величины | Вычисленные величины | |||||||||
А
| 
Гц
| 
В
| 
А
| 
А
| lT, мм |  ,
мм
|  ,
град
|  ,
А
|  ,
А
| Y, См |
2.4 Значения напряжений 
и частот f из таблицы 10.1 перенести в таблицы 10.2. Указать в таблице, что эти значения имеют место при добротности, определенной при выполнении 2.2.
2.5 Уменьшить сопротивление магазина в два раза и, установив резонансную частоту контура f 0, измерить ток в цепи I 0 и ток конденсатора 
. По формуле 
вычислить полученную добротность контура и ее значение занести в таблицу 10.2.
Таблица 10.2
|
| f, Гц. | ||
 
| |||
| I = |
| U, В | |
U / 
| |||
|
| U, В | ||
| U /
| |||
2.6 Устанавливая частоты в соответствии с таблицей 10.2, измерить напряжение U при неизменном значении входного тока. Данные измерений занести в таблицу 10.2.
2.7 Установить прежнее значение сопротивления магазина R. Поддерживая напряжение на входе контура неизменным (10 ‑ 15 В) и изменяя частоту генератора в прежних пределах, определить зависимости 
. Полученные значения занести в таблицу 10.3.
Таблица 10.3
| Измеренные величины | Вычисленные величины | ||||||
| В
| Гц
| А
|  А
| А
|  А
|  А
| Y, См
|
3 Обработка экспериментальных данных
3.1 По экспериментальным данным таблицы 10.1 вычислить значения и 
и в одной координатной системе построить графики 
и 
при I =const. Проанализировать полученные графики. Обратить внимание на отличие графиков 
и 
, а также на максимальное значение U, сделать выводы.
3.2 По экспериментальным данным таблицы 10.1 вычислить значения Y (f) и j(f) и построить в одной системе координат графики полученных зависимостей. Обратить внимание на знаки углов при 
и 
и величину полной проводимости.
Проанализировать графики и сделать выводы.
3.3 По данным таблицы 10.1 построить векторные диаграммы напряжения и токов для частот , 
и 
. Проанализировать диаграммы, сделать выводы.
3.4 Вычислить все величины таблицы 10.2 и по полученным данным построить графики 
для различных добротностей контура. Определить полосы пропускания контура D f при различных добротностях. Следует иметь в виду, что 
. Проанализировать графики. Сравнить полосы пропускания контура при различных добротностях и сделать выводы.
3.5 Произвести необходимые вычисления (см. таблицу 10.3) и построить графики зависимостей I (f), IL (f), IG (f), IC (f), Y (f), при U = const. Объяснить характер кривых. Сделать выводы.
