Выполнение работы. 1) Собрать схему рис.14.4, на которой указаны генератор Г, амперметр (цифровой измерительный прибор (В7-21А) включенный в цепь последовательно для измерения

1) Собрать схему рис.14.4, на которой указаны генератор Г, амперметр (цифровой измерительный прибор (В7-21А) включенный в цепь последовательно для измерения силы тока), вольтметр (ВР-11), индуктивность L с активным сопротивлением R_L , конденсатор С. Следует обратить внимание на то, чтобы «нулевые» клеммы приборов были соединены вместе.

Включить питание приборов. Установить выходное напряжение генератора U=1-5B. Точно найти частоту резонанса n_I1 для силы тока по максимуму значения силы тока I_max.

Снять зависимость I(n) при постоянном напряжении U в диапазоне частот n_I от 300 до 800 Гц, изменяя частоту через 50 Гц. Полученные данные записать в таблицу измерений. Построить график зависимости n). По данным измерений вычислить R (см. 14.18), L (см. 14.19) и b (b = R/ L). Рассчитать добротность Q по формуле

.

2) В схеме рис.14.4. вместо С₁ подключить емкость С₂, а затем С₃. Опытным путем найти соответствующие частоты n_I2 и n_I3 в диапазоне (500 ¸ 1200 Гц) резонанса для силы тока и сопоставить со значениями частот, определенными по формуле (14.20).

3) Собрать схему рис.14.5. В отличие от предыдущей схемы, цифровой измерительный прибор (В7-21А) подсоединен параллельно конденсатору для измерения эффективного значения напряжения на конденсаторе U_C.

Рис. 14.5.

Включить питание приборов и установить выходное напряжение генератора U = 1-5 B. Найти частоту резонанса n_U1 по максимальному значению эффективного напряжения конденсатора U_Cmax. Снять зависимость U_С(n) при постоянном U в диапазоне частот 300 ¸ 800 Гц, изменяя частоту через 50 Гц. Полученные данные записать в таблицу измерений.

Построить на том же графике зависимость .

Найти теоретическое значение частоты n_U по формуле (14.19) и сравнить с результатом эксперимента.

4) В схеме рис.14.5 вместо С₁ подключить С₂, а затем С₃ и опытным путем найти соответствующие частоты резонанса для напряжения и заряда конденсатора n_U2 и n_U3 (500 ¸ 1200 Гц).

Полученные экспериментальные значения сравнить с теоретическими - формула (14.19).

Контрольные вопросы

1. Запишите дифференциальное уравнение вынужденных электромагнитных колебаний и его решение.

2. С помощью метода векторных диаграмм определите амплитуду вынужденных колебаний для заряда q и напряжения на конденсаторе U_C, а также сдвиг фаз между внешним напряжением U и U_C.

3. Запишите уравнение для колебаний тока в контуре. Чему равен сдвиг фаз между током в контуре и напряжениями: а) на конденсаторе – U_C ; б) внешним - U.

4. Запишите уравнение для напряжений в контуре U_R, U_C, U_L. Чему равны амплитудные значения этих величин.

5. Изобразите векторную диаграмму для напряжений U, U_C, U_L и U_R.

6. При каких частотах наблюдается резонанс заряда на конденсаторе и тока в контуре. При каком условии эти резонансные частоты совпадают?

7. Изобразите резонансные кривые для U_C и тока.

8. Как влияет величина добротности на форму резонансных кривых? Чему равно увеличение напряжения на конденсаторе U_C0 при резонансе по сравнению с приложенным?