Описание установки

Блок-схема лабораторной установки изображена на рис. 3

Рис.3

Звуковой генератор ЗГ подключается к клеммам 1-2 панели, содержащей катушку индуктивности L , конденсатор С и сопротивление R . К клеммам 4-5 подключается магазин сопротивлений Rм и цифровой вольтметр V .

Выходное напряжение генератора можно контролировать с помощью цифрового вольтметра, включенного между клеммами 1-2. (В нашем случае это делать не надо, т.к. генератор во всем диапазоне частот выдает постоянное напряжение).

Переменное напряжение в цепи L, С, R возбуждает вы­нужденные колебания.

При этом надо учитывать, что сопротивление контура равно:

, (14)

где R_L - собственное сопротивление индуктивности,

R_M - сопротивление магазина сопротивлений.

R_L - имеет значение соответственно:

для L = 200 мГн, R_L = 22 Ом, L = 100 мГн,

R _L= 15 Ом, L = 50 мГн, , R_L = 10 Ом.

При неизменных параметрах L, С и R сила тока в цепи будет функцией только частоты генерато­ра , которая является циклической частотой. Она связана с частотой ν

, (15)

Поэтому при изменении ν частоты генератора I сила тока сначала будет возрастать, а затем, достигнув макси­мума начнет уменьшатся ( рис . 2 ) . Частота, при которой будет наблюдаться максимум и будет соответствовать ре­зонансной частоте, которая определяется из соотношений (12) и (15)

, (16)

где С = 0,5 мкФ, а значения L приведены выше.

В данной работе для получения зависимости I = f(ν) используется тот факт, что падение напряжений на оми­ческом сопротивлении пропорционально току в цепи U_R=I·R . Если R=const, то U_R  I , а значит U_R = f(ν).

Магазин сопротивлений R_M служит для изменения добротности Q , величина которой определяется из соотношения (13).

Порядок выполнения работы

1. Проверить правильность собранной схемы измерений.

2. Рассчитать резонансную частоту (16).

3. Ручкой изменения частоты генератора установить в начальное положение. В магазине сопротивлений включить наименьшее сопротивление R_М = 1 Ом ( 10 Ом ; 30 Ом ; 100 Ом.)

4. Включить генератор и цифровой вольтметр.

5. Медленно увеличиваем частоту генератора, фиксируем с помощью вольтметра падение напряжения в цепи. В области максимум U=f(ν) величину падения напряжения определяем более плавно.

6. Увеличивая сопротивление , произвести на клеммах 2-3 измерения зависимости U=f(ν) в соответствии с пунктом 5.

7. Зависимость I = f(ν)получим, используя закон Ома .