Министерство образования Российской Федерации.

Московский государственный институт электроники и математики

(технический университет)

Кафедра Электроники и Электротехники

Лабораторная работа № 4

«Резонанс напряжения»

Выполнила бригада №2:

Компанец Роман

Краснопер Денис

Журавлев Георгий

Преподаватель:

Рожков Юрий Николаевич

Москва 2006

Содержание работы

Основной задачей работы является исследование резонансных свойств неразветвленной цепи переменного тока, содержащей резистор, катушку индуктивности и конденсатор.

В первой части работы исследуются резонансные свойства последовательного контура при переменной частоте, постоянных L и C и при различных добротностях.

По результатам измерений определяется характеристическое сопротивление ρ, добротность Q, затухание d и полоса пропускания контура.

Во второй части работы исследуются зависимости тока I, напряжения на катушке U_K, напряжения на конденсаторе и угла сдвига фаз φ от изменения емкости конденсатора. По результатам измерения строятся графики I(C), U_K(C), U_C(C) и φ(C), определяются индуктивность катушки L_X и ее активное сопротивление R_x.

Задание на работу

Индуктивность LK, мГ	Емкость С, мкФ	Активное сопротивление Rx, Ом
16	0,25	35

Часть I Исследование резонанса напряжений при изменении частоты источника питания

1. Снять и построить частотные характеристики I(f), U_K(f), U_C(f) и φ(f). Частоту изменять в пределах 0,5f₀ до 2 f₀

2. Зафиксировать точку резонанса напряжений (максимум тока при φ=0), а также точки, близкие к резонансу и, особенно, точки при максимуме напряжений U_K,U_{C .} Получить четыре режима до резонанса, режим в цепи при резонансе и четыре режима после резонанса, учитывая знак угла сдвига фаз.

3. Проделать аналогичные измерения при добавочном сопротивлении R_доб = 100 Ом.

4. Построить на отдельном графике зависимость Z(f).

5. Рассчитать добротность Q по опытным данным для случаев:

а) R_доб = 0 Ом;

б) R_доб = 100 Ом.

Часть II Исследование резонанса напряжений при изменении емкости контура

1. Установить емкость C=0,5 мкФ, А напряжение Uвх= 4 ÷ 6 В.

Подобрать частоту, при которой наблюдается резонанс напряжений, т.е. f=f₀’;

2. Изменяя емкость от 0,05 до 5 мкФ, снять резонансные кривые I(C), при постоянной частоте f=f₀’ и неизменном входном напряжении

3. По известным значениям входного напряжения U тока I при резонансной частоте f₀’ определить индуктивность L_X, активное сопротивление R_x катушки и добротность контура Q.

4. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

Подготовка к работе

Рис. 1

R_изм

R_доб

R_k

1

2

3

1. Рассчитать резонансную частоту f₀, и добротность последовательного контура R_k, L_k, С для параметров, заданных в таблице вариантов.

Резонансная частота (Рис. 1): f₀ = = = 2498 Гц

Д

Рис. 2

обротность контура:Q = = = 5,6

R_изм

R_X

2. Записать выражения для расчета параметров R_x, L_Х, С, Q последовательного контура (рис. 2) по известному значению резонансной частоты f₀, напряжению на R_изм и на конденсаторе в режиме резонанса, при закороченном R_доб.

a) Q =

Емкостное сопротивление: X_С =

Q =

б) I =

в) C =

г) L_X =

3. Определить добротность контура, если дополнительно включить R_доб = 100 Ом

Q = = = 1.77

4. Начертить качественно на одно графике резонансные кривые I(f), U_c(f), U_k(f), φ(f).

a) I(f) =

б) U_C(f) = I(f)*X_C =

в) U_L(f) =

г) tg φ = =

φ(f) = arctg

5.Показать и пояснить, почему максимумы кривых U_c(f), U_k(f) не совпадают с максимумом кривой I(f).

Максимумы кривых U_c(f) и U_k(f) не совпадают с максимумом кривой I(f), т.к. максимум тока достигается при резонансной частоте, когда макс. Напряжений достигаются при частотах меньших и больших резонансной, соответственно.

Рабочее задание

R=0 Ом

f, Гц	I, мА	Uk, В	Uc, В	φ, град	Z=Uвх/I

R = 100 Ом

f, Гц	I, мА	Uk, В	Uc, В	φ, град	Z=Uвх/I

6