Задание 2. Изучение электрических процессов в цепи, содержащей резистор и конденсатор

1. З

   Рис. 6

   амкнуть с помощью кнопочного переключателя на панели кассеты ФПЭ-09/ПИ ветвь, содержащую конденсатор С.

2. Получить на экране осциллографа устойчивое изображение двух исследуемых сигналов. Зарисовать колебания, наблюдаемые на экране осциллографа при частоте генератора 20 кГц.

3. Определить угол сдвига фаз между током в цепи и входным напряжением при частоте 20 кГц. Для этого необходимо измерить сдвиг по времени t₁ между изображениями двух исследуемых сигналов и период колебаний T (см. рис. 6). Разность фаз рассчитать по формуле:

 = (t₁/T)  360 (град.). (31)

4. Повторить пп.2‑3 при частоте генератора 80 кГц. Оценить погрешность измерения разности фаз. Результаты измерений занести в табл. 2а.

5. Произвести измерения амплитуд напряжений на входе и выходе цепи при различных значениях частоты генератора f (аналогично п.2 задания 1). Частоту генератора менять в пределах 2080 кГц, сначала с интервалом 5 кГц (до 40 кГц), затем с интервалом 10 кГц.

6. Рассчитать значения коэффициента передачи цепи К по формуле (17) для всего исследованного диапазона частот. Вычислить погрешность К. Результаты занести в табл. 2б.

7. На миллиметровой бумаге построить график зависимости коэффициента передачи RC‑цепи от частоты входного напряжения К(f). С помощью построенного графика оценить величину ёмкости конденсатора С. Для этого необходимо рассмотреть линейный участок графика (на низких частотах), который описывается формулой (26). Определив тангенс угла наклона линейного участка и приравняв его к угловому коэффициенту зависимости (26), получим соотношение: tg = 2R₂ C, откуда С = tg/(2 R₂). Оценить погрешность определения емкости конденсатора. Результат представить в виде CC.

8. По формуле (24) рассчитать теоретическую разность фаз _Т при двух значениях частоты генератора: 20 и 80 кГц. Результаты занести в табл. 2а. Сравнить результаты расчета с результатами экспериментального измерения угла .

Таблица 2а

f, кГц	t1 t1, с	T T, с	, град	Т Т, град

Таблица 2б

f, кГц	U0 U0, B	U01 U01, B	KК

Задание 3. Изучение электрических процессов в цепи, содержащей резистор и катушку индуктивности

1. С помощью кнопочного переключателя на лицевой панели кассеты ФПЭ‑09/ПИ замкнуть ветвь, содержащую катушку индуктивности L.

2. Получить на экране осциллографа устойчивое изображение двух исследуемых сигналов.

3. Зарисовать колебания, наблюдаемые на экране осциллографа при частоте генератора 30 кГц.

4. Определить угол сдвига фаз между током в цепи и входным напряжением при частоте 30 кГц по аналогии с п.3 задания 2.

5. Повторить пп.3‑4 при частоте генератора 100 кГц. Оценить погрешность измерения разности фаз. Результаты измерений занести в табл. 3а.

6. Произвести измерение амплитуд напряжений на входе и выходе цепи при различных значениях частоты генератора f. Частоту генератора менять в пределах 30100 кГц с интервалом 10 кГц.

7. Рассчитать значения коэффициента передачи цепи К по формуле (17) для всего исследованного диапазона частот. Вычислить погрешность К. Результаты занести в табл. 3б.

8. На миллиметровой бумаге построить график зависимости коэффициента передачи RC‑цепи от частоты входного напряжения К(1/f). С помощью построенного графика оценить величину индуктивности катушки L. Для этого необходимо рассмотреть линейный участок графика (на высоких частотах), который описывается формулой (30). Определив тангенс угла наклона линейного участка и приравняв его к угловому коэффициенту зависимости (30), получим соотношение: tg = R₂ /(2 L), откуда L = R₂ /(2 tg). Оценить погрешность определения индуктивности катушки. Результат представить в виде LL.

9. По формуле (28) рассчитать теоретическую разность фаз _Т при двух значениях частоты генератора: 30 и 100 кГц. Результаты занести в табл. 3а. Сравнить результаты расчета с результатами экспериментального измерения угла .

Таблица 3а

f, кГц	t1 t1, с	T T, с	, град	Т Т, град

Таблица 3б

f, кГц	U0 U0, B	U01 U01, B	KК

Примечание. Пренебрегая приборными погрешностями коэффициентов отклонения k_X и k_Y электронного луча осциллографа, учесть только погрешности визуального отсчета величин t и U на экране осциллографа: t = 0.1 k_X, U = 0.1 k_Y.

Указание. R₂ = 51 Ом  5%.