- •3. Колебания и волны
- •Свободные колебания
- •1. Введение
- •2. Описание свободного процесса в контуре
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Программа работы
- •4.1. Измерения
- •4.2. Обработка результатов
- •Вынужденые колебания
- •1. Теоретические соотношения
- •1.1. Уравнение процесса в последовательном контуре
- •1.2. Установившееся решение
- •1.3. Амплитудно-частотная и фазовая характеристики
- •1.4. Полоса пропускания контура. Добротность
- •1.5. Резонанс
- •2. Измерение фазовых сдвигов
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Программа работы
- •4.1. Снятие амплитудно-частотных характеристик
- •4.2. Снятие фазо-частотной характеристики
- •4.3. Обработка и представление результатов
- •Релаксационные колебания
- •1. Принцип возбуждения релаксационных колебаний
- •1.1. Релаксационные колебания
- •1.2. Релаксационный генератор
- •1.3. Вольт-амперная характеристика газоразрядной лампы
- •1.4. Газоразрядная лампа
- •1.5. Условие возбуждения релаксационных колебаний
- •2. Экспериментальная установка
- •3. Измерения
- •3.1. Снятие вольт-амперной характеристики
- •3.2. Измерения параметров релаксационных колебаний
- •4. Представление результатов
- •Волны в двухпроводной линии
- •1. Теория
- •1.1. Цепи с сосредоточенными
- •1.2. Двухпроводная линия и её эквивалентная схема
- •1.3. Телеграфные уравнения
- •1.4. Решение телеграфных уравнений для линии без потерь
- •1.5. Вторичные параметры линии без потерь
- •1.5.1. Волновое сопротивление
- •1.5.2. Входное сопротивление
- •1.5.3. Коэффициент отражения
- •1.5.4. Волновое число и фазовая скорость
- •1.6. Режимы работы линии без потерь
- •1.6.1. Режим бегущих волн
- •1.6.2. Режим стоячих волн
- •1.6.3. Режим смешанных волн
- •1.7. Коэффициент стоячей волны
- •2. Эксперимент
- •2.1. Предварительные расчёты
- •2.2. Задачи эксперимента
- •2.3. Экспериментальная установка
- •2.4. Измерения
- •2.5. Обработка и представление результатов
- •Сложение колебаний
- •1. Теория
- •1.1. Сложение однонаправленных
- •1.2. Биения
- •1.3. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний
- •1.4. Фигуры Лиссажу
- •1.5. Определение скорости звука в воздухе
- •2. Эксперимент
- •2.1. Лабораторная установка
- •2.2. Измерения
- •2.2.1. Сложение однонаправленных колебаний
- •2.2.2. Наблюдение биений
- •2.2.3. Наблюдение эллипсов
- •2.2.4. Наблюдение фигур Лиссажу
- •2.2.5. Определение скорости звука в воздухе
- •2.3. Представление результатов
- •4. Электротехнические устройства
- •Трансформатор
- •1. Назначение, устройство
- •1.1. Назначение
- •1.2. Устройство трансформатора
- •1 .3. Принцип действия трансформатора
- •2 . Режимы работы трансформатора
- •2.1. Режим холостого хода
- •2.2. Режим нагрузки
- •2.3. Нагрузочная характеристика трансформатора
- •2.4. Потери мощности и кпд трансформатора
- •3. Специальные трансформаторы
- •3.1. Автотрансформатор
- •3.2. Трансформатор тока
- •4. Экспериментальное исследование трансформатора
- •4.1. Объект исследования и приборы
- •4.2. Опасности в работе
- •4.3. Программа работы
- •4.3.1. Общая постановка задачи
- •4.3.2. Прозванивание обмоток
- •4.3.3. Нахождение сетевой обмотки 220 в
- •4.3.4. Измерение напряжений на вторичных обмотках
- •4.3.5. Снятие нагрузочной характеристики
- •4.3.6. Измерение кпд трансформатора
- •4.4. Представление результатов
- •Выпрямители
- •1. Основные понятия
- •1.1. Вольт-амперная характеристика р-п перехода
- •1.2. Параметры полупроводниковых диодов
- •1.3. Параметры выпрямителей
- •1.4. Схемы простейших выпрямителей
- •1.4.1. Однополупериодный выпрямитель
- •1.4.2. Мостовой выпрямитель
- •1.4.3. Мостовой выпрямитель со сглаживающим фильтром
- •2 Эксперимент и расчёты
- •2.1. Экспериментальная установка
- •2.2. Снятие вольт-амперной характеристики диода
- •2.3. Измерения в однополупериодном выпрямителе
- •2.4. Измерения в мостовом выпрямителе
- •2.5. Графики и расчёты
- •Трёхфазная цепь
- •1. Элементы теоРии трёхфазных цепей
- •1.1. Понятие трёхфазной цепи
- •1.2. Получение трёхфазной системы эдс
- •1.3. Соединения генератора с нагрузкой
- •Грамма фазных и линейных напряжений при соединении звездой
- •1.4. Нарушения в нулевом проводе
- •1.5. Соединение фаз нагрузки звездой без нулевого провода
- •1.6. Выпрямление трёхфазного напряжения
- •2. Лабораторная установка
- •3. Программа измерениЙ
- •3.1. Предварительные измерения
- •3.2. Симметричная нагрузка
- •3.3. Несимметричные нагрузки
- •3.4. Обрыв нулевого провода
- •3.5. Измерения параметров пульсирующего напряжения
- •4. Обработка и представление результатов
- •Машина постоянного напряжения
- •1. Назначение, принцип работы и устройство
- •1.1. Назначение
- •1.2. Генератор синусоидального напряжения
- •1.3. Генератор постоянного (пульсирующего) напряжения
- •1.4. Мотор постоянного напряжения
- •2. Элементы теории машин постоянного напряжения
- •2.1. Генератор
- •2.2. Мотор
- •3. Лабораторная установка
- •4. Измерения
- •4.1. Снятие характеристик генератора
- •4.2. Снятие характеристик мотора
- •5. Обработка и представление результатов
- •Литература
- •Физический практикум по электромагнетизму
- •400131, Волгоград, просп. Им. В. И. Ленина, 28.
- •400131, Волгоград, ул. Советская, 35.
4. Измерения
Экспериментальной частью работы является частичная проверка соотношений (3) и (9)*). Генератор работает в режиме холостого хода. Мотор же (а точнее – та же машина постоянного напряжения, но в качестве мотора) хотя и несильно, но нагружен. Его нагрузку составляют: 1) трение щёток о контакты коллектора; 2) сопряжённый с машиной другой мотор − электродвигатель МУН-2, который хоть и выключен, но тоже имеет трение в своём коллекторе.
4.1. Снятие характеристик генератора
Снимаются зависимости ЭДС генератора (f) при фиксированных токах статора Iст=0, 0,6, 1,0, 1,5 и 2,0 А, где f – частота вращения ротора в оборотах в секунду (угловая частота ω=2πf).
________________
*) Поскольку в (3) входят два независимых параметра: ω и Iст, и в (9) – тоже два: Iст и U, то полная проверка этих соотношений должна бы включать в себя снятие четырёх семейств графиков.
Кроме того, корректность измерений требует и учёта небольшой начальной подмагниченности железа статора, приводящей к тому, что даже при Iст=0 на обмотке вращающегося ротора будет отличная от нуля ЭДС. И эта намагниченность каждый раз может быть разной. Пренебрежение ею делает экспериментальную проверку (3) и (9) лишь приблизительной.
1. Ключ К перевести в положение «Режим генератора». При этом отключается питание обмотки ротора и замыкается цепь питания МУН-2.
2. Ввести оба реостата, т.е. выставить их сопротивления на максимум.
3. Включить частотомер Ф5080. Внимание!. Другие переключатели на его передней панели трогать не следует: все они выставлены на необходимый режим измерения частоты следования импульсов с датчика.
4. Включить блок питания БПС-1.
5. Включить цифровой вольтметр Vр на предел «постоянное, 20 В».
6. Включить блок питания БП и задать его выходное напряжение 15 В, чтобы двигатель МУН-2 крутил ротор машины со скоростью f=4-5 об/с.
7. Меняя выходное напряжение питания БП от 15 до 40 В с интервалом 5 В, снять зависимость ЭДС рабочей обмотки (f) при Iст=0,6 А. Скорость f определяется по частотомеру, ЭДС − по вольтметру Vр (рис. 7). Результаты занести в стрόки «f, об/с» и «Iст=0,6 А» таблицы 1:
Таблица 1. Зависимость ЭДС рабочей обмотки (f) при Iст=соnst.
|
UМУН-2, В |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
f, об/с |
|
|
|
|
|
|
|
, В
|
Iст=0,6 А |
|
|
|
|
|
|
Iст=1,0 А |
|
|
|
|
|
|
|
Iст=1,5 А |
|
|
|
|
|
|
|
Iст=2,0 А |
|
|
|
|
|
|
8. Уменьшить напряжение на БП с 40 до 15 В; обороты МУН-2 при этом резко уменьшатся.
9. Движком этого реостата установить ток Iст=1,0 А.
10. Провести измерения (f) в соответствии с п. 7, занося результаты в строку «Iст=1,0 А» таблицы 1.
11. Проделать аналогичные измерения и записи для токов Iст=1,5 и 2,0 А.
12. Вывести напряжение питания электродвигателя МУН-2 до нуля и выключить блок питания БП. Реостатом Rст уменьшить ток статора до минимума.