5.2. Описание лабораторной установки
Лабораторная установка состоит из лабораторного модуля (рис. 5.10) и генераторно-измерительного модуля (рис. 5.11).
Рис. 5.10. Лабораторный модуль
Рис. 5.11. Генераторно-измерительный модуль
Функциональные схемы последовательного и параллельного колебательных контуров приведены на рис. 5.12.
Рис. 5.12. Функциональные схемы последовательного и параллельного колебательных контуров
Номиналы входящих в состав цепей элементов:
индуктивность
;емкость
;вносимое в последовательный контур сопротивление
и
;вносимое в параллельный контур сопротивление
и
.
Соединение элементов в схеме осуществляется с помощью соединительных проводов, а также с использованием коммутационных полей.
В качестве генератора гармонического
напряжения используется генератор НЧ
со встроенным индикатором частоты
генераторно-измерительного блока. Для
подключения генератора к исследуемой
схеме последовательного колебательного
контура используется выход G1
(-20 дБ) для последовательного колебательного
контура и G2 (0 дБ) - для
параллельного. Для первого случая
характерны амплитуды гармонического
напряжения от 0 до 0,1 В и внутреннее
сопротивление генератора
,
а для второго - амплитуды гармонического
напряжения от 0 до 5 В и внутреннее
сопротивление генератора
.
Частоту гармонического напряжения на
выходе генератора регулируйте ручками
«Частота - грубо» и «Частота - точно»,
подключаясь к одному из четырех
поддиапазонов: 1) 200 Гц – 1 кГц; 2) 1 кГц –
5 кГц; 3) 5 кГц – 25 кГц; 4) 25 кГц – 125 кГц.
Амплитуду напряжения на выходе генератора
регулируйте ручкой
.
Для контроля напряжения на емкости
последовательного колебательного
контура используйте встроенный
ампервольтметр. С этой целью используйте
режим работы прибора в качестве вольтметра
с пределом измерения 2 В и внутренним
сопротивлением
.
5.3. Лабораторное задание
Исследование последовательного колебательного контура.
Подготовить измерительные приборы к работе включить их и дать им прогреться в течение 5 - 10 мин. Установить выходное напряжение генератора, близкое к 100 мВ, использовать третий частотный поддиапазон (5 кГц – 25 кГц).
Смонтировать на лабораторном модуле последовательный колебательный контур, присоединить к нему измерительные приборы согласно рис. 5.12, а. Использовать в качестве вносимого сопротивления . Вращая ручку «Частота – грубо» определить приближенное значение резонансной частоты по максимуму показаний ампервольтметра. Осуществить подстройку резонансной частоты ручкой «Частота - точно». С помощью ручки регулировки генератора установить резонансное напряжение на конденсаторе, равное 1 В.
Снять и построить нормированную амплитудно-частотную характеристику последовательного колебательного контура (выходное напряжение снимается с конденсатора).
При снятии нормированной АЧХ необходимо для начала выставить такое значение частоты на генераторе, меньшее резонансной частоты, при котором показание ампервольтметра составит 100 мВ. Зафиксировать данное значение в таблице. После этого плавно увеличивать частоту, выставляя значения напряжения на конденсаторе, указанные в таблице 5.1 и фиксировать, соответствующие им значения частоты.
Таблица 5.1. Результаты измерения нормированной АЧХ последовательного колебательного контура
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
200 |
300 |
… |
1000 |
… |
300 |
200 |
100 |
|
0,1 |
0,2 |
0,3 |
… |
1,0 |
… |
0,3 |
0,2 |
0,1 |
По графикам АЧХ определить ширину полосы пропускания колебательного контура по уровню 0,707. Произвести расчет добротности, характеристического сопротивления и сопротивления потерь колебательного контура, а также параметров катушки индуктивности (индуктивность, сопротивление потерь, добротность):
- Резонансная частота:
- Нижняя граница полосы пропускания:
- Верхняя граница полосы пропускания:
- Ширина полосы пропускания:
- Добротность контура:
- Индуктивность катушки индуктивности:
- Характеристическое сопротивление контура:
- Сопротивление потерь контура:
- Эквивалентное сопротивление вольтметра:
- Сопротивление потерь катушки индуктивности:
- Добротность катушки индуктивности на резонансной частоте:
Проделать те же измерения и вычисления для случая .
Сделать вывод о влиянии сопротивления потерь, вносимого в контур, на свойства контура (резонансная частота, ширина полосы пропускания, добротность) и параметры катушки индуктивности (индуктивность, сопротивление потерь, добротность).