ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

ТУСУР.

КАФЕДРА: ПрЭ.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ-1

ВАРИАНТ №15

ВЫПОЛНИЛ: СТУДЕНТ ГР.з-365-а

ПРОВЕРИЛ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ:

г. Нефтеюганск 2009 г.

7.5 Лабораторная работа №3. Резонанс в последовательном колебательном контуре

В настоящей лабораторной работе подлежит исследованию цепь на рис. 1.

Рис.1.

Параметры элементов цепи в соответствии с индивидуаль­ным вариантом представлены в табл. П.4.1.

Схема подключения последовательной резонансной цепи к плоттеру для снятия частотных характеристик представлена на рис.2.

Рис.2

Установка диапазона сканирования частоты (величин tstart и tstop) осуществляется таким образом, чтобы в него попала резо­нансная частота, определенная расчетным путем. Затем экспериментально подбирается верхнее значение частоты сканирования (должно быть несколько больше значения верхней границы по­лосы пропускания) и нижнее (должно быть несколько меньше значения нижней границы полосы пропускания).

Причем при использовании логарифмического масштаба увеличение I/I_p = U_p/E = 1/√2 соответствует минус 3 дБ, а увеличение I/I_p = U_p/E = 1 — соответствует 0 дБ.

В лабораторной работе необходимо выполнить следующее задание:

1 рассчитать резонансную частоту f0, частоты, соответст­вующие границам полосы пропускания, характеристическое со­противление ρ и добротность Q последовательного резонансного контура;

2 собрать схему согласно рис.2. и с помощью плоттера получить АЧХ (либо ЛАЧХ). Плоттер должен быть настроен таким образом, чтобы почти во весь экран располагалась часть ха­рактеристики, соответствующая полосе пропускания. Замерить резонансную частоту и частоты, соответствующие границам по­лосы пропускания, определить ширину полосы пропускания. В отчете привести характеристику и на ней показать производимые измерения;

3 получить ФЧХ, замерить фазовый сдвиг на резонансной частоте и на нижней и верхней границах полосы пропускания. Привести в отчете характеристики и показать измерения;

4 собрать схему на рис.3. и замерить с помощью вольт­метров напряжения на конденсаторе и дросселе при частоте, равной резонансной. При этой частоте определить напряжение на реактивных элементах расчетным путем. Сравнить результаты эксперимента и расчета;

5 уменьшить в два раза сопротивление резистора и выполнить пункты 1—4 задания;

6 вернуть исходное значение сопротивления резистора, уменьшить в два раза емкость конденсатора и выполнить пункты 1—4 задания;

Рис.3.

7 вернуть исходное значение емкости конденсатора, уменьшить в три раза индуктивность дросселя и выполнить пункты 1—4 задания;

8 оценить зависимость ширины полосы пропускания от добротности, сделать выводы по результатам работы в целом.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Таблица П.4.1 — Исходные данные к лабораторной работе № 3

Вариант	Е, В	R, Ом	L, мГн	C, мкФ
15	30	100	30	0,1

Выполнение работы:

1. Расчётная часть.

2. Экспериментальная часть.

2.1 На рис.4 изображен экран плоттера с АЧХ и ФЧХ исследуемой цепи.

Рис.4.

Маркеры установлены на резонансной частоте.

На рис.5. и 6 маркер установлен на нижней и верхней частоте полосы пропускания соответственно.

Рис.5

Рис.6.

Отметим показания прибора, занемеем их в таблицу №1 и сравним с расчётными данными.

Таблица №1.

Исследуемые параметры	Расчётная часть	Экспериментальная часть
резонансная, Гц	2906	2895
нижней границы, Гц	2653	2639
верхней границы, Гц	3183	3175
Ширина полосы пропускания, Гц	530,516	542

Фазовый сдвиг на резонансной частоте составил 2,43⁰.

Фазовый сдвиг на нижней частоте полосы пропускания составил 46,57⁰.

Фазовый сдвиг на верхней частоте полосы пропускания составил -44,17⁰.

Соберем схему изображенную на рис.7. и измерим напряжение на реактивных элементах при резонансной частоте.

Рис.7.

Показания вольтметров близки к расчетным.

2.2 Уменьшим в два раза сопротивление резистора и выполним пункты 1—4 задания;

Программа расчета и методика проведения эксперимента такие же, как и выше. Поэтому ниже приведем только полученные результаты. Таблица №2

Исследуемые параметры	Расчётная часть	Экспериментальная часть
резонансная, Гц	2906	2895
нижней границы, Гц	2776	2767
верхней границы, Гц	3041	3031
Ширина полосы пропускания, Гц	265,258	264

Фазовый сдвиг на резонансной частоте составил 1,61⁰.

Фазовый сдвиг на нижней частоте полосы пропускания составил 47,66⁰.

Фазовый сдвиг на верхней частоте полосы пропускания составил -42,27⁰.

Соберем схему изображенную на рис.8. и измерим напряжение на реактивных элементах при резонансной частоте.

Рис.8.

Показания вольтметров близки к расчетным.

2. 3. Вернём исходное значение сопротивления резистора, уменьшим в два раза емкость конденсатора и выполнить пункты 1—4 задания;

Полученные результаты сведём в таблицу № 3.

Исследуемые параметры	Расчётная часть	Экспериментальная часть
резонансная, Гц	4109	4146
нижней границы, Гц	3853	3959
верхней границы, Гц	4383	4342
Ширина полосы пропускания, Гц	530,516	383

Фазовый сдвиг на резонансной частоте составил -7,71⁰.

Фазовый сдвиг на нижней частоте полосы пропускания составил 30,09⁰.

Фазовый сдвиг на верхней частоте полосы пропускания составил -40,46⁰.

Соберем схему изображенную на рис.9. и измерим напряжение на реактивных элементах при резонансной частоте.

Рис.9.

Показания вольтметров близки к расчетным.

2.4. Вернём исходное значение емкости конденсатора, уменьшим в три раза индуктивность дросселя и выполнить пункты 1—4 задания;

Полученные результаты сведём в таблицу № 4.

Исследуемые параметры	Расчётная часть	Экспериментальная часть
резонансная, Гц	5033	5015
нижней границы, Гц	4300	4359
верхней границы, Гц	5891	5769
Ширина полосы пропускания, Гц	1592	1410

Фазовый сдвиг на резонансной частоте составил 1,31⁰.

Фазовый сдвиг на нижней частоте полосы пропускания составил 42,37⁰.

Фазовый сдвиг на верхней частоте полосы пропускания составил -40,29⁰.

Соберем схему изображенную на рис.10. и измерим напряжение на реактивных элементах при резонансной частоте.

Рис.10.

Показания вольтметров близки к расчетным.

Выводы:

Оценивая результаты проделанной работы можно сделать следующие выводы:

- при уменьшении в 2 раза сопротивления резистора, почти в 2 раза уменьшилась ширина полосы пропускания.

- при уменьшении в 2 раза емкости конденсатора, в раз увеличилась резонансная частота, а ширина полосы пропускания практически не изменилась.

- при уменьшении в 3 раза индуктивности дросселя, в 3 раза увеличилась ширина полосы пропускания, а резонансная частота увеличилась в раз.

В общем можно сказать, что резонансная частота и ширина полосы пропускания напрямую зависят от добротности.