5.6 Обработка результатов

5.6.1 Построить зависимость напряжения на контуре от частоты по данным, полученным в пп. 5.5.3, 5.5.5, 5.5.9, 5.5.10 лабораторного задания. Все графики выполнить в одном масштабе.

5.6.2 Построить отдельно зависимость напряжения на сложном контуре в окрестностях резонанса напряжений, изменив по оси напряжений масштаб таким образом, чтобы был виден резонансный характер кривой.

5.6.3 Вычислить абсолютные и относительные погрешности измерений.

Контрольные вопросы

1. В чём состоит явление резонанса в параллельном колебательном контуре?

2. Как рассчитывается величина сопротивления параллельного контура при резонансе?

3. Как зависит эквивалентная добротность контура от внутреннего сопротивления источника?

4. Как изменится полоса пропускания простого контура, если его зашунтировать активным сопротивлением, равным резонансному сопротивлению контура?

5. Как изменится добротность, резонансная частота и эквивалентное резонансное сопротивление простого контура, если индуктивность и сопротивление потерь контура уменьшить, а емкость увеличить в два раза?

6. Написать аналитическое выражение для комплексного сопротивления параллельного контура.

7. Начертить фазовую характеристику параллельного контура при различных добротностях.

8. Изобразить эквивалентные схемы замещения параллельного контура на различных частотах.

9. Показать характер изменения полного сопротивления Z, активной составляющейRи реактивной составляющейXот частоты вблизи резонанса токов для последовательной схемы замещения простого параллельного контура.

10. Почему при подключении к источнику напряжения эквивалентная добротность сложного параллельного контура больше эквивалентной добротности простого параллельного контура?

11. Изобразить (качественно) векторную диаграмму всех напряжений и токов для сложного колебательного контура без потерь, имеющего две катушки индуктивности и конденсатор:

• для частоты, лежащей ниже частоты резонанса токов;

• для частоты, совпадающей с частотой резонанса токов;

• для частоты, лежащей между частотами резонанса токов и резонанса напряжений;

• для частоты, совпадающей с частотой резонанса напряжений;

• для частоты, лежащей выше частоты резонанса напряжений.

Рекомендуемая литература:

[1, с. 175–187; 2, с. 131–140; 3, с. 130–140; 4, с. 268–272]

Лабораторная работа № 6

СВЯЗАННЫЕ КОНТУРЫ

6.1 Цель работы: изучение частотных характеристик связанных двухконтурных цепей.

6.2 Оборудования и материалы:электрический стенд для исследования частотных характеристик связанных двухконтурных цепей, генератор гармонических колебаний, милливольтметр В3-33.

Принципиальная электрическая схема стенда приведена на рисунке 6.1. В работе предусмотрено изучение частотных характеристик двух типов связанных контуров. Система связанных контуров первого типа образована апериодическим и колебательным контурами (рисунок 6.2а). Контуры связаны между собой внутренней ёмкостной связью, которая осуществляется с помощью конденсатора С_свобщего для обоих контуров. В первый контур входят резисторR, конденсаторС₁. Во второй – конденсаторС₂, катушка индуктивностиL₂и конденсаторС₃. Выходными гнёздами стенда являются гнёзда 18, 19, подключенные к конденсатору большой ёмкостиС₃, что позволяет уменьшить влияние измерительных приборов на характеристики контура.

Система связанных контуров второго типа образована двумя колебательными контурами с одинаковыми параметрами (рисунок 5.2б).

Как и в предыдущем случае, контуры связаны между собой ёмкостной связью, которая может изменяться путём подключения различных ёмкостей связи. Причём при изменении связи собственные резонансные частоты обоих контуров остаются неизменными. Конденсатор связи С_свявляется общим для обоих контуров. В первый контур входят, кроме того, катушка индуктивностиL₁и конденсаторС₁. Во второй – конденсаторС₂, катушка индуктивностиL₂и конденсаторС₃. При использовании в качестве конденсатора связиС_свконденсатораС_св2обеспечивается параметр (фактор) связи, равный 1; при использовании конденсатораС_св1параметр связи равен 0,5; при использовании конденсатораС_св3параметр связи равен 2.

Рисунок 6.1 – Принципиальная электрическая схема стенда

для исследования связанных контуров

Рисунок 6.2 – Упрощённая принципиальная схема стенда

а) один из связанных контуров апериодический;

б) оба контура колебательные

Система связанных контуров с апериодическим контуром образуется путём соединения с помощью проводников гнёзд 3 и 8, 4 и 9, 12 и 13, 14 и 16, 15 и 17. Система связанных контуров с двумя колебательными контурами образуется путем соединения с помощью проводников гнёзд 5 и 6, 4 и 16, 15 и 17, 13 и 12 или 13 и 11, или 13 и 10.

В качестве источника гармонического напряжения в работе используется низкочастотный генератор, который подключается ко входу стенда (гнёзда 1, 2). Напряжение на входе стенда устанавливается и контролируется по измерительному прибору генератора, на входе – по высокочастотному милливольтметру. Для уменьшения внутреннего сопротивления источника гармонического напряжения на входе стенда включен понижающий трансформатор.