4.4 Подготовка к лабораторной работе

4.4.1 По заданным величинам индуктивностиL= 0,05 Гн и емкости конденсатораС= 0,1 мкФ определить резонансную частоту контура, используя выражение (4.2).

4.4.2 Вычислить на резонансной частоте добротностьQи напряже-ниена конденсаторе контура, состоящего из катушки индуктивностиLи конденсатора С (рис. 4.2а), используя формулы (4.7), (4.29). Опреде-лить полосу пропусканияконтура, используя выражение (4.26). Сопро-тивление потерь контураR=10 Ом, напряжение на контуре= 100 мВ.

4.4.3 Вычислить на резонансной частоте добротность Q и напряжениена конденсаторе контура, состоящего из катушки индуктивности L, конденсатораСи резистораR₁=10 Ом (рис. 4.2б). Определить полосу пропускания контура. Для расчета добротности воспользоваться выражением (4.27), приняв. Расчетивыполнить, используя формулы (4.29), (4.26).

4.4.4 Определить полосу пропускания контура, состоящего из катушки индуктивности L и конденсатораСпри подключенной нагрузке (рис. 4.2в). Величина = 5,1 кОм,R=10 Ом. Для расчета полосы пропусканиявоспользоваться соотношениями (4.13), (4.26).

4.5 Порядок выполнения работы

4.5.1 Установить действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора, равное 100 мВ. При выполнении всех последующих пунктов лабораторного задания напряжение на контуре следует поддерживать равным 100 мВ.

4.5.2 Собрать схему, изображенную на рисунке 4.2а. Найти резонансную частоту контура, измерить напряжение на конденсаторе при резонансе и определить добротность как отношение напряжения на конденсаторе контура при резонансе к напряжению на входе контура.

4.5.3 Найти граничные частоты полосы пропускания контура и определить добротность контура как отношение его резонансной частоты к полосе пропускания.

4.5.4 Снять зависимость от частоты напряжения на конденсатореСконтура. В крайних точках снятой зависимости напряжение на конденсатореСдолжно составлять не более 0,1 от величины напряжения на нем при резонансе. Общее количество точек – не менее 10.

4.5.5 Собрать схему, представленную на рисунке 4.2в. Определить полосу пропускания и добротность контура, нагруженного на сопротивление .

4.5.6 Собрать схему, изображенную на рисунке 4.2б. Повторить пункты 4.5.2, 4.5.3, 4.5.4 для контура, состоящего из катушки индуктивностиL, конденсатораСи резистораR₁.

4.6 Обработка результатов

4.6.1 Построить зависимость напряжения на конденсаторе контура от частоты по данным, полученным в пп. 4.5.4 и 4.5.6 лабораторного задания. Оба графика выполнить в одном масштабе.

4.6.2 Вычислить абсолютное и относительное отклонение экспериментальных результатов от расчетных.

Контрольные вопросы

1. В чем состоит явление резонанса в последовательном колебательном контуре?

2. Что такое характеристическое сопротивление контура?

3. Что такое добротность контура и как ее определять опытным путем?

4. Что такое полоса пропускания и от чего она зависит?

5. Чему равно сопротивление последовательного контура при резонансе? Какой характер носит полное сопротивление контура на частотах выше и ниже резонансной?

6. Начертить векторные диаграммы напряжения и тока в последовательном контуре на резонансной частоте, а также на частотах выше и ниже резонансной.

7. Начертить амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики последовательного контура при различных добротностях.

8. Как определяется добротность нагруженного последовательного колебательного контура?

9. Что такое затухание контура? Чему равно затухание нагруженного контура?

Рекомендуемая литература:

[1, с. 158–175; 2, с. 122–131; 3, с. 120–130; 4, с. 261–267].

Лабораторная работа № 5

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР

5.1 Цель работы: изучение характеристик простого и сложного параллельных колебательных контуров.

5.2 Оборудование и материалы:электрический стенд для исследования простого и сложного колебательных контуров, генератор гармонических колебаний, милливольтметр В3-33.

Принципиальная схема стенда приведена на рисунке 5.1. С помощью проводников между гнездами 2, 1 (вход) и гнездами 9, 10 или 10, 13 (выход) стенда обеспечивается включение цепи, состоящей из резистора R₁или R₂, конденсаторов С₁, С₂и катушки индуктивностиL. Упрощенные принципиальные схемы стенда приведены на рисунке 5.2.

Рисунок 5.1 – Принципиальная электрическая схема стенда

Рисунок 5.2 – Упрощенные принципиальные схемы стенда

(контур простой)

Резисторы R₁, R₂с различными сопротивлениями предназначены для увеличения внутреннего сопротивления источника гармонического напряжения. С помощью резисторов изучается влияние внутреннего сопротивления источника на резонансные характеристики контура.

Простой параллельный колебательный контур образуется последовательно соединенными конденсаторами С₁и С₂в одной ветви и катушкой индуктивностиL, включенной между гнездами 8, 14, в другой ветви. Гнезда 5 и 6 (7 и 8), 11 и 12 соединяются электрическими проводниками. Выходное напряжение снимается с гнезд 9, 10.

Сложный параллельный колебательный контур (рисунок 5.3) образуется последовательно соединенными катушкой индуктивностиL, подключаемой к гнездам 11, 12, и конденсатором С₁в одной ветви и конденсатором С₂в другой. Гнезда 5 и 15 (7 и 15), 8 и 14 соединяются между собой электрическими проводниками. Выходное напряжение снимается в этом случае с гнезд 10, 13.

Рисунок 5.3 – Упрощённые принципиальные схемы стенда

(контур сложный)

В качестве источника гармонического напряжения используется низкочастотный генератор. Напряжение на входе стенда (гнезда 1, 2) устанавливается и контролируется по измерительному прибору генератора. Выходное напряжение стенда (напряжение на колебательном контуре) измеряется милливольтметром, который подключается к гнездам «Вых» стенда (гнезда 9, 10 или 10, 13).