Evdokimov_I.N._i_dr._Vynuzhdennye_kolebaniya_v_elektricheskom_konture

III.Приборы и принадлежности,

необходимые для выполнения работы.

1.Конденсатор.

2.Катушки индуктивности, ключи (тумблеры).

3.Вольтметр (или осциллограф).

4.Амперметр.

5.Звуковой генератор. Используется как источник переменной э.д.с. с заданной частотой.

6.Проводники.

Рисунок 6 – Расположение элементов на панели.

Катушки и конденсаторы смонтированы на единой панели (рис. 6). На этой панели имеются 6 клемм, к

которым присоединяются измерительные приборы,

тумблеры К1 – К5, включающие катушки индуктивности,

тумблер К6, включающий в цепь ёмкость С или замыкающий клеммы 5-6. Клеммы 1 и 2 дают возможность контролировать напряжение источника питания (на клеммах генератора). Клеммы 3 и 4 предназначены для

21

подключения амперметра или замыкания цепи, если амперметр не используется. Клеммы 5 и 6 предназначены для подключения вольтметра или электронного осциллографа для измерения напряжения на конденсаторе.

В ходе работы предлагается использование цифровых приборов – звуковых генераторов и мультиметров, -

обращение с которыми требует некоторой подготовки. На рис. 7 показана панель управления звукового генератора

Escort EGC-3230. Включение прибора производится кнопкой «Power On/Off». Верхний ряд кнопок задает диапазон частот сигнала в Гц и форму сигнала. Для выполнения настоящей работы необходимо задать синусоидальный сигнал (кнопка « ~ ») и использовать диапазоны 0-1000 Гц (кнопка « 1К ») и 0-10 000 Гц

(кнопка « 10К »).

Рисунок 7 – Панель управления звукового генератора Escort EGC-3230.

Частоту сигнала, отображаемую на дисплее в Герцах,

деленных на предел установленного диапазона, можно регулировать ручкой «Freq.» (от англ. frequency, частота).

Амплитуду сигнала, измеряемую в вольтах, можно регулировать ручкой «Amplitude». Выходные клеммы генератора выполнены в виде коаксиального разъема «Main

22

output», в который вставлен переходник на проводники,

подключаемые к клеммам 1 и 2 монтажной панели.

Звуковые генераторы других производителей имеют схожие органы управления.

Рисунок 8 – Панели управления мультиметра Keysight 34450A (сверху) и

AKTAKOM ABM-4307 (внизу). Расположение соединительных проводников и настройки дисплея соответствуют режиму измерения напряжения переменного тока.

На рис. 8 показана панель управления мультиметра

Keysight 34450A – многофункционального прибора,

23

позволяющего измерять ток, напряжение, сопротивление,

частоту, температуру и иные параметры в цепях постоянного и переменного тока. Современные модели мультиметров имеют высокую частоту опроса измерительной схемы, что позволяет использовать их для измерения параметров цепей переменного тока вместо осциллографов. С помощью мультиметров в работе предлагается измерять эффективный ток в цепи и эффективные напряжения на генераторе и конденсаторе.

Рисунок 9 – Панель разъемов мультиметра Keysight 34450A:

LO (COM) – коммутационный разъем;

Input V (V) – разъем для снятия сигнала напряжения переменного тока;

100 mA FUSED (mA FUSED) – разъем для снятия сигнала низких значений тока, с встроенным плавким предохранителем.

Для перевода прибора в режим вольтметра цепей переменного тока необходимо нажать кнопку «ACV» (от англ. alternating current voltage – напряжение переменного тока, на некоторых приборах обозначается также « ~V »).

При этом на дисплее отобразятся символы «V» и «AC», как

показано на рис. 8. По умолчанию прибор автоматически

24

выставляет диапазон измерения, поэтому больше никакие настройки не нужны. Для измерения напряжения клеммы проводников необходимо установить в разъемы «LO»

(иногда обозначается также «COM») и «Input V» (иногда обозначается просто «V») – см. расположение разъемов на рис. 9.

Рисунок 10 – Панели управления мультиметра Keysight 34450A (сверху) и

AKTAKOM ABM-4307 (внизу). Расположение соединительных проводников и настройки дисплея соответствуют режиму измерения переменного тока низкой интенсивности.

25

Для перевода прибора в режим амперметра цепей переменного тока необходимо нажать кнопку «ACI» (от англ. AC, alternating current –переменный ток, и фр. I, intensité du courant – интенсивность тока; на некоторых приборах обозначается также « ~I »). При этом на дисплее отобразятся символы «I» и «AC», как показано на рис. 10.

По умолчанию прибор автоматически выставляет диапазон измерения, поэтому больше никакие настройки не нужны.

Для измерения напряжения клеммы проводников необходимо установить в разъемы «LO» (иногда обозначается также «COM») и «100 mA FUSED» (иногда обозначается просто «mA») – см. расположение разъемов на рис. 9.

26

IV. Порядок выполнения работы.

Упражнение 1.

Измерение индуктивности цепи в зависимости от количества включенных последовательно катушек.

1. Собирают схему согласно рис. 11. Для этого тумблер К6 устанавливают в положение «выключено».

a

б

Рисунок 11 – Схема измерения индуктивности:

а – принципиальная, б – монтажная.

27

2.К клеммам 1-2 присоединяют вольтметр. Предел измерений – 20 В, переменный ток.

3.К клеммам 3-4 присоединяют миллиамперметр. Предел измерений 200 мА, переменный ток.

!Собранная схема проверяется преподавателем !

4.Включают тумблер К1. В цепь оказывается включена катушка L1.

5.Включают с помощью преподавателя или лаборанта звуковой генератор, подают переменное напряжение 5,0 В

частотой ν ≈ 1700 Гц (на конкретных экземплярах монтажных схем необходимая частота может отличаться,

см. обозначения и надписи на монтажной схеме).

6. В ходе выполнения упражнения при включении очередной катушки в цепь следует корректировать напряжение генератора до 5,0 В. Корректировка производится ручкой «Amplitude» (амплитуда) на генераторе, значение эффективного напряжения эф

снимают по шкале вольтметра.

7.Измеряют значение эффективного тока по показаниям миллиамперметра. Результаты записывают в таблицу 1.

8.Выключат тумблер К1. Включают тумблер К2. В цепь оказываются включены катушки L1 и L2.

9.Корректируют напряжения, измеряют значение эффективного тока.

10.Повторяют пп. 8-9 для тумблеров К3-К5, включая в цепь дополнительно катушки L3-L5.

11.Отключают генератор, отключают миллиамперметр.

28

12. Записывают в таблицу значения активного

сопротивления R, выданные преподавателем.

12*. (Выполняется по заданию преподавателя.) Измеряют активное сопротивление катушек мультиметром, для чего к клеммам 2 и 3 подключают мультиметр, предел измерений сопротивления 100-200 Ом. Включают в цепь последовательно катушки L1, L1+L2 т.д. (пп. 4, 8, 10), снимают показания с мультиметра, результаты заносят в таблицу.

Таблица 1

Параметры для расчета индуктивности цепи

13. Для каждого случая рассчитывают индуктивность L по формуле (21):

зависимости индуктивного сопротивления ωL от количества

катушек в контуре (рис. 4). На график наносят линию 1 =

ωC

для ёмкости С = 128 нФ (если иное не указано на

монтажной схеме) и той же частоты.

29

Упражнение 2.

Наблюдение резонанса напряжений в контуре при резонансной частоте.

1. Собирают схему согласно рис. 12. В контур включаются катушки L1-L5 и конденсатор С.

a

б

Рисунок 12 – Схема для наблюдения резонанса в контуре:

а– принципиальная, б – монтажная.

2.Тумблеры К1 и К6 устанавливают в положение «вкл.»

Тумблеры К2-К5 устанавливают в положение «выкл.».

30