5.Описание установки

Установка для изучения вынужденных колебаний в последовательном контуре собирается из отдельных блоков соединяемых в соответствии со схемой, приведенной на рис. 7. Магазин сопротивлений позволяет изменять активное сопротивление контура R. Магазин емкостей МЕ позволяет изменять емкость контура С, таким образом влияя на его частоту. В кассете ФПЭ - 11/10 расположены катушка индуктивности L и постоянное сопротивление R. Напряжение U₁, существующее н аэтом сопротивлении, подается на вход осциллографа, обозначенного на схеме РО.

Изучаемый колебательный контур составляется из 3-х блоков: магазинов МС, МЕ и кассеты ФПЭ - 11/10 . Питающее контур напряжение подается к кассете ФПЭ - 11/10 от усилителя РУ низкой частоты Г 3 - 112/1, соединенного с генератором низкой частоты Г 3 - 112/1, обозначенного на рис. 7 PQ .

Генератор PQ, осциллограф РО и усилитель перед началом работы включают в сеть с напряжением 220 В.

На рис. 8 показана электрическая схема кассеты ФПЭ - 11/10 с элементами подключения ее в колебательный контур.

При выполнении второго задания на вход Х осциллографа подается напряжение, поступающее в контур от усилителя, т.е. клемма Х кассеты соединяется с входом Х РО, а генератор развертки осциллографа выключается.

6.Порядок выполнения работы

1. Перед началом работы необходимо проверить правильность собранной схемы изучаемого колебательного контура.

2. Предварительно следует ознакомиться с кратким описанием панели управления электронного осциллографа, используемого в работе, а также с кратким описанием работы генератора Г 3-112/1.

3. Включить в сеть с напряжением 220 В: генератор PQ, усилитель РУ, осциллограф РО.

Задание 1. Снятие резонансных кривых.

1. Установить переключателями магазина емкостей МЕ C=1∙10^-3мкФ, а переключателями магазина сопротивлений MC R = 0.

2. Используя величину индуктивности контура L=100 мГн, рассчитать резонансную частоту изучаемого контура по формуле:

3. Ознакомившись с работой электронного осциллографа, установить усиление по Y таким, чтобы можно было наблюдать развертку напряжения U₁ c сопротивления R₁. Величину напряжения, питающего контур, т.е. снимаемого с генератора PQ, поддерживать одинаковым при снятии всей резонансной кривой. Напряжение U₁ должно быть в пределах до 3 В. Получить на экране осциллографа РО устойчивое изображение нескольких периодов синусоиды. Вращая ручку частоты генератора PQ, добиться максимального значения амплитуды на экране осциллографа. Коэффициент чувствительности осцилографа (B/дел) после этого не изменять. Учитывая коэффициент чувствительности осциллографа, измерить амплитуду напряжения в вольтах.

4. Аналогично измерить амплитуды U₁ при разных частотах генератора PQ в диапазоне 12-22 кГц. Частоту изменять с интервалом 1-2 кГц (не менее 11 точек) вдали от резонансной частоты, а вблизи к с интервалом 0,2 кГц. Результаты занести в таблицу 1.

Таблица 1

№ п/п	, кГц	R=0			R=			R=
		U0,B		,мА	U0,B		,мА	U0,B		,мА
1
2
3
………………………………………………….………………..
11

5. Рассчитать амплитудное значение тока в мА по закону Ома, зная величину R₁. Расчет выполнить для каждой частоты .

6. Установить сопротивление магазина MC R=300-500 Ом. Провести измерения, описанные в п. 3-5 и результаты занести в таблицу 1.

7. Установить сопротивление R=2-3 кОм с помощью магазина МС. Повторить измерения описанные в п. 3-5.

8. Пользуясь одними координатными осями, построить на миллиметровке графики зависимости от частоты .

9. По графикам при R=0 и R=200-500 Ом найти ширину резонансной характеристики контура (рис. 5) и рассчитать значения добротности Q по формуле

.

Задание 2. Определение зависимости резонансной частоты контура

от емкости С.

1. Установить с помощью магазина МС сопротивление контура R = 0, а с помощью магазина МЕ - емкость С =1∙10^-3 мкФ.

2. Для получения на экране осциллографа РО фигуры Лиссажу (эллипса) необходимо выключить генератор развертки осциллографа.

3. Проверить соединение клеммы Х кассеты ФПЭ -11/10 с входом «Х» осциллографа РО. Изменяя частоту генератора PQ, добиться превращения эллипса на экране осциллографа в прямую, наклоненную к оси Х под углом, равным приблизительно . При необходимости изменить усиление по Y. Зафиксировать резонансную частоту . Значение и С занести в таблицу 2 (9 измерений).

Таблица 2

С, нФ			… … …
, кГц
Z ·1010

4. Провести измерения при других значениях емкости С в диапазоне от 2 до 10 нФ с интервалом 1 нФ, не меняя при этом положения ручек усиления по Х и по Y . Показания вольтметра на генераторе PQ не должны превышать 3 В.

5. Вычислить значение и построить график зависимости Z от С, который представляет собой прямую, проходящую через начало координат.

6. Рассчитать величину индуктивности катушки L через тангенс угла наклона графика зависимости Z от C.

7. Используя величину добротности контура из задания 1 (при R=0) и величину L, полученную в п. 6 рассчитать сопротивление контура R_кон.