Преподаватель: Бирюлина Рената Мухтаровна. Оценка: неизвестна из 4.

Ошибки: неизвестны.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

РЕЗОНАНСЫ В ЦЕПЯХ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

Цель работы

Исследование явления резонанса в последовательном и параллельном колебательных контурах и определение параметров колебательных контуров.

Перечень приборов

• Ваттметр

• Осциллограф

• Плоттер Боде

• Вольтметры (AC)

• Амперметры (AC)

• Ключ

• Катушки (100 мГн, 25 мГн)

• Конденсаторы (110 мкФ)

• Резисторы (10 Ом, 0,2 Ом, 0,01 Ом)

• Идеальный источник синусоидального напряжения (E = 10 В, f = (30-140) Гц, Ψ = 0)

Задание 1: Напряжение, ток и сдвиг фаз в контурах

Таблица 1: Параметры элементов схем контуров

Таблица 2: Расчёт напряжений, токов ветвей и углов сдвига фаз ветвей и токов на входе колебательных контуров при резонансных частотах

Расчётные формулы:

= 47,987 Гц

Задание 2: Построение векторных диаграмм

Рисунок 1: Векторная диаграмма при резонансе напряжений

Рисунок 2: Векторная диаграмма при резонансе токов (1)

Рисунок 3: Векторная диаграмма при резонансе токов (2)

Задание 3: Параметры колебательных контуров

– добротность последовательного контура

– добротность параллельного контура

– характеристическое сопротивление последовательного контура

– характеристическое сопротивление параллельного контура

– характеристическая проводимость последовательного контура

– характеристическая проводимость параллельного контура

– полоса пропускания последовательного контура

– полоса пропускания параллельного контура

Задание 4: Исследование резонансных явлений в колебательных контурах

Рисунок 4: Схема для исследования резонансных явлений в колебательных контурах

Таблица 3: Таблица измерений

Задание 5: Построение графиков

Рисунок 5: Графики I0(f); UR(f); UL(f); UC(f)

Рисунок 6: Графики I(f); I1(f) и I2(f)

Рисунок 7: Векторная диаграмма параллельного контура при частоте 90 Гц (1)

Рисунок 8: Векторная диаграмма параллельного контура при частоте 90 Гц (2)

Рисунок 9: Векторная диаграмма параллельного контура при частоте 120 Гц (1)

Рисунок 10: Векторная диаграмма параллельного контура при частоте 120 Гц (2)

Вывод к 5 заданию

Резонанс напряжений (последовательный контур):

При увеличении частоты входного напряжения к резонансной частоте ток и напряжение в контуре растут, сопротивление контура уменьшается. При увеличении частоты входного напряжения от резонансной частоты ток и напряжение в контуре уменьшается, сопротивление контура увеличивается. Причём напряжение на конденсаторе уменьшается стремительнее, чем на катушке, и опускается ниже горизонтальной прямой входного напряжения.

Резонанс токов (параллельный контур):

При увеличении частоты входного напряжения к резонансной частоте ток на катушке уменьшается, а на конденсаторе увеличивается, ток на неразветвленной цепи стремится к 0. При увеличении частоты входного напряжения от резонансной частоты ток на катушке уменьшается, а на конденсаторе увеличивается, ток на неразветвленной увеличивается и превышает ток на катушке. Если частота тока ниже резонансной, то почти весь ток пойдет по наиболее легкому пути — через индуктивную ветвь, сопротивление контура при низких частотах будет небольшим по величине и индуктивным по своему характеру. Для токов частот выше резонансной более легким является путь через емкостную ветвь, и, следовательно, сопротивление контура будет также небольшим по величине, но емкостным по характеру.

Вывод

В ходе лабораторной работы:

1. Были рассчитаны напряжения на элементах схемы, токи ветвей и углы сдвига фаз ветвей и токи на входе колебательных контуров при резонансных частотах последовательного и параллельного контуров;

2. Были построены векторные диаграммы напряжений и токов схем замещения контуров в режиме резонанса напряжения и резонанса токов;

3. Рассчитаны параметры колебательных контуров: добротность, характеристическое сопротивление, характеристическая проводимость, полосы пропускания последовательного и параллельного контуров;

4. Была собрана схема для исследования резонансных явлений в колебательных контурах: последовательном и параллельном. И сняты показания измерительных приборов для занесения в табоицу;

5. Были построены графики амплитудночастотных характеристик токов и напряжений, были построены векторные диаграммы для параллельного контура при частотах 90 Гц и 120 Гц.