5 Дослідження паралельного резонансного контуру

5.1 Мета роботи

Дослідження резонансних явищ в паралельному коливальному контуру та впливу опору, що його шунтує, на частотні характеристики.

5.2 Підготовка до виконання лабораторної роботи

5.2.1. Проробити конспект лекцій з теми “Резонансні явища в паралельному коливальному контурі” та літературу [1, с. 175–187; 3, с. 153–164; 4, с. 131–141].

5.2.2. Зобразити резонансні криві напруги на контурі для простого паралельного контуру при живленні його від джерела струму з великим внутрішнім опором. Криві мають бути зображенні при значеннях опору шунта:R_ш= та .

5.2.3. Зобразити фазові характеристики простого паралельного контуру при живленні від джерела струму з великим внутрішнім опором. Характеристики показати тих же значенняхR_ш, що і резонансні криві.

5.2.4. Зобразити залежність струму у загальній вітці простого паралельного контуру від частоти I(f) при живленні його від джерела ЕРС з малим внутрішнім опором

5.2.5. Зобразити схеми вимiрювань. Продумати відповідні до них положення тумблерів лабораторної установки.

5.3 Суть роботи

В роботі експериментально досліджують такі залежності

– резонансні характеристики і фазові характеристикипростого паралельного контуру при живленні його від джерела з великим внутрішнім опором при різних значеннях опору шунта;

– резонансну характеристику паралельного контуру з частковим увімкненням при живленні його від джерела с великим внутрішнім опором;

– резонансну характеристик струму в загальній вітці I(f) простого паралельного контуру при живленні його від джерела з малим внутрішнім опором.

5.4 Опис лабораторної установки

Дослідження проводяться на лабораторній установці, яка описана в роботі 4.

5.5 Порядок виконання роботи

5.5.1. Увімкнути прилади та лабораторну установку.

5.5.2. Приготувати до роботи генератор типу Г4–18А, для чого:

– підключити вихід “0.1…1 В” генератора до гнізд Г1 лабораторної установки;

– перемикач роду робіт генератора перевести в положення “Зовнішня модуляція”;

– встановити за допомогою ручок настроювання ("ДІАПАЗОНИ" та "f") необхідну для лабораторної установки резонансну частоту f_г (див. табл.4.1);

– відкалібрувати вимірювач напруги генератора та встановити на його виході напругу 0,15 В.

5.5.3. Підключити вольтметр типу В3–13 до гнізд “Г4”.

5.5.4. Зібрати схему простого паралельного контуру (контуру першого виду) при R_ш= при підключенні до джерела струму і(t) з великим внутрішнім опором (рис.5.1, а), та настроїти контур в резонанс ємністю конденсатора С1.

5.5.5. Зняти резонансну характеристику напруги на контурі при живленні контуру від джерела струмуі(t) і R_ш=. Додатковий опір контуру R_д1 встановити рівним 0. Визначити смугу пропускання 2f_п. Методика дослідження резонансної кривої подана в методичних вказівках до роботи 4.

5.5.6. Повторити п. 5.5.5 лабораторного завдання при R_ш=47 кОм (рис.5.1, б).

5.5.7. Зняти резонансну криву напруги на опорі R_o, який увімкнуто до загальної вітки простого паралельного контуру U_Ro(f). Контур у цьому експерименті живиться від джерела з малим внутрішнім опором е(t) (рис.5.2). Граничні частоти резонансної кривої обрати так, щоб на них U_Ro  7U_{Ro рез}.

5.5.8. Зняти ФЧХ простого паралельного контуру при живленні його від джерелаі(t) і при R_ш=. Схема для вимірювання ФЧХ наведена на рис.5.3. Дослідження ФЧХ виконувати за методикою, що викладено в роботі 4 (див. п. 4.5.9).

5.5.9. Повторити п. 5.5.8 лабораторного завдання при R_ш=47 кОм.

5.6 Обробка і оформлення результатів експерименту

5.6.1. По експериментальним даним побудувати резонансні характеристики паралельного контуру при різних значеннях опору шунтаR_ш та визначити еквівалентну добротність контуру.

5.6.2. По експериментальним даним побудувати графік I(f), де .

5.6.3 Зміст звiту:

1) список приладів, які використані в роботі;

2) схеми вимірів;

3) домашнє завдання;

4) таблиці та графіки експериментальних даних;

5) розрахунки еквівалентної добротності;

6) висновки і критичну оцінку отриманих результатів.

5.7 Контрольні запитання та завдання

1. Чому резонанс в паралельному контурі називається резонансом струмів? Зобразити векторну діаграму паралельного контуру при резонансі.

2. Чому дорівнює резонансний опір простого паралельного контуру при ?

3. Параметри простого паралельного контуру: =10⁶ Рад/с; ;мГн. Визначити резонансний опір і смугу пропускання цього контуру. Який буде резонансний опір послідовного контуру, що складається з тих самих елементів?

Відповідь:, =100 кОм,=10⁴ Рад/с, =10 Ом.

4. Зобразити графіки АЧХ і ФЧХ простого паралельного контуру при , відкладаючи по осі абсцис частоту, абсолютну і узагальненурозстройки. Як зміниться графіки при зміні добротності?

5. Як залежать від частоти модуль і аргумент еквівалентного комплексного опору простого паралельного контуру?

6. Параметри простого паралельного контуру: Ом,Ом,мкГн,пФ. Обчислити резонансні частоту і опір контуру. Розрахуватиструми віток і потужність, яка виділяється в контурі при резонансі, якщо напруга на контурі становить 200 В.

Відповідь: =10⁷ Рад/с, =100 кОм,=200мА; Р=0,4 Вт.

7. Знайти смугу пропускання простого паралельного контуру з характеристичним опором 800 Ом і опором втрат 16 Ом з урахуванням впливу опору генератора кОм. Резонансна частота контуру 700кГц.

Відповідь: =42кГц.

8. Визначити добротність, ємність, резонансну частоту, смугу пропускання простого паралельного контуру, якщо Ом,мГн, а резонансний опір складає=50 кОм.

Відповідь: ,00 нФ,кГц;кГц.