Лабораторные / 4 / LR4
.docМинистерство образования Российской Федерации.
Московский государственный институт электроники и математики
(технический университет)
Кафедра Электроники и Электротехники
Лабораторная работа № 4
«Резонанс напряжения»
Выполнила бригада №6
Расчеты провел студент:
Москва 2009
Содержание работы
Основной задачей работы является исследование резонансных свойств неразветвленной цепи переменного тока, содержащей резистор, катушку индуктивности и конденсатор.
В первой части работы исследуются резонансные свойства последовательного контура при переменной частоте, постоянных L и C и при различных добротностях.
По результатам измерений определяется характеристическое сопротивление ρ, добротность Q, затухание d и полоса пропускания контура.
Во второй части работы исследуются зависимости тока I, напряжения на катушке UK, напряжения на конденсаторе и угла сдвига фаз φ от изменения емкости конденсатора. По результатам измерения строятся графики I(C), UK(C), UC(C) и φ(C), определяются индуктивность катушки LX и ее активное сопротивление Rx.
Задание на работу
|
Индуктивность LK, мГ |
Емкость С, мкФ |
Активное сопротивление
|
|
25 |
0,6 |
50 |
,
ОмЧасть I Исследование резонанса напряжений при изменении частоты источника питания
-
Снять и построить частотные характеристики I(f), UK(f), UC(f) и φ(f). Частоту изменять в пределах 0,5f0 до 2 f0
-
Зафиксировать точку резонанса напряжений (максимум тока при φ=0), а также точки, близкие к резонансу и, особенно, точки при максимуме напряжений UK,UC . Получить четыре режима до резонанса, режим в цепи при резонансе и четыре режима после резонанса, учитывая знак угла сдвига фаз.
-
Проделать аналогичные измерения при добавочном сопротивлении Rдоб = 100 Ом.
-
Построить на отдельном графике зависимость Z(f).
-
Рассчитать добротность Q по опытным данным для случаев:
а) Rдоб = 0 Ом;
б) Rдоб = 100 Ом.
Часть II Исследование резонанса напряжений при изменении емкости контура
1. Установить емкость C=0,5 мкФ, А напряжение Uвх= 4 ÷ 6 В.
Подобрать частоту, при которой наблюдается резонанс напряжений, т.е. f=f0’;
2. Изменяя емкость от 0,05 до 5 мкФ, снять резонансные кривые I(C), при постоянной частоте f=f0’ и неизменном входном напряжении
3. По известным значениям входного напряжения U тока I при резонансной частоте f0’ определить индуктивность LX, активное сопротивление Rx катушки и добротность контура Q.
4. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.
Подготовка к работе
рис.
1
1. Рассчитать резонансную частоту f0, и добротность последовательного контура Rk, Lk, С для параметров, заданных в таблице вариантов.
Резонансная
частота (Рис.1):
,
.
f0
=
=
=1150 Гц
Добротность контура:Q
=
=
= 3,4
рис.
2
2. Записать выражения для расчета параметров Rx, LХ, С, Q последовательного контура (рис. 2) по известному значению резонансной частоты f0, напряжению на Rизм и на конденсаторе в режиме резонанса, при закороченном Rдоб.
a) Q
=
Емкостное сопротивление: XС
=
Q =
б)
в) C =
г) LX
=
3. Определить добротность контура, если дополнительно включить Rдоб = 100 Ом
Q =
=
= 1,275
4. Начертить качественно на одно графике резонансные кривые I(f), Uc(f), Uk(f), φ(f).
a) I(f) =
б) UC(f)
= I(f)*XC
=
в) UL(f)
=
г)
tg φ =
=
φ(f)
= arctg
5.Показать и пояснить, почему максимумы кривых Uc(f), Uk(f) не совпадают с максимумом кривой I(f).
Максимумы кривых Uc(f) и Uk(f) не совпадают с максимумом кривой I(f), т.к. максимум тока достигается при резонансной частоте, когда макс. Напряжений достигаются при частотах меньших и больших резонансной, соответственно.
|
Частота f, Гц |
rдоб=0 Ом |
rдоб=100 Ом |
||||||||
|
UвхВ |
Uс, В |
Uк, В |
Uизм, В |
φ, град |
Uвх,В |
Uс, В |
Uк, В |
Uизм, В |
φ, град |
|
|
f0/2=575 |
4 |
5,9 |
2,3 |
0,18 |
282 |
4 |
5 |
1,6 |
0,16 |
300 |
|
f0/1,8=638,9 |
4 |
6,7 |
2,7 |
0,22 |
285 |
4 |
5,1 |
2 |
0,2 |
311 |
|
f0/1,5=766,7 |
4 |
7,16 |
3,6 |
0,31 |
293 |
4 |
5,2 |
2,5 |
0,22 |
318 |
|
f0/1,2=958,3 |
4 |
10,1 |
7,8 |
0,55 |
316 |
4 |
5,3 |
3,9 |
0,27 |
338 |
|
f0=1150 |
4 |
13,2 |
13,3 |
0,7 |
0 |
4 |
4,8 |
4,8 |
0,29 |
0 |
|
1,2f0=1380 |
4 |
8,1 |
11,5 |
0,58 |
41 |
4 |
3,7 |
3,7 |
0,27 |
22 |
|
1,5f0=1725 |
4 |
2,9 |
7,1 |
0,27 |
70 |
4 |
2,3 |
2,3 |
0,22 |
44 |
|
1,8f0=2070 |
4 |
1,85 |
5,9 |
0,21 |
75 |
4 |
1,4 |
1,4 |
0,17 |
56 |
|
2f0=2300 |
4 |
1,2 |
5,3 |
0,17 |
78 |
4 |
1,1 |
1,1 |
0,16 |
61 |
а) rдоб=0 Ом
Q=
б) rдоб=100 Ом
Q=
|
Частота f, кГц |
Rдоб = 0 Ом |
Rдоб = 100 Ом |
||
|
I,A
|
Zвх,Ом
|
I,A
|
Zвх,Ом
|
|
|
f0/2=575 |
0,018 |
222 |
0,016 |
250 |
|
f0/1,8=638,9 |
0,022 |
181 |
0,02 |
200 |
|
f0/1,5=766,7 |
0,031 |
129 |
0,022 |
181 |
|
f0/1,2=958,3 |
0,055 |
72 |
0,027 |
148 |
|
f0=1150 |
0,07 |
57 |
0,029 |
137 |
|
1,2f0=1380 |
0,058 |
67 |
0,027 |
148 |
|
1,5f0=1725 |
0,027 |
148 |
0,022 |
181 |
|
1,8f0=2070 |
0,021 |
191 |
0,017 |
235 |
|
2f0=2300 |
0,017 |
235 |
0,016 |
250 |
При
При
