Лабораторные / 4 / LR4(2)
.docМосковский Государственный Институт Электроники и Математики
(технический университет)
Лабораторная работа №4
«Резонанс напряжений»
Выполнил: студент группы С-31
Москва 2005
Содержание работы
Основной задачей работы является исследование резонансных свойств неразветвленной цепи переменного тока, содержащей резистор, катушку индуктивности и конденсатор.
Задание на работу
|
Индуктивность Lk, мГ |
Емкость С, мкФ |
Активное сопротивление rk, Ом |
|
18 |
0.5 |
40 |
рис 4.1
рис 1.2
Часть I
1.Рассчитать резонансную частоту f0, и добротность последовательного контура rk, Lk, C .
2.Записать выражение для расчета параметров Lx, rk, c и последовательного контура (рис 4.2) по известному значению резонансной частоты f0, напряжению на входе, напряжению на rизм и на конденсаторе в режиме резонанса, при закороченном rдоб.
3.Определить добротность контура, если дополнительно включить rдоб=100 Ом.
4.Начертить качественно на одном графике резонансные кривые I(f), Vc(f), Vk(f), φ(f).
5.Показать и пояснить, почему максимумы кривых Vc(f), Vk(f) не совпадают с максимумом кривой I(f).
Часть II
1.Собрать цепь, изображенную на рис 4.1. Установить значения емкости С, индуктивности Lk, в соответствии с таблицей и сопротивление rизм=10 Ом. Добавочное сопротивление замкнуть перемычкой накоротко. Чтобы снятые характеристики контура определялись только его параметрами и не зависели от величины внутреннего сопротивления генератора, необходимо напряжение на входе контура поддерживать постоянным (т.е. Vfk=const). Удобно величину входного напряжения установить, равной, например, 4В и поддерживать на этом уровне при всех измерениях.
2.Снять и построить частотные характеристики I(f), Vc(f), Vk(f), а также фазовую характеристику φ(f). Частоту изменять в пределах от 0.5 f0 до 2 f0.
Зафиксировать точку резонанса напряжений(максимум тока и φ=0), а также точки, близкие к резонансу и, особенно, точки при максимуме напряжений ), Vc и Vk. Целесообразно получить четыре режима до резонанса, режим в цепи при резонансе и четыре режима после резонанса. При измерении указывать знак угла сдвига фаз.
3. Включить последовательно с элементами контура добавочное сопротивление rдоб=100 Ом и произвести измерения аналогичные п.2.
На основании эксперимента рассчитать и построить на отдельном графике зависимость Z(f)
3. Рассчитать добротность Q по опытным данным для случаев:
а) добавочное сопротивление rдоб=0 Ом;
б) добавочное сопротивление rдоб=100 Ом.
Часть III
1. 1.Собрать цепь, изображенную на рис 4.2. Установить С=0.5 мкФ, а напряжение на входе Vвх=4÷6 В. Опытным путем подобрать частоту, при которой наблюдается резонанс напряжений, т.е. f=f0`.
2.Изменяя емкость в диапазоне от 0.05 мкФ о 5 мкФ, снять резонансные кривые I(С), при постоянной частоте f=f0` и неизменном входном напряжении (рис 4.2).
3.По известным значениям входного напряжения V и тока I при резонансной частоте f0` определить индуктивность Lk, активное сопротивление rk катушки и добротность контура Q.
4.Результаты измерений и вычисление записать в таблицу.
Вычисления
1.
1.
2.
3.
4.
На рисунке 3 видно, что максимумы напряжений Ul и Uc имеют место при частотах, не равных резонансной частоте.
|
Частота f, Гц |
rдоб=0 Ом |
rдоб=100 Ом |
||||||||||
|
UвхВ |
Uс, В |
Uк, В |
Uизм, В |
φ, град |
Zвх, Ом |
Uвх,В |
Uс, В |
Uк, В |
Uизм, В |
φ, град |
Zвх,Ом |
|
|
f0/2=839,45 |
4 |
5,95 |
2,47 |
0,2065 |
285,3 |
288,96 |
4 |
4,86 |
1,62 |
0,148 |
304,39 |
321,71 |
|
f0/1,8=932,5 |
4 |
6 |
2,63 |
0,2044 |
285,27 |
241,36 |
4 |
4,876 |
1,852 |
0,158 |
308,27 |
279,7 |
|
f0/1,5=1119 |
4 |
6,8 |
3,23 |
0,2163 |
286,3 |
165,82 |
4 |
4,906 |
1,990 |
0,1655 |
310,22 |
218 |
|
f0/1,2=1398,7 |
4 |
9,45 |
6,86 |
0,4166 |
302,36 |
85,77 |
4 |
5,194 |
3,806 |
0,238 |
337,96 |
165,4 |
|
f0=1678,49 |
4 |
13,19 |
13,46 |
0,7205 |
0 |
50 |
4 |
4,882 |
4,902 |
0,260 |
0 |
150 |
|
1,2f0=2014,2 |
4 |
6,75 |
10,23 |
0,4477 |
54,8 |
85,77 |
4 |
3,524 |
5,275 |
0,2332 |
24,9 |
165,4 |
|
1,5f0=2517,7 |
4 |
2,8 |
6,75 |
0,2325 |
72,84 |
165,82 |
4 |
2,177 |
5,116 |
0,1812 |
45,92 |
218 |
|
1,8f0=3021,12 |
4 |
1,56 |
5,51 |
0,1667 |
78,03 |
241,36 |
4 |
1,437 |
4,860 |
0,1433 |
57,16 |
279,7 |
|
2f0=3356,98 |
4 |
1,12 |
5,11 |
0,1423 |
79,89 |
288,96 |
4 |
1,120 |
4,666 |
0,1241 |
61,78 |
321,71 |
а) rдоб=0 Ом
Q=3,3
б) rдоб=100 Ом
Q=1,22
1)rдоб=0 Ом
φ
2) rдоб=100 Ом
φ
