нии должна соответствовать максимальному размеру масштабной сетки на экране осциллографа. При повышении или недостаче сигнала амплитуду корректируют ручками "Усиление" ступенчатой и плавной регулировки усиления. Затем, изменяя частоту сигнала генератора в сторону увеличения или уменьшения частоты, изменяют амплитуду сигнала до тех пор, пока она не

достигнет 1/3 амплитуды UCmax. Следует при этом следить за показаниями миллиамперметра, снимая зависимость I(ω). Затем, поставив частоту генератора на величину, соответствующую 1/3 UCmax, и записывают результаты измерений.

Для исследования параллельного контура выключатель S1 ставится в положение "вкл", не изменяя при этом положение выключателей S2, S3, S4 и S5. Y – пластины осциллографа должны быть подключены к гнезду К2. Методика измерений такая же, как и в случае последовательного контура. Параллельно с измерением амплитуды снимается зависимость I(ω).

Для измерения сдвига фаз между током, протекающим через контур, и падением напряжения на контуре Х – пластины осциллографа подключаются к клемме К1 и на них подаётся напряжение х(t)=U1cosωt. На Y – пластины, подключенные к клемме К2, подаётся напряжение y(t)=U2ccos(ωt+ϕ). В результате на экране осциллографа появляется фигура Лиссажу, соответствующая подаваемым сигналам. Это эллипс. Действительно, из соотношений для х(t) и y(t) можно получить параметрическое уравнение кривой Лиссажу

Нетрудно заметить, что при y(t) = 0 sinϕ =x/U1, и для определения сдвига фаз достаточно измерить два отрезка (см. рис.5.2.3) х=вв и U=aa.

Рис. 5.2.3. Вид фигуры Лиссажу на экране осциллографа

При этом можно так отрегулировать усиление по оси Y, чтобы эллипс был достаточно большим и в то же время помещался на экране, а знак сдвига фаз можно получить по формуле (5.33). Если частота меньше резонансной, то угол сдвига фаз отрицательный (ωL<1/ωC), а если больше резонансной, то угол – положительный и стремится к π/2 при увеличении частоты. При резонансе ϕ = 0. Таким образом,

139

5.2.5.Порядок выполнения работы

1.Перед началом работы следует получить у преподавателя данные о том, какие R, L и С следует подключать.

2.Подготовить установку к работе. Для этого следует переключатель S1 поставить в положение " выкл.", отсоединить от клеммы К1 провод, идущий к Х-пластинам, Y-пластины соединить с клеммой К2. Переключатели S2, S3, S4 и S5 поставить в положение, соответствующее значениям элементов контура (L,R.C), указанных преподавателем.

3.Включить в сеть генератор, осциллограф и миллиамперметр. Ознакомиться с основными правилами эксплуатации приборов, находящимися у лаборанта.

4.Вращая ручку настройки генератора, добиться максимальной величины сигнала на экране осциллографа. Установить величину линии не менее 60 мм.

5.Изменяя частоту генератора в сторону её уменьшения, снять зависи-

мость UC(v). Частота v определяется по шкале генератора (ω=2πv), а амплитуда – по размеру отрезка на экране осциллографа. Следует сначала изменять частоту с малым щагом, затем, после уменьшения амплитуды в 1,5 раза, – с большим шагом до получения значения UC =1/3UCmax. Кривая

UC(v).должна содержать не менее 16 точек. Параллельно записывать значения I(v). Все данные вносить в табл. 5.2.1.

6.Установить частоту сигнала, соответствующую амплитуде сигнала, рав-

ного UC=1/3UCmax и переключить Y-пластины на клемму К3. Установить максимальную величину отрезка на экране, изменяя частоту сигнала генера-

тора, и при тех же значениях U, как в пп. 4 и 5, снять зависимость UIm(x) от

первого значения частоты, где выполняется условие UC =1/3U, до второго значения частоты, при котором это условие выполняется снова. Данные внести в табл. 5.2.1.

7.Подключить Y-пластины к клемме К2 и Х – пластины – к клемме К1.

Частота генератора должна соответствовать точке, в которой UC =1/3UCmax.

8.Ручками усиления Х и Y установить максимальный размер эллипса на экране осциллографа.

9.Изменяя частоту генератора для тех же значений частот, что и в пп.5, 6, измерить отрезки 2а(аа) и 2в(вв). Данные внести в табл. 5.2.1.

10.Отключить провод от клеммы К1 и поставить S1 в положение "вкл."

11.Повторить измерения по пп. 5 и 6 для параллельного контура, не забывая записывать значения I(v).

5.2.6.Обработка результатов измерений

1. Используя данные эксперимента (значения отрезков 2а(аа) и 2в(вв)), по формуле (5.2.2) вычислить значения сдвига фаз ϕ, а по соотношению (5.46) – добротность контура Q.

140