4. Задание на подготовку к работе

1. Первичные параметры линии без потерь 0,24 мГн/км,

0,1 мкФ/км. Рассчитать волновое сопротивление линии без потерь и фазовую скорость .

2. Длина линии без потерь =10 км. Определить при какой длине волны λ, частоте f длина линии составляет =5/8λ. Рассчитать коэффициент фазы β.

3. Определить коэффициент фазы В низкочастотного фильтра (рис. 2) при и и частоте, рассчитанной в п.2. Сравнить численное значение В и β (без учета размерности). Определить длину линии, эквивалентной одному звену и длину линии, эквивалентной цепочке из 10 одинаковых звеньев.

4. При согласованной нагрузке построить на миллиметровке распределение действующего значения напряжения вдоль линии, эквивалентной цепочке из 10 звеньев. По оси ординат отложить отношение напряжения в точке, соответствующей номеру звена n к напряжению в конце линии U(n)/U(0). На оси абсцисс отметить и пронумеровать точки соединения звеньев n.

5. На этом же графике построить распределение начальной фазы (аргумента) напряжения φ(n) вдоль линии, считая, что напряжение в конце цепочки имеет нулевую начальную фазу.

6. Построить на другом графике (выполняя требования п.4 и п.5) распределения вдоль линии действующего значения и начальной фазы напряжения в режиме холостого хода.

7. Определить входное сопротивление низкочастотного фильтра (рис. 2) при и и частоте, рассчитанной в п.2, при Z_н =∞. Рассчитать С_н конденсатора, реактивное сопротивление которого равно входному сопротивлению участка разомкнутой линии, эквивалентной одному звену цепочки.

8. Построить (выполняя требования п.5 и п.6) на предыдущем графике распределения действующего значения напряжения и начальной фазы напряжения при емкостной нагрузке линии.

Замечание: Обратить внимание, что при соответствующем изменении масштаба по оси абсцисс этот график получается из графика, построенного для режима холостого хода (п. 6), смещением на длину отрезка линии, который эквивалентен одному звену цепочки.

5. Рабочее задание

1. Собрать цепочку четырехполюсников, установив перемычку К (рис. 5). На вход цепи подать синусоидальное напряжение U_вх ≈2 В, частотой около 10 кГц. В режиме холостого хода определить частоту f таким образом, чтобы на 4 звене (от конца) был узел напряжения, т.е. U(4) ≈0. В дальнейшем f не менять. Сравнить экспериментальное значение частоты и значение, рассчитанное в п.1 Подготовки к работе.

f=______________ Гц.

Рис. 5

2. Выделить из цепочки один четырехполюсник - звено, сняв перемычку К. Измерить напряжение на входе и выходе звена в режиме холостого хода. По полученным данным вычислить коэффициент фазы В. Сравнить результат с рассчитанным в п.3 Подготовки к работе.

3. Используя электронный вольтметр и двулучевой осциллограф, измерить распределение действующего значения напряжения U(n) и его начальной фазы φ(n) вдоль цепочки в режиме холостого хода. Экспериментальные данные занести в таблицу. Нанести экспериментально полученные значения на график, построенный в п.6 Подготовки к работе. Для измерения φ(n) необходимо сначала подключить оба входа двулучевого осциллографа к точке 0. Отрегулировать кривые напряжения так, чтобы они совпадали. Между двумя максимумами установить по шкале осциллографа 8 см (8 клеток). Таким образом, по шкале абсцисс масштабный коэффициент

1 см/45⁰. Такой масштабный коэффициент удобен для определения сдвига фаз между двумя кривыми напряжения.

4. При Z_н=10 Ом или Z_н=100 Ом (рис. 6) измерить с помощью электронного вольтметра распределение действующего значения U(n). Экспериментальные данные занести в таблицу. Построить график распределения действующего значения напряжения, определить U_max и U_min. Рассчитать коэффициент стоячей волны и волновое сопротивление модели линии (если в конце линии U_н=U_min) или (если U_н=U_max). Сравнить экспериментальное значение волнового сопротивления и значение, рассчитанное в п.1 Подготовки к работе.

Рис. 6

5. Выбрать из модуля резисторов в качестве Z_С резистор с сопротивлением, близким к рассчитанному в п.4. Измерить распределение U (n) и φ(n) в режиме согласованной нагрузки при Z_н= Z_С. Экспериментальные данные занести в таблицу. Нанести экспериментально полученные значения на график, построенный в п. 4 Подготовки к работе. Для измерения φ(n) пользоваться указаниями п.3.

6. По результатам измерений п. 4 построить векторную диаграмму напряжений в точках соединения звеньев цепочки и годограф (геометрическое место концов вектора)

7. Выбрать из модуля конденсаторов конденсатор с емкостью, близкой к рассчитанной п.7 Подготовки к работе. Подключить к цепочке в качестве нагрузки. Измерить распределение действующего значения напряжения U (n) и φ(n) вдоль цепочки. Нанести экспериментально полученные значения на график, построенный в п. 8 Подготовки к работе.

8. Включить в конце цепочки RC нагрузку и убедиться, что ближним к концу линии экстремумом будет минимум напряжения.

9. Включить в конце линии RL нагрузку и убедиться, что ближним к концу линии экстремумом будем максимум напряжения.

Таблица экспериментальных данных

1	______В, f= ________ кГц .
2	=_______ В, =_______ В, В=_______
3	n	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	, В холостой ход
	φ(n), град холостой ход
4	, В Zн =____ Ом
4	Umax=_______ В, Umin=_______ В, КС =_______ , =________ Ом
5	, В согласованный режим; Zн= ZС
	φ(n), град согласованный режим; Zн= ZС
7	, В емкостная нагрузка; Сн=_____ мкФ
	φ(n), град емкостная нагрузка; Сн=_____ мкФ

10