Экспериментальная часть

Приборы и оборудование: ге­не­ра­тор зву­ко­вых ко­ле­ба­ний, ма­га­зин сопротивле­ний, мага­зин ем­ко­стей, мил­ли­ам­пер­метр, вольт­метр, ма­га­зин индуктив­но­стей.

Экспериментальная установка и методика измерений

Электрическая схема установки представлена на рис.20.5. Схема расположения приборов на панельном щитке представлена на рис. 20.6: Щ 4313 – циф­ро­вые при­бо­ры для из­ме­ре­ния си­лы то­ка и напряжений; Г6-7 – ге­не­ра­тор звуковых ко­ле­ба­ний; 1 – тумблер для вклю­че­ния ус­та­нов­ки в сеть; 2 – индика­тор вклю­че­ния; 3 – переключатель вольтметра; C₁, C₂, L₁, L₂ – тумб­ле­ры для включе­ния в цепь раз­лич­ных ко­леба­тель­ных кон­ту­ров.

НА ВЕРХ­НЕМ ПРИ­БО­РЕ Щ 4313 – долж­ны быть на­жа­ты кноп­ки: "пит", "~", "V", "50", ос­таль­ные от­жа­ты. При­бор ис­поль­зу­ет­ся для из­ме­ре­ния на­пря­же­ния U_С или U_Г, в за­ви­си­мо­сти от по­ло­же­ния тумб­ле­ра 3.

Рис. 20.5

НА НИЖ­НЕМ ПРИ­БО­РЕ Щ 4313 – долж­ны быть на­жа­ты кноп­ки: "пит", "~ ", "mA", "50", ос­таль­ные от­жа­ты. При­бор ис­поль­зу­ет­ся для из­ме­ре­ния си­лы то­ка.

Рис. 20.6

НА ГЕ­НЕ­РА­ТО­РЕ – переключатель фор­мы сиг­на­лов – "~", переключатель "мно­жи­тель" – в по­ло­же­нии "10", край­ний пра­вый регулятор – на вто­рой точ­ке по­сле ну­ля.

Пе­ред на­ча­лом вы­пол­не­ния ра­бо­ты озна­комь­тесь с ус­та­нов­кой и про­верь­те пра­виль­ность вклю­че­ния при­бо­ров. Заполни­те мет­ро­ло­ги­че­скую кар­ту.

Порядок выполнения работы

1. Вклю­чи­те ус­та­нов­ку в сеть.

2. Ус­та­но­ви­те на при­бор­ном щит­ке пе­ре­клю­ча­те­ли С и L в од­но из положений: C1, L1; C2,L2; C2, L1; C1, L2 по за­да­нию пре­по­да­ва­те­ля.

3. Вклю­чи­те ге­не­ра­тор тумб­ле­ром "сеть".

При из­ме­ре­нии час­то­ты ге­не­ра­то­ром имей­те в ви­ду: переключателем "множи­тель" час­то­та сиг­на­ла ме­ня­ет­ся сту­пен­ча­то, а регулятором, ка­саю­щим­ся кру­га со шка­лой – плав­но. Ве­ли­чи­на из­ме­ряе­мой час­то­ты бу­дет рав­на произведению по­ка­за­ния по шка­ле на кру­ге и по­ка­за­ния переключателя "множитель".

4. Изменяя частоту генератора в интервале от 100 до 4000 Гц, определите значение частоты, при которой наблюдается максимальное значение силы тока. Запишите резонансную частоту ₀ и максимальную силу тока I_max в таблицу 20.1.

Таблица 20.1.

0, Гц	Imax, mA	I(max)≈ I(min)≈0.50.6Imax, mA.	min, Гц	max, Гц

5. Найдите для исследуемого контура диапазон частот, в котором необходимо произвести измерения. Для этого определите две частоты _max и _min: большую и меньшую ре­зо­нанс­ной, при которых значение тока составляет примерно половину от максимального: I(_max)≈I(_min)≈0.40.6I_max.

6. В интервалах _min _рез и _рез _max возьмите по 1012 значений частоты и измерьте для каждой из них ток в контуре I, напряжение на конденсаторе U_C, напряжение на генераторе U_Г. Результаты запишите в таблицу 20.2.

Таблица 20.2

Параметры системы	№	, Гц	I, мА	UС, B	UГ, B	, с-1
Ci, Li	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
	11
	12
	13
	14
	15
	16
	17
	18
	19
	20

Например, наибольшее значение силы тока I_max=9 мA достигается при частоте ₀≈2.9^.10³ Гц. Вычисляем I(_max)≈I(_min)≈0.40.6I_max≈4 мA. Уменьшая частоту, находим такое её значение _min, при котором сила тока станет 4 мA. Далее увеличиваем частоту от ₀ и находим такое её значение _max, при котором также сила тока примерно равна 4 мA. Пусть _min≈1^.10³ Гц, _max≈7^.10³ Гц, тогда целесообразно производить измерения для следующих частот: 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0, 2.4, 2.6, 2.8, 2.9, 3.0, 3.2, 3.4, 3.6, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 7.0 (кГц).

Помните, что приборы измеряют действующее (или эффективное) значение токов и напряжений.

7. Вычислите циклическую частоту =2 для всех значений .

8. По заданию преподавателя повторите измерения, сделанные по пунктам 4, 5, 6, 7 для других контуров.

9. Результаты измерений занесите в таблицу 20.2.

10. Постройте графики зависимостей I=f(); U_C=f() и U_Г=f(), причем последние два графика обязательно строить в одних и тех же осях.

11. Из графиков зависимости U_C=f() и U_Г=f() определите , U_C(₀) и U_Г(₀) (см.рис.20.4).

12. Из графика зависимости I=f() найдите ₀,  и I(₀) (см.рис.20.3).

13. Рас­счи­тай­те ак­тив­ное со­про­тив­ле­ние всей це­пи R, со­про­тив­ле­ние генерато­ра r и ак­тив­ное со­про­тив­ле­ние ко­ле­ба­тель­но­го кон­ту­ра R_К:

14. Найдите величину индуктивности катушки L и емкости конденсатора С (см.формулы (20.4) и (20.30)):

.

15. Вычислите добротность колебательного контура двумя способами по следующим формулам и сравните результаты (см.формулу (20.29)):

.

16. Результаты всех вычислений запишите в таблицу 20.3. Сделайте выводы.

Таблица 20.3.

0, с-1

, В

UC(0), В

UГ(0), В

I(0), мА

, с-1

R, Ом

r, Ом

RК, Ом

L, Гн

C, Ф