Лабораторная работа № 6 «Резонанс токов»

Цель работы: Исследование резонанса токов, построение векторных диаграмм и частотных характеристик.

Задание к лабораторной работе

1. Для схемы (рис. 1) с параллельным соединением конденсатора и катушки индуктивности измерьте действующие значения напряжения U и токов I, I_C и I_L при f = f₀, f<f₀ и f>f₀. Результаты занесите в табл. 1. Постройте векторные диаграммы.

Рис. 1

2. Снимите экспериментально частотные характеристики параллельного резонансного контура c высокой добротностью - I(f), I_L(f), I_C(f), X(f), Z(f)и (f).

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Соберите цепь согласно схеме (рис. 1), подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения и установите его параметры: U = 7 В, f = 500 Гц. В качестве индуктивности с малым активным сопротивлением используйте катушку трансформатора 300 витков, вставив между подковами разъемного сердечника полоски бумаги в один слой (немагнитный зазор).

Изменяя частоту приложенного напряжения, измеряйте значения тока и по его минимальному значению определите резонансную частоту. Для точной настройки поддерживайте неизменным напряжение на входе цепи. При измерениях виртуальными приборами резонанс настраивается по переходу через ноль угла сдвига фаз между входным током и напряжением. Тогда необязательно поддерживать неизменным напряжение на входе цепи.

Произведите измерения и запишите результаты измерений в табл. 1 при f = f₀, f₁0,75f₀ и f₂ 1,25f₀. Постройте в одинаковом масштабе векторные диаграммы на рис. 2 для каждого из рассмотренных случаев.

Таблица 1

f, Гц	U, B	I, мА	IL, мА	IC, мА
f0 =
f1 =
f2 =

Рис. 2

2. Подайте на вход схемы синусоидальное напряжение от генератора напряжений U=5B, f=500Гц.

Измерьте с помощью виртуальных приборов или рассчитайте по показаниям мультиметров реактивное сопротивление катушки индуктивности.

X_L = U/I_L = Ом;

Рассчитайте индуктивность и резонансную частоту:

L = X_L/(2f) = Гн;

f₀ = 1/2√(LC) = Гц.

По показанию фазометра или по минимуму тока I настройте резонансный режим, изменяя частоту приложенного напряжения. Сравните экспериментальную резонансную частоту с расчётной:

Экспериментальная f0 = Гц.

Расчётная f0 = Гц.

Изменяя частоту от 0,2 до 1 кГц, запишите в табл.2 показания виртуальных приборов и по этим результатам на рис. 3. и рис. 4 постройте графики частотных характеристик.

Примечания:

При отсутствии виртуальных приборов запишите в таблицу измеренные мультиметрами токи, а сопротивления рассчитайте по формулам, приведённым в разделе «Общие сведения». При этом фазовый сдвиг можно определить из векторных диаграмм, построенных для каждого значения частоты.

В области резонансной частоты экспериментальные точки должны быть расположены гуще, чем по краям графиков.

f, Гц	X, Ом	Z, Ом	I, мА	IC, мА	IL, мА	, град

Таблица 2

Рис. 3

Рис. 4

Содержание отчета:

1. Цель работы.

2. Схема рис.1.

3. Расчетная часть работы.

4. Таблица 1, таблица 2.

5. Векторные диаграммы и графики частотных характеристик.

6. Выводы.

Контрольные вопросы к защите лабораторной работы:

1.В каких цепях может возникать резонанс токов?

2. Признак резонанса токов.

3.Сформулируйте условие возникновения резонанса токов.

4.Нарисуйте векторную диаграмму для резонанса токов.

5.Запишите эквивалентную проводимость электрической цепи при резонансе токов.

6.Определение резонансной частоты.

7.Нарисуйте частотные характеристики параллельного резонансного контура.