Материал: Изучение электрических цепей переменного тока (90

8 Регулируя частоту , добейтесь резонанса по максимуму тока. Значение измеренной резонансной частоты рез. изм. сравните с расчётной резонансной час-

тотой:

1

рез. расч. = 2 LC .

9 Измерения по пунктам 2-8 повторите для частоты = 500 Гц, все результа-

ты заполните в таблицу 2, аналогичную таблице 1.

Таблица 2

RL = 77,7 Ом; = 500 Гц; Z = … Ом; tg = …; рез. изм. = … Гц;

рез. расч. = … Гц; Uрасч = … В.

10 Из измерений на частотах = 200 Гц и = 500 Гц должно следовать, что:

-значения параметров R, C и L цепи в обоих случаях должны совпадать с точностью до погрешностей, которые можно оценить, и

-разность фаз между напряжением и током в обоих случаях имеет разные знаки, из чего следует, что резонансная частота лежит в интервале 200-500 Гц.

Величину разности фаз можно оценить из построения векторной диаграммы

напряжений; для этого постройте векторную диаграмму для случаев = 200 Гц и

= 500 Гц.

5.2Упражнение 2. Вынужденные колебания и резонансы в электрических цепях

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1 Познакомиться с процессами, происходящими при свободных гармониче-

ских колебаниях в колебательном LC контуре.

26

2 Познакомиться с описанием свободных затухающих электромагнитных ко-

лебаний и параметрами, характеризующими эти колебания.

3 Познакомиться с описанием вынужденных электрических колебаний, резо-

нанса напряжений и резонанса токов.

4 Снять зависимость силы тока I от частоты в последовательном и парал-

лельном резонансном контурах. Сравнить резонансные частоты двух контуров.

Задание 1. Определение резонансной частоты для последовательного резо-

нансного контура.

1 Соберите цепь, принципиальная схема которой изображена на рисунке 11, а

монтажная схема, собираемая на стенде, рисунке 13. В качестве вольтметра V и

амперметра А используйте мультиметры. В схему включите резистор R, катушку индуктивности L и конденсатор ёмкостью С. На рисунке 11 сопротивление RL

представляет собой омическое сопротивление катушки индуктивности L, поэтому

RL не обозначено на монтажной схеме (рисунок 13). Активное сопротивление це-

пи RCL, изображённой на рисунке 11, будет равно (R + RL).

2 В качестве источника тока используется генератор переменного тока, рас-

положенный на стенде, блок 1. Переключатель формы сигнала поставьте в поло-

жение . В качестве амперметра А с верхним пределом измерения 20 мА и вольтметра V с верхним пределом измерения 2 В используйте мультиметры. Ве-

личину выходного напряжения U и частоту генератора можно регулировать ручками, расположенными на стенде, блоки 2 и 3, соответственно.

27

1

2

А V

3

Рисунок 13

3 Включите питание, установите максимальную величину напряжения, пода-

ваемого на схему. Затем, регулируя частоту, добейтесь резонанса по максимуму тока.

Изменяя частоту выше и ниже от резонансной, снимите зависимость силы тока I от частоты . По мере удаления от резонанса шаг по частоте можно увели-

чить. Результаты измерения зависимости I( ) занесите во вторую колонку табли-

цы 1.

Задание 2. Определение резонансной частоты для параллельного резонанс-

ного контура.

28

1

2

Рисунок 14

Измените схему, как показано на рисунках 12 и 14, и повторите опыт для па-

раллельного резонансного контура. Результаты измерения зависимости I( ) зане-

сите в третью колонку таблицы 3.

Таблица 3

29

Постройте графики зависимости силы тока I от частоты и определите резо-

нансные частоты для двух резонансных контуров.

Рисунок 15

Графики будут иметь вид, подобный изображённому на рисунке 15. Из гра-

фиков, приведённых на рисунке 15, определяем: при последовательном соединении

рез = 0,97 кГц; при параллельном соединении рез = 1,05 кГц.

Объясните, почему резонансные частоты двух контуров несколько отлича-

ются, хотя в обоих случаях в цепь включены одинаковые катушки L и ёмкости С.

Прокомментируйте полученные результаты и сделайте выводы.

6 Вопросы для самоконтроля

1Какие токи называются квазистационарными?

2Что такое электроёмкость, индуктивность? От чего зависит ёмкостное со-

противление, индуктивное сопротивление?

30