Evdokimov_I.N._i_dr._Vynuzhdennye_kolebaniya_v_elektricheskom_konture
.pdf3.К клеммам 1-2 подключают звуковой генератор.
4.К клеммам 3-4 подключают миллиамперметр (предел измерений 200 мА), к клеммам 5-6 подключают вольтметр
(предел измерений 100-200 В).
5. После проверки схемы преподавателем включают генератор, подают переменное напряжение ≈5,0 В с частотой ≈1700-1730 Гц, соответствующей резонансной частоте (см. указания и надписи на монтажной схеме – может быть указана иная частота).
6.Измеряют ток и напряжение для одной катушки,
включенной в контур. Результаты заносят в таблицу 2.
Таблица 2
Число катушек в контуре |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Показания миллиамперметра Iэфф, мА |
|
|
|
|
|
Показания вольтметра Uc, В |
|
|
|
|
|
7. Повторяют измерения для 2, 3, 4 и 5 катушек в контуре. Поскольку в работе используется контур с малым затуханием, резонансные частоты для силы тока в цепи и напряжения на конденсаторе практически совпадают,
поэтому показания вольтметра и миллиамперметра достигают максимума при одном и том же значении индуктивности (числе последовательно соединённых катушек в контуре).
8. Строят графики зависимости тока и напряжения от числа катушек в контуре. Сравнивают положение максимумов с результатом, полученным в упр. 1.
31
Упражнение 3.
Получение резонансной кривой.
В этом упражнении исследуется зависимость напряжения на конденсаторе Uc от частоты вынужденных колебаний ω.
1. Собирают схему согласно рис. 13. В контур включаются 3 катушки L1-L3 и конденсатор, для чего тумблеры К3 и К6 переводятся в положение «вкл.»,
остальные тумблеры – в положение «выкл». К клеммам 1-
2 подключен звуковой генератор, клеммы 3-4 замкнуты.
Напряжение измеряется вольтметром или электронным осциллографом, подключенным к клеммам 5-6.
Рисунок 13 – Монтажная схема для исследования зависимости Uc = f (ω).
2. После проверки схемы преподавателем включают в сеть звуковой генератор, устанавливают диапазон 1000 Гц
(«1К»), ручку «Frequency» (частота) выкручивают против часовой стрелки в крайнее положение.
32
3.Включают вольтметр (предел измерений 100-200 В).
4.Ручкой «Freq.» на генераторе устанавливают частоту
150 Гц. Вращением ручки «Amplitude» на генераторе устанавливают напряжение 5,0 В по показаниям вольтметра. Записывают значения частоты и напряжения в таблицу. В ходе выполнения работы ручку «Amplitude»
больше не трогают.
5.Изменяя частоту от звукового генератора с шагом 100-
200 Гц снимают резонансную кривую. Результаты записывают в таблицу 3.
|
|
|
Таблица 3 |
|
|
Частота ν, |
Круговая |
Показания вольтметра Uc, В |
|
№ измерения |
частота ω, |
|
||
Гц |
(или отклонение луча 2Y, мм*) |
|
||
|
с–1 |
|
||
|
|
|
|
|
1 |
150 |
|
|
|
2 |
500** |
|
|
|
3 |
700** |
|
|
|
4 |
900** |
|
|
|
5 |
1100** |
|
|
|
6 |
1300** |
|
|
|
7 |
1500** |
|
|
|
8 |
1700** |
|
|
|
9 |
1900** |
|
|
|
10 |
2100** |
|
|
|
11 |
2300** |
|
|
|
12 |
3000** |
|
|
|
13 |
7000** |
|
|
|
*– при использовании электронного осциллографа для измерения напряжения. При частоте 300 Гц отклонение луча 2Y должно быть не более 1/10 от полной шкалы на экране осциллографа.
**– значения даны для примера, можно использовать свой ряд частот.
33
6.По известным значениям индуктивности и ёмкости
вычисляют резонансную частоту контура
1
ωрез=√1−3C .
7. Строят график зависимости Uc = f (ω), на который наносят значение рассчитанной резонансной частоты.
Сравнивают положение максимума на графике с рассчитанной резонансной частотой.
8.Рассчитывают коэффициент затухания по формуле (8)
и добротность контура по формуле (В.4) для упр. 3.
34
V.Контрольные вопросы.
1.Какие электрические колебания называются собственными, какие вынужденными?
2.Выведите формулу для определения периода (частоты)
затухающих колебаний в контуре.
3.Сформулируйте условие резонанса напряжений.
4.Какая величина называется индуктивностью? От каких параметров зависит индуктивность катушки?
5.Какая величина называется электрической емкостью?
От каких параметров зависит емкость конденсатора?
6.Какие превращения энергии имеют место в колебательном контуре?
7.Отличаются ли резонансные частоты для тока и напряжения? Дайте пояснения.
8.Оцените порядок добротности конура из лабораторной работы. Сделайте вывод о разрешающей способности.
VI. Литература
1.Савельев И.В. Курс физики. Т. 2. – М.: Изд-во «Лань»,
2019. – 468 с.
2.Ильин М.М., Колесников К.С., Саратов Ю.С. Теория колебаний. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 272 с.
3.Стрелков С.П. Введение в теорию колебаний. – М.:
Наука, 1964. – 440 с.
4.Физический энциклопедический словарь. – М.:
Советская энциклопедия, 1983. – 928 с.
5.Черноуцан А.И. Краткий курс физики. – М.:
ФИЗМАТЛИТ, 2002. – 320 с.
35
УЧЕБНО–МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
ЕВДОКИМОВ Игорь Николаевич ЕЛИСЕЕВ Николай Юрьевич ЛОСЕВ Александр Павлович
ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ КОНТУРЕ
В АВТОРСКОЙ РЕДАКЦИИ
Компьютерная верстка: А. П. Лосев
Подписано в печать 01.12.2020. Формат 60×901/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Bodoni». Усл. п. л. 2,25. Тираж 300 экз. Заказ № 267
Издательский центр РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина
119991, Москва, Ленинский проспект, дом 65 тел./факс: (499) 507 82 12