7Рабочее задание

1. Получить частотные характеристики I(f), U_L(f), U_C(f) и f для различных значений добротности в последовательном резонансном контуре.

2. Получить частотные характеристики I(f), I_L(f), I_C(f) и f для различных значений добротности в последовательном резонансном контуре.

1. Порядок выполнения работы

1. Исследование резонанса в последовательном контуре

   1. Собрать схему, изображенную на рисунке 1.

Рисунок 1

2. Установить на генераторе Г3-109 f_РЕЗ , рассчитанную в домашнем задании, и заданную амплитуду =5В. Значение напряжения на выходе генератора необходимо фиксировать по экрану осциллографа.

3. На I вход осциллографа подать сигнал с генератора Г3-109, на II вход осциллографа подать сигнал с R_Н и убедиться по показаниям амперметра в том, что цепь работает в режиме резонанса.

Примечание: Следует иметь ввиду, что из-за неизбежных погрешностей аппаратуры и деталей цепи, резонансная частота , полученная аналитически в результате расчета п.1.3.1., может несколько отличаться от экспериментальной. При несовпадении начальных фаз кривых u(t) и изменением частоты генератора добиться резонанса.

4. По осциллограмме определить  и записать таблицу 1.

5. С помощью измерительного прибора В7-35 измерить действующие значения напряжений на элементах схемы и ток в схеме I; заполнить соответствующие графы таблицы 1.

6. Изменяя частоту в пределах , производить измерения аналогичные п.п. 3.1.5. и 3.1.6. Измерения производить для 2-3 значений частоты до и для 2-3 значений частоты после . Данные занесите в таблицу 1.

Таблица 1 U=…….B

№ п/п

Опытные данные

Расчетные данные

f, кГц

I, mА

UR, В

UL, В

UC, В

, рад

Z, Ом

ZК, Ом

RК, Ом

XL, Ом

XC, Ом

X, Ом

, рад

UК, В

UL, В

1

…

…

7

2. Увеличьте добротность контура Q, изменив сопротивление R_Н. Результаты измерений занесите в таблицу 2.

Таблица 2

U =…… B

R_Н = 47 Ом

№ п/п	f, кГц	I, mА	UR, В	UL, В	UC, В	, град
1
…
7

3. Уменьшите добротность контура Q, изменив сопротивление R_Н. Результаты измерений занесите в таблицу 3.

Таблица 3

U =…… B

R_Н = 430 Ом

№ п/п	f, кГц	I, mА	UR, В	UL, В	UC, В	, град
1
…
7

4. Исследование резонанса в параллельном контуре

1. Соберите схему, изображенную на рисунке 2. R_н = 110 Ом

Рисунок 2

2. Установите на генераторе Г3-109 f_РЕЗ, рассчитанную в домашнем задании, и амплитуду = 5 В. Значение выходного напряжения генератора необходимо фиксировать осциллографом. На I вход осциллографа подать сигнал с генератора Г3-109, на II вход осциллографа подать сигнал с R_Н. По показаниям амперметров убедиться в том, что цепь работает в режиме резонанса.

3. По осциллограмме определите угол  и напряжение на резисторе и запишите данные в таблицу 4.

4. Запишите показания амперметров в соответствующие графы таблицы 4.

5. Изменяя частоту в пределах , производите измерения, аналогичные п.п. 3.1.5. и 3.1.6. Данные заносите в таблицу 4.

Таблица 4

U_ВХ=…….B

R_Н = 110 Ом

№ п/п	f, кГц	I, mA	I1=IL, mA	I2=IC, mA	φ, град	UR, В
1
…
…..
7

5. Увеличьте добротность контура Q, изменив сопротивление R_Н и произведите измерения, аналогичные п.3.4. Результаты измерений занесите в таблицу 5.

Таблица 5

U_ВХ =…… B

R_Н = 47 Ом

№ п/п	f , кГц	I, mА	I1=IL, mA	I2=IC, mA	φ, град	UR, В
1
…
7

6. Уменьшите добротность контура Q, изменив сопротивление R_Н и произвеите измерения, аналогичные п.3.4. Результаты измерений занесите в таблицу 6 (аналогичную таблице 5).

Таблица 5

U_ВХ =…… B

R_Н = 47 Ом

№ п/п	f , кГц	I, mА	I1=IL, mA	I2=IC, mA	φ, град	UR, В
1
…
7

8Обработка результатов исследований

8.1По результатам измерений, произведенных в п.3.1., рассчитать:

8.1.1Полное сопротивление цепи ;

8.1.2Полное сопротивление катушки ;

8.1.3Активное сопротивление катушки ;

8.1.4Реактивное сопротивление катушки ;

8.1.5Емкостное сопротивление ;

8.1.6Реактивное сопротивление цепи ;

8.1.7Угол сдвига между приложенным напряжение U и током в цепи I

8.1.8Активная составляющая напряжения на катушке ;

8.1.9Индуктивная составляющая напряжения на катушке .

8.2По результатам измерений, произведенных в п.3.1., в одной системе координат построить зависимости I(f), U_L(f), U_C(f). Сравнить полученные кривые с теоретическими и сделать соответствующие выводы.

8.3По результатам измерений, произведенных в п.3.2., в одной системе координат построить зависимости I(f), U_L(f), U_C(f). Сравнить полученные кривые с теоретическими и сделать соответствующие выводы.

8.4По результатам измерений, произведенных в п.3.3., в одной системе координат построить зависимости I(f), U_L(f), U_C(f). Сравнить полученные кривые с теоретическими и сделать соответствующие выводы.

Примечание: Для графиков, построенных в п.п. 4.2.-4.4., задать общий масштаб.

8.5По результатам измерений, произведенных в п.п.3.1., 3.2., 3.3., в одной системе координат построить зависимость . Сделать вывод о влиянии добротности резонансного контура на форму кривой.

8.6По графику, построенному в п.4.5., определить полосу пропускания для каждой кривой. Сделать вывод о влиянии добротности резонансного контура на полосу пропускания.

8.7Построить векторные диаграммы токов и напряжений для трех значений частот ( ); данные взять из таблицы 1.

8.8По результатам измерений, произведенных в п.п.3.1., 3.2., 3.3., и результатам расчета п.4.1. в одной системе координат построить зависимость (f). Сделать выводы о влиянии добротности резонансного контура на форму кривых и сравнить опытные данные с расчетными.

8.9По результатам измерений, произведенных в п.3.1., построить зависимости X_C(f), X_L(f), X(f). Сравнить полученные кривые с теоретическими и сделать соответствующие выводы.

8.10По результатам измерений, произведенных в п.3.4.7., в одной системе координат построить зависимости I(f), I_L(f), I_C(f). Сравнить полученные кривые с теоретическими и сделать соответствующие выводы.

8.11Построить векторные диаграммы токов для трех значений частот ( ); данные взять из таблицы 4.

8.12По результатам измерений, произведенных в п.п.3.4., 3.5., 3.6., в одной системе координат построить зависимость (f). Сделать выводы о влиянии добротности резонансного контура на форму кривых и сравнить опытные данные с теоретическими.

9Контрольные вопросы

9.1Какому условию должны удовлетворять параметры цепи при резонансе напряжений?

9.2Что такое добротность контура?

9.3Записать выражения для затухания, волнового сопротивления и добротности контура.

9.4К каким предельным значениям стремятся зависимости при при резонансе напряжений. Объяснить с помощью формул.

9.5Как влияют добротность и волновое сопротивление на резонансную частоту при резонансе напряжений?

9.6Что называют полосой пропускания контура? Как ширина полосы пропускания контура зависит от его добротности?

9.7Что такое резонанс токов и при каких соотношениях параметров он возникает?

9.8Объясните, в каких случаях вектор тока совпадает с вектором напряжения, отстает от вектора напряжения, опережает вектор напряжения?

10Рекомендуемая аппаратура

10.1Генератор сигналов низкой частоты Г3-109;

10.2Осциллограф универсальный С1-83 (С1-93);

10.3Вольтметр В7-35;

10.4Амперметр В7-35;

10.5Панель пассивных элементов – П1.

Литература

1. Основы теории цепей: Учебник для вузов/ Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин и др.-М.: Энергоатомиздат,1989.-528 с.: ил.

11Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи.-М.: Высшая школа,1996.-517 с. :ил.

5 Лабораторная работа № 5

Исследование переходных процессов в цепях первого порядка

Цель работы

Целью работы является экспериментальное исследование переходного процесса в цепи с одним реактивным элементом.

1. Домашнее задание

   1. Изучить теоретический материал по теме « Переходные процессы»

   2. Для схемы последовательного включения резистора и катушки индуктивности рассчитать постоянную времени и время переходного процесса для двух значений сопротивления ( рисунок 1). Данные взять в таблице 1 согласно номеру бригады.

   3. Для схемы последовательного включения резистора конденсатора рассчитать постоянную времени и время переходного процесса для двух значений сопротивления ( рисунок 2). Данные взять в таблице 1 согласно номеру бригады.

рисунок 1

рисунок 2

Таблица 1

Номер бригады	1	2	3	4	5
Данные схемы
R1, Ом	430	1500	510	910	110
R2, Ом	510	910	430	1500	47
L (LК ,RК )	L8	L7	L8	L7	L8
C, мкФ	0,05	0,01	0,05	0,01	1