V. Содержание отчета

1. Схема исследования.

2. Результаты расчетов и измерений к домашнему заданию и п.п.4,5 лабораторного задания.

3. Рисунок к п.5 лабораторного задания, поясняющий определение .

VI. Контрольные вопросы

1. Чем отличается апериодическая цепь от колебательной?

2. Какие колебания называются свободными и каковы их свойства?

3. Объяснить процесс возникновения свободных колебаний в колебательном контуре.

4. При каком соотношении между L, C и R периодические колебания в контуре возможны?

5. Дать определение , , θ, d. Каков их физический смысл?

6. Что такое добротность Q контура и какими способами можно ее увеличить?

7. Почему при изменении емкости контура изменяется не только частота, но и амплитуда свободных колебаний?

8. Какова связь между Q и θ; между d и θ? Как эти величины связаны с параметрами L, C и R контура?

9. Как оценивается продолжительность процесса свободных колебаний в контуре?

Работа 10

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР

Цель работы — изучение резонансных явлений в последовательном колебательном контуре.

Литература: Л. 1. § 3.1, 3.2, 3.3, 3.5; Л. 2. §2.4, 2.5, 2.7; Л. 5.

I. Оборудование и приборы

1. Лабораторная панель.

2. Генератор высокой частоты (типа Г4-18А).

3. Электронный вольтметр (типа ВК7-9).

   2. Описание установки

На лабораторной панели установки (рис. 15) собрана схема последовательного контура. С помощью перемычки П1 и переключателя П2 в цепь контура можно включить одну из двух катушек индуктивности L1 или L2 и резистор R1. К катушкам придан съемный алюминиевый экран для исследования влияния экранирования катушки индуктивности на добротность и резонансную частоту контура.

Возбуждающее напряжение Е подводится к контуру от генератора высокой частоты ГВЧ. Напряжение на емкости измеряется электронным вольтметром ЭВ.

ГВЧ имеет малое R_вых, а электронный вольтметр — весьма большое R _вх, поэтому их влияние на контур незначительно и в данной работе не учитывается. Входная емкость вольтметра учтена при градуировке емкости конденсатора С.

Домашнее задание

1. Определить ƒ₀, Q, I₀, U_c , U_L при резонансе, если L = 316 мкГ, С = 222пФ, R = 15 Ом и Е = 1,5 В.Построить векторную диаграмму.

2. Изобразить в одной системе координат ориентировочные резонансные кривые контура без экрана и того же контура, помещенного в экран.

Лабораторное задание

1. Собрать схему исследования и подготовить измерительные приборы к работе.

2. Предъявить преподавателю собранную схему, материалы домашней подготовки и получить указания по выполнению лабораторного задания.

3. Снять резонансные кривые U_C = φ ( f ) последовательного колебательного контура с заданной катушкой индуктивности без экрана, с отключенным и подключенным резистором R1, при неизменных С и Е.

Результаты измерений свести в таблицу 1, по данным которой построить резонансные кривые — в абсолютном масштабе на одном чертеже, в относительном масштабе — на другом.

Таблица 1

U_C = φ ( ƒ ); катушка №…; Е = 1 В = const; С = … пФ.

ƒ кГц	R1 — отключено, UCО = . . . В			R1 = 47 Ом, UCО =. . . В
	UC В			UC В

Порядок снятия резонансных кривых:

1. Определить резонансную частоту ƒ₀ контура при отключенном R1 и Е = 1В. Для этого, изменяя частоту генератора ГВЧ (ручками «ƒ» и «ДИАПАЗОНЫ MHz»), добиться резонанса. При резонансе показания вольтметра ЭВ будут максимальными.

Записать полученные величины ƒ₀ и U_C0.

2. Не подключая R1, при том же Е, уменьшить частоту ГВЧ до получения напряжения на емкости U_C ≈ 0,1 U_C0 – определится частота, с которой следует начинать снятие резонансных кривых.

3. Затем, поддерживая ручкой ГВЧ УСТАНОВКА УРОВНЯ «К» Е = 1В, снять одновременно (манипулируя переключателем П2) требуемые резонансные кривые U_C = φ ( f ).

Увеличение частоты производить до тех пор, пока напряжение U_С, пройдя через максимум, вновь не уменьшится до 0,1U_СО. Отсчеты сделать примерно в 15 точках до резонанса и в 15 точках после него. Шаг отсчета выбирать, учитывая цену деления шкалы частоты ГВЧ, при необходимости пользоваться верньером.

4. По снятым резонансным кривым (с R1 и без него) определить полосы пропускания 2∆ƒ, выполнив соответствующие построения на графиках.

Определить добротность Q контура по резонансным кривым и методом непосредственного отсчета.

Для каждого случая вычислить активное сопротивление R контура.

Результаты измерений и вычислений свести в таблицу II.

Таблица II

Катушка № . . .; С = . . . пФ; R1 = . . . Ом

	по резонансным кривым			методом непосредственного отсчета
	2∆ƒ кГц		R Ом		R Ом
R1 — вкл.
R1 — откл.

5. Выявить и объяснить влияние экрана на резонансную частоту ƒ₀ , индуктивность L и добротность Q контура.

Для этого при отключенном R1 определить ƒ₀ и Q контура без экрана и с экраном.

Рассчитать для обоих случаев индуктивность L и активное сопротивление R контура.

Результаты измерений и расчетов свести в таблицу III.

Таблица III

Катушка № . . . ; С = . . . пФ

	ƒ0 кГц	UCО В	Q	L мГ	R Ом
Без экрана
С экраном

Определить расчетным и экспериментальным путем диапазон частот исследуемого контура, перекрываемым переменным конденсатором (экран снят, резистор R1—отключен).

Результаты поместить в таблицу IV.

Таблица IV

Катушка № . . . ; С_мин = . . . пФ; С _макс = . . . пФ

	ƒмин кГц	ƒм а к с кГц	λ м и н м	λ м а к с м
Расчет
Измерение