Синусоидального тока
1. Цель работы – экспериментальное исследование частотных характеристик последовательного и параллельного резонансных контуров.
2. Основные теоретические положения.
2.1 Условием резонанса при последовательном соединении элементов R, L, и С (Рис.11). Является равенство нулю реактивного сопротивления электрической цепи
X=XL-Xc = w0L - 
= 0 или
w0L = , где w0 = 2pf0 – резонансная
частота.
При постоянных параметрах L и C равенство может быть получено путем изменения частоты w. Значение частоты, при котором в цепи наступает резонанс, определяется из соотношения: w = 
. К частотным характеристикам последовательного резонансного контура относятся зависимости XL(w), XC(w), R(w), Z(w), I(w), UL(w), UC(w), j(w) при постоянной величине действующего значения напряжения U источника I.
Важной характеристикой резонансного контура является добротность Q = 
где R – активное сопротивление цепи, r = 
- волновое сопротивление (L – в Генри, С – в Фарадах), Q – добротность.
Таким образом, изменяя величину сопротивления R, можно получить частотные характеристики при различных значениях добротности Q контура.
2.2 Условием резонанса при параллельном соединении элементов L и С является равенство нулю реактивной проводимости: для реальных катушки индуктивности и конденсатора (Рис.12.)
условие резонанса определяется соотношением:
b=bL-bC = 
Добротность параллельного резонансного контура: Q = 
, где g= 
- волновая проводимость, g – активная проводимость цепи.
При параллельном соединении L и C рассматривают частные характеристики проводимостей и токов, при условии, что действующее значение напряжения источника при изменении частоты w поддерживается неизменным.
3. Описание лабораторной установки.
Экспериментальное исследование частотных характеристик последовательного и параллельного резонансных контуров проводится на универсальном лабораторном стенде, на лицевой панели которого установлены все элементы исследуемой цепи, источник питания и измерительные приборы.
Перечень элементов, измерительных приборов, а также источник напряжения переменной частоты для выполнения экспериментального исследования рекомендуются преподавателем.
4. Порядок выполнения работы.
4.1. Для заданных индуктивности L и емкости С рассчитать ожидаемую величину резонансной частоты w0.
|
4.2. В электрической цепи, схема которой приведена на рис.13., поддерживая неизменным UВХ и изменяя частоту, произвести измерения напряжений на всех элементах, тока в цепи (по падению напряжения на резисторе R10). Опыт проводится для различных значений сопротивления R10<r, чтобы иметь Q>1.
ВНИМАНИЕ: Падение напряжения на элементах цепи измерять вольтметром, у которого обе клеммы изолированы от корпуса.
Контроль за синусоидальной формой входного напряжения производится с помощью осциллографа. При искаженной кривой следует уменьшить усилие входного напряжения генератора преобразователя.
Результаты измерений и расчетов занести в таблицу по форме 6.
Форма 6.
| Измерено | Вычислено | ||||||||||
| R1 | R2 | UВХ | f | w | UR | UL | UC | I | Z | X | φ |
| Ом | Ом | В | Гц | 
| В | В | В | А | Ом | Ом | |
4.3. Для схемы, приведенной на рис.14 поддерживая неизменным UВХ и изменяя частоту, произвести измерения тока I.
Опыт производится для значений:
1 случай R1 = R2 = 0
2 случай R1=R2=r
Данные измерений заносятся в таблицу по форме 7.
Форма 7.
| Измерено | Вычислено | |||||||
| R1 | R2 | UВХ | f | w | UR | I | Z | X |
| Ом | Ом | В | Гц |
| В | А | Ом | Ом |
5. Содержание отчета.
5.1. Цель работы.
5.2. Таблицы данных электроизмерительных приборов.
5.3. Схемы исследуемых электрических цепей.
5.4. Таблицы наблюдаемых и вычисляемых величин.
5.5. Основные расчетные формулы.
5.6. Опытные и расчетные кривые частотных характеристик I(w); UL(w); UC(w); Z(w); X(w); j(w) для одного из значений сопротивления R1.
5.7. Расчетная зависимость 
По кривой определить добротность Q для всех значений сопротивления R1.
5.8. Опытные и расчетные кривые расчетных характеристик I(w); Z(w);
X(w); j(w);
5.9. Выводы по пунктам 4.2. и 4.3.
6. Литература:
[1] Гл.6, §§ 6-1; 6-2; 6-3; 6-4; 6-5; 6-7, стр.261-272, 276-279.