ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСА ТОКОВ. Порядок выполнения работы

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСА ТОКОВ

Цель работы.

1. Изучение и экспериментальное исследование резонанса при параллельном соединении катушки индуктивности и конденсатора переменной емкости.

1. Закрепление теоретических сведения о методах анализа электрических цепей переменного тока.

3. Общие сведения

4. Резонанс токов возникает в цепях переменного тока состоящих из источника колебаний и параллельного колебательного контура. Резонанс тока это увеличение тока проходящего через элементы контура при этом увеличение потребление тока от источника не происходит.

Рисунок 1 — параллельный колебательный контур

Для возникновения резонанса токов необходимо чтобы реактивные сопротивления емкости и индуктивности контура были равны. А также частота собственных колебаний контура была равна частоте колебаний источника тока.

Во время наступления резонанса токов или так называемого параллельного резонанса напряжение на элементах контура остается неизменным и равным напряжению, которое создает источник. Поскольку он подключен параллельно контуру. Потребление тока от источника будет минимально, так как сопротивление контура при наступлении резонанса резко увеличится.

5.

Рисунок 2 — зависимость полного сопротивления контура и тока от частоты

Сопротивление колебательного контура относительно источника колебаний будет иметь чисто активный характер. То есть не будет, провялятся ни емкостная, ни индуктивная составляющая. И сдвиг фаз между током и напряжением будет отсутствовать.

В тоже время ток через индуктивность будет отставать от напряжения на 90 градусов. А ток в емкости буде опережать напряжение на те же 90 градусов. Таким образом, токи в реактивных элементах контура будут сдвинуты по фазе на 180 градусов друг относительно друга.

В итоге получается, что в параллельном колебательном контуре протекают реактивные токи достаточно большой величины, но при этом он от источника напряжения потребляет малый ток необходимый лишь для компенсации потерь в контуре. Эти потери обусловлены наличием активного сопротивления сосредоточенного по большей части в индуктивности.

Источник затрачивает энергию при включении, заряжая емкость. Далее энергия, накопленная в электрическом поле конденсатора, переходит в энергию магнитного поля индуктивности. Индуктивность возвращает энергию емкости, и процесс повторяется снова. Источник напряжения лишь должен компенсировать потери энергии в активном сопротивлении контура.

Порядок выполнения работы

1. Рассчитать резонансную частоту параллельного колебательного контура.

2. Собрать схему, представленную на рис.1.

Рис.1

2. Эксперимент 1
- установить значение резонансной частоты на источнике переменного напряжения близкое к расчётному.

- перемещая сердечник катушки, добиться резонанса токов по минимальному значению тока I1 (индуктивная и ёмкостная проводимости равны bL =bC)

Данные записать в табл.1

Таблица 1

- зарисовать график Боде в тетрадь, с указанием характерных точек.

Эксперимент 2

- выводя сердечник из катушки L1, добиться преобладания индуктивной проводимости (bL> bC), установка значения тока I1 в два раза больше резонансного значения,

- настроить цепь в резонанс и, продолжая вводить сердечник (L1) в катушку добиться увеличения тока I1 по сравнению с резонансным в 2 раза. При этом (bL< b0).

Данные записать в табл.2

Таблица 2

Эксперимент 3

- изменяя значение потенциометра R2 измеренные значения занести в таблицу 3.

Таблица 3

Контрольные вопросы

1. Почему при резонансе токов I1 –min?
2. Почему ток I2 не изменяется?

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.
2. Схема исследования, таблица.
3. Расчет резонансной частоты.
4. Ответы на контрольные вопросы.
5. Вывод.