Последовательное соединение конденсатора и катушки.

Описание метода исследования

На колебательный контур подают синусоидальное внешнее напряжение с контролируемой частотой w, измеряют напряжение на его элементах при различных частотах и строят графики зависимости амплитуды соответствующих напряжений от частоты .

В случае последовательного соединения конденсатора и катушки индуктивности на резонансной частоте должны наблюдаться максимумы , , . При параллельном соединении конденсатора и катушки индуктивности резонанс в контуре обнаруживают по минимальному напряжению на резисторе R и по максимальному напряжению на конденсаторе и катушке .

Описание установки

Оборудование: генератор напряжений специальной формы (ГССФ), миниблоки «Индуктивность L_x », «Конденсатор C =1 мкФ», «Сопротивление R =100 Ом», мультиметр.

Для исследования явления резонанса используют электрические цепи, приведённые на рис. 13.5. Цепь с последовательно соединёнными элементами L и C (рис. 13.5, а) предназначена для изучения резонанса напряжений, а цепь с параллельным соединением L и C (рис. 13.5, б) – для резонанса токов. Действующие значения напряжения (они в раз меньше амплитудных, однако для наших целей это различие несущественно) измеряют мультиметром 2. В качестве источника внешнего переменного напряжения используют генератор напряжений специальной формы 1. На рис. 13.6 приведена монтажная схема для изучения резонанса напряжений, а на рис. 13.7 – для изучения резонанса токов.

а) б)

Рис. 13.5. Электрическая схема:

1 – генератор напряжений специальной формы (он содержит также частотомер); 2– мультиметр (режим V ~ 2 В, входы COM, VW); 3 – миниблок «Сопротивление» сопротивлением R =100 Ом; 4 – миниблок «Индуктивность» содержит катушку индуктивности L; 5 – миниблок «Конденсатор» ёмкостью C.

Выполнение работы

Последовательное соединение конденсатора и катушки.

1.1. Собрать по монтажной схеме, приведённой на рис. 13.6, электрическую цепь, состоящую из последовательно соединённых конденсатора C, катушки L и резистора R (см. рис. 13.5, а).

1.2. Включить в сеть блоки генераторов напряжения и мультиметров. Нажать кнопку «Исходная установка». Нажать кнопку «~ » для установки синусоидального напряжения. Кнопками «Установка частоты 0,2 – 20 кГц» установить частоту n₁ = 0,20 кГц. Установить выходное напряжение генератора =1,0 ± 0,1 В. В дальнейшем необходимо контролировать выходное напряжение генератора с помощью мультиметра 6, подключённого к клеммам A и H на рис. 13.6, чтобы оно не изменялось. Значение записать в табл. 13.2.

1.3. Увеличивая частоту n выходного сигнала генератора, найти резонансное (максимальное) напряжение на резисторе и соответствующую ему частоту n₀. Результаты измерений записать в табл. 13.2 (см. бланк отчёта).

Рис. 13.6. Монтажная схема.

Обозначения 2, 3, 4, 5 – см. рис. 13.5, а

1.4. Провести измерения . Измерения производить в том диапазоне частот, в пределах которого напряжение уменьшается в 3 – 4 раза по сравнению с резонансным . Интервал между измерениями можно варьировать. Вблизи резонанса, в области крутого подъема и спада кривой, интервал следует уменьшить. Результаты измерений записать в табл. 13.2 (см. бланк отчёта). Количество измерений должно быть не меньше 10 – 15.

1.5. Подключая мультиметр 2 поочередно к катушке (клеммы D и E) и конденсатору (клеммы F и G), провести измерения напряжений и по п. 1.3, 1.4. Результаты записать в табл. 13.2. Нажать кнопку «Исходная установка».