Протокол измерений к лабораторной работе № 6

«Исследование резонанса в цепи
с последовательно соединенными элементами R, L, C»

Схема исследуемой электрической цепи представлена на рис. 1П.

Рис. 1П

Параметры цепи: L = мГн; С = мкФ; Ом.

Предварительные расчеты:

= = Гц; = = Ом;
= = ; = Гц.

Экспериментальные данные при U = B занесены в табл. 1П.

Таблица 1П

f, Гц		, мA	Uк, B	UC, B	j, град	Р, Вт	Примечания
							f < f 1
							f 1
							f < f 0
							f 0
							f > f 0
							f2
							f > f2

Предварительные расчеты

При f₀ = Гц напряжение = В.

Из табл. 1: граничные частоты f₁ = Гц и f₂ = Гц, полоса пропускания = Гц.

Сравнение значений добротности:

= ; = ; = .

Входное сопротивление цепи: в резонансе = Ом;

на частоте f ₁ = Ом; на частоте f ₂ = Ом.

Работу выполнил: ____________________________________

Работу проверил: ____________________________________

Содержание отчета

1. Нарисовать схему замещения исследуемой электрической цепи, указать величины параметров R_к, L, C. Записать рассчитанные в протоколе измерений значения резонансной частоты , волнового сопротивления , добротности и полосы пропускания .

2. По данным таблицы 1П протокола измерений в относительных единицах частоты рассчитать и построить графики амплитудно-частотных характеристик (АЧХ): ; ; . Результаты расчета представить в таблице. Из графиков АЧХ определить добротность , граничные частоты , и полосу пропускания.

3. Рассчитать в относительных единицах частоты зависимости: , , . Результаты расчета представить в таблице. Построить графики. По данным таблицы 1П построить фазочастотную характеристику . Из графиков определить добротность , граничные частоты и полосу пропускания.

4. По данным табл. 1П протокола рассчитать частотные характеристики: ; ; ; ; ; . Результаты расчета частотных характеристик ; ; в относительных единицах частоты представить в таблице. Построить их графики от относительной частоты n. Из графиков определить на граничных частотах и отношения: ; и ; .

5. Построить векторные диаграммы тока и напряжения цепи для значений частоты f₁, f₀ и f₂.

Отчет по лабораторной работе № 6

«Исследование резонанса в цепи
с последовательно соединенными элементами R, L, C»

Схема замещения исследуемой цепи представлена на рис. 1.

Рис. 1

Параметры цепи: L = мГн; С = мкФ; Ом.

Из протокола измерений: U = B; = Гц;

= Ом; = ; Гц.

Экспериментальные данные из протокола измерений представлены в табл. 1.

Таблица 1

	, мA	Uк, B	UC, B	j, град	Р, Вт	UR, B	UL, B	Q, ВА	S, ВА	Примечания

Расчет частотных характеристик

Напряжения на активном и реактивном сопротивлении катушки соответственно равны: и . Реактивная и полная мощности определяются, как и . Результаты расчета этих зависимостей внесены в табл. 1.

По данным табл. 1 на рис. 2 в относительных единицах частоты построены АЧХ: , , ; на рис. 3 построены зависимости: , , , .

Рис. 2

Рис. 3

Из графиков рис. 2 определяем:

добротность ;

граничные частоты: = Гц, = Гц;

полоса пропускания контура = Гц.

Проверяем выполнение отношения: = Гц.

Из графиков рис. 3 определяем:

граничные частоты: = Гц, = Гц;

полоса пропускания контура = Гц.

Добротность: = .

По данным табл. 1 рассчитываем частотные характеристики:

полное сопротивление ;

эквивалентное активное сопротивление ;

эквивалентное индуктивное сопротивление ;

эквивалентное емкостное сопротивление ;

эквивалентное реактивное сопротивление ;

угол сдвига фаз .

Результаты расчета ; ; в относительных единицах частоты представлены в табл. 2.

Таблица 2

f, Гц	n		R				, град

По данным табл. 2 на рис. 4 построены частные характеристики в зависимости от относительной частоты n.

Рис. 4

Из графиков рис. 4 определяем:

на частоте : = , = ;

на частоте : = , = .

По данным табл. 1 на рис. 5 для частот f₁, f₀ и f₂ построены векторные диаграммы тока и напряжений в масштабах: В см; = мА см.

f1	f0	f2

Рис. 5

Работу выполнил: ___________________________________

Работу принял: _____________________________________

Лабораторная работа № 7
Резонансные характеристики цепи
с последовательно соединенными элементами R, L, C

Общие сведения

В работе исследуются резонансные характеристики в цепи по схеме рис. 7.1. Резонансными характеристиками называют зависимости от величины емкости С действующих значений тока

и напряжений ; ; . Также к резонансным характеристикам относятся зависимости активной , реактивной , полной мощностей и угла сдвига фаз

. Резонанс в цепи (рис. 7.1) достигается изменением величины емкости С конденсатора. При резонансе эквивалентное реактивное сопротивление цепи 0. Тогда резонансная емкость .

Рис. 7.1

Напряжение на входе цепи , ток . В цепи имеет место резонанс напряжений . Отношение

определяет добротность контура.

Содержание и порядок выполнения работы

В лабораторной работе используют: источник синусоидального напряжения из модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР; измерительные приборы из блоков ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ и МОДУЛЬ МУЛЬТИМЕТРОВ.

Пассивные элементы электрической схемы выбирают из блока МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. Активное сопротивление R_к катушки измеряют мультиметром. Опыты на частоте 150 Гц выполняют с катушкой индуктивности 50 мГн; на частоте 200 Гц – 20 или 30 мГн; на частоте 250 Гц – 20 мГн.

· Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 1П протокола измерений. ТумблерSA2 модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ установить в положение I2.

· Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

· Установить в блоке МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ назначенную преподавателем величину индуктивностикатушки . Включить мультиметр в режим измерения сопротивления. Измерить активное сопротивление R_к катушки. Записать значение R_к в протокол измерений. Включить мультиметр в режим измерения переменного напряжения.

· Для указанной преподавателем частоты f рассчитатьвеличину резонансной емкости С₀. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ величину емкости С, ближайшую к С₀.

· Включить автоматический выключатель QF блока модуль питания и тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Переключатель Форма установить в положение . Регулятором Частота, установить на выходе модуля частоту f .

· Регулятором Амплитуда установить величину действующего значения напряжения U = 5–7 В. Напряжение U поддерживать неизменным при выполнении всех опытов.

· Убедиться, что угол примерно равен нулю. Записать значения , С и f в протокол измерений.

· Для указанных в табл. 1П протокола измерений величин емкости С измерить действующие значения тока i, напряжений u_к, ; активную мощность Р и угол j = y_u – y_i. Измеренные значения занести в табл. 1П.

· Протокол измерений утвердить у преподавателя.

· Выключить тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР и автоматический выключатель QF модуля питания.