Порядок выполнения работы.

1. Ознакомьтесь с краткими теоретическими сведениями и повторите соответствующий материал по конспекту лекций.

 

2. Познакомьтесь со схемой, описанной ниже, и уясните принцип её работы. В данной лабораторной работе предлагается исследовать работу классического колебательного контура, который получает необходимую для возбуждения колебаний от источника постоянного напряжения. Колебательный контур (Рис. 2) состоит из катушки индуктивности L1 и конденсатора C1. Активное сопротивление контура составлено из трёх резисторов R1, R2, и R3, причем сопротивления резистора R1 = 0 Ом. Если этот резистор включен в схему, то контур является идеальным. Если R1 отключить, то контур становится реальным и в нем возникают затухающие колебания. Для возбуждения колебаний в контуре используется источник постоянного напряжения V2 и два электромагнитных реле K1 и K2. Контакты этих реле позволяют подключать конденсатор C1 либо к источнику напряжение V2, либо к катушке индуктивности L1. В исходном положение конденсатор подключении к источнику постоянного напряжения и заряжается до напряжения этого источника. Когда реле включаются, то вследствие изменения положения подвижных контактов, конденсатор С1 подключается к катушке L1, и разряжается, обеспечивая протекание тока в катушке. В контуре возникают электромагнитные колебания, амплитуда которых постепенно уменьшается за счет потерь энергии на активном сопротивлении катушки, если оно не равно нулю. Скорость уменьшения амплитуды колебаний зависит от величины активного сопротивления и, следовательно, от добротности контура. Для управления работой реле используется источник V1. Он выдает сигнал прямоугольной формы с амплитудой достаточной для срабатывания реле (24В). Импульс этого напряжения включает реле и их контакты занимают противоположные положения: контакты К1 замыкаются, а контакты К2 - размыкаются.

3. Запустите выполнение анализа схемы путём нажатия на пиктограмму или , разверните переднюю панель осциллографа, двойным нажатием на его схемное изображение, и наблюдайте процесс формирования кривых. Выберите оптимальные значения времени развёртки и чувствительности канала А осциллографа, так чтобы четко просматривались изменения напряжения. Сделайте выводы об особенностях возникающих колебаний. По окончании процесса остановите программу, нажав на пиктограмму или .

 

4. Выберите оптимальные значения времени развёртки и чувствительности канала А осциллографа, так чтобы на экране наблюдалось два – три полных колебаний напряжения. Затем определите период изменения сигнала. Рассчитайте значение частоты колебаний и длины волны. Значения периода, частоты и длины волны занесите в таблицу 1 отчёта по лабораторной работе.

 

Рис. 2. Электрическая схема включения одиночного колебательного контура.

 

5. Измените параметры элементов, входящих в состав колебательного контура. Для этого удалите резистор R1. Теперь активное сопротивление контура не равно нулю, следовательно, колебания станут затухающими. Определите общее сопротивление оставшихся резисторов R2 и R3. Запишите это значение, а также значения индуктивности и ёмкости в таблицу 1.

 

6. Запустите выполнение программы и наблюдайте процесс формирования кривых. Выберите оптимальные значения времени развёртки и чувствительности канала А осциллографа, так чтобы четко просматривались изменения напряжения. Сделайте выводы об особенностях возникающих колебаний. По окончании процесса остановите программу. Выберите оптимальные значения времени развёртки и чувствительности канала А осциллографа, так чтобы на экране наблюдалось три – пять полных колебаний напряжения, считая от начала процесса. Определите основные параметры контура, т.е. суммарную амплитуду двух соседних полупериодов А1, А2, А3. Затем рассчитайте значения логарифмического декремента затухания δ1 и δ2 и среднее арифметическое значение их, которое и будет равно экспериментальному значению логарифмического декремента затухания. Зная логарифмический декремент затухания, определите добротность контура Результаты занесите в таблицу 1.

 

Таблица 1. Экспериментально полученные величины.

 

Вар.

Исходные данные

A1

A2

A3

δ1

δ2

δ экс

Q экс

f 0 Гц

λ м

L =

C =

R =

L =

C =

R =

 

7. Определите время затухания колебаний до уровня 3% от максимального значения амплитуды. С этой целью, сначала определите амплитудное значение напряжения для первого периода колебаний (Рис. 3). По осциллографу определите значение момента времени t₁, соответствующее этой амплитуде. Затем определите значение напряжения, соответствующее 3% от максимальной амплитуды. Перемещая курсор осциллографа вправо по временной диаграмме, найдите полупериод, амплитудное значение напряжения которого приблизительно равно расчётному значению (3% от максимальной). Определите значение момента времени t₂, соответствующее этому полупериоду. Найдите разность моментов времени t _зат = t₂ - t_1, это и будет время затухания колебаний в контуре. Запишите значение времени затухания колебаний в таблицу 2.

 

8. Отключите ещё один резистор (R2) и вновь исследуйте свойства колебательного контура (аналогично пунктам 6 и 7 описания).

 

По исходным данным L, C, R, указанным в схеме испытания контура, рассчитайте теоретические значения параметров колебательного контура для двух случаев, результаты занесите в таблицу 2. В эту же таблицу перенесите значения экспериментально определённых параметров и сравните с экспериментальные значения с теоретическими результатами. Расчётные формулы:

; ; ;

Для случая наибольшего значения активного сопротивления контура уточните теоретическое значение собственной частоты контура с учетом влияния активного сопротивления . Сделайте выводы.

 

Таблица 2.

	f 0	ρ	Q	t зат	δ	Вариант
Теория
Эксперимент
Теория
Эксперимент

 

1. Предъявите преподавателю таблицы для проверки, получите пометку правильности результатов.

 

1. Только убедившись в правильном выполнении работы, закройте окно программы и корректно выключите питание компьютера. Изменения в файле не сохранять.

 

Содержание отчета.

1. Наименование и цель работы.
2. Схема электрическая принципиальная.
3. Таблицы измеренных и вычисленных величин.
4. Выводы по результатам таблиц о влиянии активного сопротивления контура на его параметры.
5. Описание сигналов наблюдаемых в процессе работы.

 

Контрольные вопросы.

 

 

1. Как зависит реактивное сопротивление от частоты?

2. Какие элементы входят в состав колебательного контура?

3. Почему ток в катушке индуктивности не может измениться мгновенно?

4. Что называется характеристическим сопротивлением контура?

5. Какие колебания в контуре называются свободными?

6. Как определить частоту свободных колебаний колебательного контура?

7. По каким причинам в реальном контуре происходит уменьшение амплитуды колебаний?

8. Что такое добротность контура? Какие значения добротности можно получить практически?

9. Какой физический смысл имеет коэффициент затухания контура?

10. Что такое логарифмический декремент затухания контура?

 

 

Лабораторная работа № 5.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: