2020-10-10
204ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСА
В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ
КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ
Выполнил(а):
студент(ка) группы _____________________
____________________________________
Проверил(а):____________________________
____________________________________
Дата сдачи отчета:_____________________
Лабораторная работа 6-1*
ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСА
В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ
Цель работы: изучить зависимость амплитуды напряжения на конденсаторе последовательного колебательного контура от частоты вынуждающей ЭДС; определить по результатам измерений параметры колебательного контура.
Приборы и принадлежности: работа выполняется на компьютере.
Краткая теория
На рис. 1 приведена схема электрической цепи, называемой …………………………………………………..
……..................……………………………, включающей следующие элементы: …………………………………..........
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
В этой цепи вызываются ………………………. колебания, инициируемые источником ……………………………………………………………………………….
|
|
|
……………………………………………………………………………………………..,
при этом Ω – это ………………………………………………………………………….
Е0 – ………………………………………………………………………………
Вынужденные колебания напряжения на конденсаторе происходят по закону:
(2)
В данной формуле:
U - ……………………………………………………………………………
Uс - ……………………………………………………………………………
Амплитуда вынужденных колебаний определяется формулой:
(3)
В данной формуле:
L - ……………………………………………………………………………
C - ……………………………………………………………………………
w0 - ……………………………………………………………………………
b - …………………………………………………………………………….
Вынужденные колебания напряжения на конденсаторе происходят с частотой
…………………………………………………………………………………………….
В работе изучается явление ………………………………, заключающееся в ……………………………………………………………………………………………...
……………………………………………………………………………………………...
……………………………………………………………………………………………...
Резонансной кривой называется …………………………………………………...
……………………………………………………………………………………………...
Положение и величина максимума резонансной кривой зависит от …………..
……………………………………………………………………………………………...
Функция Uс = Uс (W) обладает максимумом Uсm при частоте …………..…….…,
равной …………………………………….…..
Добротность контура рассчитывается по формуле:
(5)
Эффективное собственное сопротивление, учитывающее потери энергии в контуре, вычисляется по формуле:
|
|
|
(7)
При выполнении условия ………………. резонансная частота слабо зависит от ………………………………………………………………………. и приблизительно равна ……………………………………………………………………………………(8)
где npm– ……………………………………………………………………………….
Индуктивность контура может быть вычислена:
(9)
Коэффициенты затухания вычисляются по соотношению:
(10)
Экспериментальная часть
В процессе выполнения работы необходимо в диалоговом окне компьютерной программы получить изображения 3х резонансных кривых при заданных значениях сопротивления резистора, значении Е0 и установленном по заданию преподавателя значении емкости конденсатора С. Значения С, Е0 и измеренные значения Uc для 10 частот из диапазона масштабирования следует занести в табл. 1.
Для всех резонансных кривых следует дополнительно измерить значения резонансной частоты npm, при которой наблюдается резонанс напряжения на конденсаторе, и занести npm и соответствующие значения Uсm в табл.1.
Таблица 1
|
| Е0 = | С = | ||||
| Rм = 0 Ом | Rм = 100 Ом | Rм = 250 Ом | ||||
| n, кГц | Uс, В | n, кГц | Uс, В | n, кГц | Uс, В | |
| 1 | ||||||
| 2 | ||||||
| 3 | ||||||
| 4 | ||||||
| 5 | ||||||
| 6 | ||||||
| 7 | ||||||
| 8 | ||||||
| 9 | ||||||
| 10 | ||||||
| npm, кГц |
|
|
| |||
| Ucm, В |
|
|
| |||
Студент(ка) гр. ____ _________________________________ (указать ФИО)
Дата выполнения _________ Преподаватель _________________
Таблица 2
| № опыта, i | Rм, Ом | Qi | RКi, Ом | áRкñ, Ом | DRк, Ом | e, % | bi, с-1 | Wрi, с-1 |
| 1 | 0 | |||||||
| 2 | 100 |
|
|
| ||||
| 3 | 250 |
Обработка результатов измерений
1. По данным табл. 1 построить резонансные кривые Uc = Uc(n), подписав недостающие обозначения и масштаб построения по горизонтальной оси, указать для каждой кривой значение положение максимума кривой.
2. Рассчитать величину добротности по формуле (5):
Rм = 0 Q1 =
Rм = 100 Ом Q2 =
Rм = 250 Ом Q3 =
Результаты занести в табл. 2.
3. Вычислить собственное сопротивление контура по формуле (7):
Rм = 100 Ом Rк1 =
Rм = 250 Ом Rк2 =
3.1Найти среднее значение собственного сопротивления контура:
< Rк> =
3.2 Найти отклонения результатов каждого Rк от среднего:
ΔRк1 =
ΔRк2 =
3.3 Найти среднюю квадратичную погрешность:
3.4 Задать надежность α (0,9 или 0,95) и в таблице найти коэффициент Стьюдента tα = при α=
3.5 Найти абсолютную погрешность измерения собственного сопротивления контура:
∆Rк = tα·SR=
3.6 Найти относительную погрешность 
Результаты занести в табл. 2.
4. Вычислить по формуле (8) резонансные значения циклической частоты:
Rм = 0 Wр1 =
Rм = 100 Ом Wр2 =
Rм = 250 Ом Wр3 =
Результаты занести в табл. 2.
5. Вычислить индуктивность контура по формуле (9):
Rм = 0 L =
6. Вычислить коэффициенты затухания по формуле (10):
Rм = 0 b1 =
Rм = 100 Ом b2 =
Rм = 250 Ом b3 =
Результаты занести в табл. 2.
Выводы
В работе моделировалось и изучалось явление ….…………………………….
……………………………………………………………………………………………
При заданных значениях …………………………………………………………
С = ……….., ……………………………………………………………. Rм и …………………………………………………………………………….……………….
………………… Е0 = ………… измерены по 10 значений …………………..………
………………………………………………………………….., при соответствующих частотах вынуждающей ЭДС.
По этим данным построены резонансные кривые. При увеличении сопротивления контура ………………………… резонансное значение амплитуды напряжения на конденсаторе, при этом положение максимума кривой ……………
|
|
|
……………………………………………………………………………………………..,
то есть резонансная частота ……………………………., что (соответствует, не соответствует теории – почему – высказать предположение) …………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Вычислена добротность контура при заданных значениях сопротивления резистора Rм. Получено, что с увеличением Rм добротность ………………………., что (соответствует, не соответствует теории – почему – высказать предположение) …………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………
Рассчитано собственное сопротивление контура:
Вычислены резонансные значения циклической частоты Ωрi и коэффициенты затухания bi для каждого значения Rм. Полученные значения (подтверждают, не подтверждают – почему – высказать предположение) ………………………………………
………………………………………………………….………………………………….
справедливость соотношения b<<w0, что объясняет ………………………………..
………………………………………………………….………………………………….
………………………………………………………….………………………………….
