12113

Исследование последовательного колебательного контура

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа №3 Тема: Исследование последовательного колебательного контура Цель: Научить измерять и строить АЧХ последовательного колебательного контура определять явление резонанса напряжений в контуре оценивать параметры контура по частотным харак...

Русский

2013-04-24

83 KB

57 чел.

Лабораторная работа №3

Тема: Исследование последовательного колебательного контура

Цель: Научить измерять и строить АЧХ последовательного колебательного контура, определять явление резонанса напряжений в контуре, оценивать параметры контура по частотным характеристикам и их влияние на избирательные свойства контура.

Оборудование: лабораторная установка, осциллограф, вольтметр переменного напряжения генератор синусоидальных колебаний,ПЭВМ, программа Electronics Workbench 5.12, тестовая программа «MyTest».

1 Краткие теоретические сведения

Если источник ЭДС соединяется последовательно с индуктивной катушкой и конденсатором, то цепь называется последовательным контуром          (рисунок 1).     

     Рисунок 1 – Последовательный колебательный контур

Обычно последовательный колебательный контур питается от источника с малым внутренним сопротивлением.

Входное сопротивление контура Zвх=rвх+jxвх=r+jx, где xвх=x=xL xC = L – 1/(C).

Если xвх = 0, то в контуре возникает резонанс напряжений, т.е. усиление вынужденных колебаний генератора. Резонанс в последовательном контуре наблюдается при частоте генератора ( f), равной частоте собственных колебаний контура без потерь 0 = 1/ (f0=1/2π).

Выходное напряжение снимается с емкостного (1/(C)) или индуктивного (L) сопротивления контура.

АЧХ последовательного контура:

K(f)=K()=U2m/E1m=U2 / E1=Q/ ,

где a – обобщенная расстройка (a = 2Qf /f0 = 2Q/ 0, ∆f = f - f0 – абсолютная расстройка);

     K(f) – модуль коэффициента передачи;

                 Q – добротность контура (Q= / r =/r, а ρ=-характеристическое сопротивление контура).

Полосой пропускания ∆fпр называется разность частот, в пределах которых модуль коэффициента передачи K() уменьшается в 1/ раз (в 0,707 раз) от резонансного коэффициента K0= Q (при резонансе a= 0, т. к.  ∆f= 0 и f=f0).

Полоса пропускания

fпр= 2∆f = f0/Q = d f0,

где d – затухание контура(d=1/ Q).

При резонансе напряжений амплитуды напряжений на индуктивной катушке и конденсаторе равны и каждая из них больше амплитуды напряжения генератора в Q раз.

2 Ход работы

             2.1.Включить ЭВМ.

2.2.Запустить программу Electronic Workbench 5.12.

2.3.Открыть файл схемы (Файл\открыть\диск М\Радиотехническое отделение\ Радиотехника\ Лабораторная работа№3\схема лр№3) (рисунок 2).

         

           Рисунок 2-Схема лабораторной установки

          2.4Открыть окно генератора и  осциллографа двойным нажатием левой клавиши мыши по их обозначениям на схеме. 

          2.5. Запустить моделирование на 3-5 секунд с помощью выключателя моделирования и получить осциллограммы  напряжений на выходе генератора

(на входе последовательного колебательного контура) и на  индуктивной катушке L(на выходе последовательного колебательного контура).

           2.6. Изменить величину емкости С, прибавив к емкости значение С=10пФ*№варианта(с 1по 15вариант) и отняв от емкости С значение С=10пФ*№варианта (с 16 по30 вариант), причем №варианта соответствует № фамилии в списке группы).Рассчитанное значение емкости С необходимо взять за исходное.

          2.7. Запустить моделирование на 3-5 секунд с помощью выключателя моделирования. Зарисовать осциллограммы  напряжений на выходе генератора

(на входе последовательного колебательного контура) и на  индуктивной катушке L(на выходе последовательного колебательного контура) на миллиметровой бумаге .

           2.8.Рассчитать собственную частоту колебательного контура f0,используя краткие теоретические сведения.Сравнить ее  с частотой колебаний генератора,установленной в окне генератора, и определить установлен ли резонанс напряжений в последовательном колебательном контуре(f= f0,а амплитуда колебаний на катушке индуктивности должна быть максимальной).Если резонанса напряжений нет,то его необходимо установить изменением частоты колебаний генератора f.

2.9Определить добротность колебательного контура Q,используя амплитуды напряжений на индуктивной катушке и на выходе генератора(см. краткие теоретические сведения) .

           2.10.Установить на выходе генератора действующее значение напряжения E1=0.709В( амплитуда напряжения E1m= 1В). Для контроля напряжения генератора использовать осциллограф.

2.11 Получить АЧХ последовательного контура:

K(f)=K()=U2m/E1m=ULm / E1m.

для случаев:

а) сопротивление потерь r=10Ом;

б) сопротивление потерь r=200Ом.

Напряжение на выходе генератора поддерживается постоянным.

Измерения произвести для 10-15 различных значений частоты в диапазоне от 100Гц до 200кГц ,включив обязательно частоту f0, и результаты записать в таблицу 1.

Таблица1

fген, кГц

0.1

f0

200

f, кГц (∆f= f-f0)

ULm

r=10Ом

ULm

r=200Ом

K(f)

r=10Ом

K(f)

r=200Ом

2.12. По результатам измерений построить АЧХ (резонансные кривые) K(f).Графики разместить на одном рисунке.Определить полосу пропускания ∆fпр(см. краткие теоретические сведения) для двух значений сопротивления потерь r. Убедиться,что последовательный колебательный контур является частотно- избирательной цепью,т.е. обеспечивает максимальное выходное напряжение при резонансе f= f0,которое уменьшается при расстройке f .Причем чем больше расстройка,тем меньше выходное напряжение. Убедиться также ,что частотно- избирательные свойства зависят от величины сопротивления потерь r .

          2.13.По резонансным кривым для обоих случаев (используя краткие теоретические сведения) определить,  добротность контура Q, волновое сопротивление ,.

          3 Отчет должен содержать:

3.1 Тему и цель работы.

3.2 Перечень использованного оборудования.

          3.3 Краткие теоретические сведения.

3.4 Ход работы.

3.5 Таблицы с результатами экспериментов, рисунки, графики.

3.6 Выводы.

3.7Ответы на контрольные вопросы.

          4 Контрольные вопросы

4.1 Дать определение резонансу напряжений.

4.2 Что свидетельствует о наступлении резонанса в последовательном контуре?

4.3 Какая зависимость называется АЧХ ?

4.4 Что называется полосой пропускания контура?

4.5 От чего зависит полоса пропускания контура?

4.6 Как по АЧХ определить добротность контура?

4.7 Как определить добротность контура без построения АЧХ?

PAGE  13


L

С

2

e1

r


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

81856. Речной транспорт. Тенденции развития 27.28 KB
  Речной транспорт внутренний водный транспорт транспорт осуществляющий перевозки грузов и пассажиров судами по внутренним водным путям как по естественным реки озёра так и по искусственным каналы водохранилища. Перевозки по Каспийскому морю относятся к морскому транспорту хотя фактически это море является озером самым большим в мире. Главным преимуществом речного транспорта является низкая себестоимость перевозок; благодаря ей он продолжает занимать важное место в транспортной системе несмотря на низкие скорости и сезонность.
81857. Транспортный процесс и его элементы 30.31 KB
  Транспортный процесс это совокупность операций с грузами и транспортными средствами в результате выполнения которых грузы изменяют своё положение в пространстве. Структура транспортного процесса включает три элемента подпроцесса: процесс погрузки; процесс перевозки; процесс разгрузки. Основной элемент транспортного процесса перевозка грузов все другие элементы подчинены ему.
81858. Основные принципы проектирования транспортных узлов 28.9 KB
  Принцип общей эффективности. Принцип комплексной оптимизации. В основе этого принципа лежит утверждение что независимая оптимизация отдельных подсистем не обеспечивает оптимальности режимов функционирования узла как системы в целом.
81861. Воздушный транспорт 29.54 KB
  Возду́шное су́дноэто летательный аппарат поддерживаемый в атмосфере за счёт взаимодействия с воздухом Аэропо́рт комплекс сооружений предназначенный для приёма отправки базирования воздушных судов и обслуживания воздушных перевозок имеющий для этих целейаэродром аэровокзал в крупных аэропортах нередко несколько аэровокзалов один или несколько грузовых терминалов и другие наземные сооружения и необходимое оборудование.трта следует отнести высокую с с перевозок.
81862. Взаимодействие развития науки и транспорта 22.31 KB
  Современное состояние и тенденции развития транспорта и транспортной науки. Рассматриваются вопросы разработки и внедрения новых технических средств и технологических процессов на всех видах транспорта. Уделяется особое внимание инновациям на транспорте повышению уровня развития и управления транспортных отраслей а также транспортного машиностроения применению математических методов для оптимизации транспортных систем совершенствованию систем автоматизации функционирования сложных технических устройств методов и средств передачи и...
81863. Эксплуатационная надежность транспортного узла 20.61 KB
  Определение эксплуатационной надежности транспортного узла или его элемента подсистемы базируется на совокупности следующих понятий: отказ частичная или полная утрата работоспособности среднее время безотказной работы среднее время восстановления вероятность безотказной работы и др. Причем эти понятия имеют смысл только для элементов узла по отношению к которым применимо понятие отказ.
81864. Трубопроводный транспорт 25.29 KB
  Трубопроводный транспорт узкоспециализированный вид. В последние годы создан и универсальный трубопроводный транспорт. Развитие нефтепроводного транспорта тесно связано с ростом добычи и переработки нефти.