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

58796. Geographical Outlook 977.5 KB
  By the end of the lesson you should be able to recognize and understand new words and word combinations in the text, to read and understand the gist and details despite the natural difficulties.
58797. Інформація та інформаційні процеси. Обчислювальна система 128 KB
  Загальна характеристика теми. Правила техніки безпеки в кабінеті ПЕОМ. Інформатика. Поняття інформації. Інформація і шум. Інформаційні процеси. Інформація й повідомлення.
58798. Операційні системи 126 KB
  Робочий стіл. Основні об’єкти Windows. Виділення об’єкта. Операції, властивості та основні команди для роботи з об’єктами. Контекстне меню об’єкта. Ярлики та їх призначення.
58799. Основи роботи з дисками 144.5 KB
  Загальна характеристика теми. Форматування диска. Діагностика та дефрагментація дисків. Відновлення інформації на диску. Правила записування та зчитування інформації з дискет.
58800. Текстовий редактор 190 KB
  Системи опрацювання текстiв i їх основнi функцiї. Завантаження текстового редактора. Iнтерфейс редактора. Інформаційний рядок. Режими екрана, використання вікон.