13029

ЯВЛЕНИЕ РЕЗОНАНСА В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ И ПАРАЛЛЕЛЬНОМ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ КОНТУРАХ

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лабораторная работа №2 явление резонанса в последовательном и параллельном колебательных контурах Цель работы: изучение характеристик последовательного и параллельного колебательных контуров исследование явления резо...

Русский

2013-05-07

589.5 KB

286 чел.

Лабораторная работа №2

явление резонанса в последовательном и параллельном

колебательных контурах

Цель работы:

изучение характеристик последовательного и параллельного колебательных контуров, исследование явления резонанса в них; исследование связанных последовательных контуров на примере индуктивной связи через общий магнитный поток

Приборы:

1. Испытательная панель лабораторного стенда

2. Генератор синусоидального сигнала

3.Осциллограф двухлучевой

1. Теоретическое  введение.

В промышленной электронике широко используют электромагнитные колебания различных частот. Для их создания, усиления и фильтрации необходимы электрические колебательные системы. Одной из простейших систем, наряду с фильтром является колебательный контур

Параллельным контуром называют электрическую цепь, состоящую из емкости С и индуктивности L (рис. 1.1). Если в колебательном контуре отсутствуют потери энергии, он является идеальным.

Рис. 1.1. Колебательный контур

Реальный колебательный контур обязательно содержит активное сопротивление, обусловленное потерями энергии за счет потерь в проводе катушки, диэлектрических потерь в конденсаторе и потерь на излучение.

К контуру может быть подсоединен генератор переменного тока. Если элементы контура включены последовательно (рис.1.2,а), то контур называется последовательным. Если элементы соединены параллельно по отношению к генератору (рис.1.2,б), то контур называется параллельным.

 

a)                                      б)

Рис. 1.2. Последовательный (а) и параллельный (б) колебательные контуры

Явление резонанса состоит в резком возрастании амплитуды установившихся вынужденных колебаний при приближении частоты ω гармонической внешней силы к одной из нормальных частот  (в данном случае к резонансной частоте ωo) данной колебательной системы.

Зависимость амплитуды и фазы установившихся колебаний от ω (частотные характеристики системы) определяют реакцию колебательной системы на гармоническое внешнее воздействие. В системе с одной степенью свободы, в данном случае в контуре, резонансная кривая имеет один максимум вблизи собственной частоты системы.

2. Теория.

Рассмотрение колебаний в контуре удобно начать с идеального колебательного контура.

Для возбуждений колебаний в контуре необходим источник энергии, например, гальваническая батарея (рис.2.1)

Рис.2.1. Идеальный колебательный контур

Если поставить переключатель К в первое положение, произойдет заряд конденсатора (теоретически мгновенно, т.к считается, что активных сопротивлений в цепи заряда нет). Между обкладками конденсатора возникает разность потенциалов Е, равная э.д.с источника.

В электрическом поле конденсатора запасается энергия:

—количество энергии, Дж;

С-емкость конденсатора, Ф;

E-.разность потенциалов,. В.

Если перевести переключатель во второе положение, то конденсатор будет замкнут через индуктивность. Конденсатор получает возможность разряжаться через катушку, в результате чего и возникает колебательный процесс.

Примем за начало колебательного процесса () момент подключения заряженного конденсатора к катушке. В этот момент вся энергия колебательного контура сосредоточена в электрическом поле конденсатора.

При разрядке конденсатора под действием разности потенциалов Е в контуре появляется ток, создающий вокруг витков катушки магнитное поле. Согласно правилу Ленца, при этом возникает э.д.с. самоиндукции встречного знака, которая препятствует быстрому нарастанию -тока и замедляет разряд конденсатора. Энергия электрического поля конденсатора уменьшается с уменьшением разности потенциалов между обкладками, а ток и соответственно напряженность магнитного поля катушки увеличиваются (рис.2.2).

Рис. 2.2. Процесс электромагнитных колебаний в идеальном контуре

Энергия магнитного поля катушки определяется выражением:

- количество энергии, Дж;

L - индуктивность катушки, Гн;

i-мгновенное значение тока, А;

К моменту времени   конденсатор полностью разряжается разность потенциалов между его обкладками становится равной нулю (). Ток в контуре в этот момент достигает () количество энергия магнитного поля будет максимально:

Энергия электрического поля конденсатора полностью (в идеальном контуре потерь нет) переходит в энергию магнитного поля катушки, которая поддерживает ток, протекающий в контуре. При уменьшении тока в катушке возникает э.д.с. самоиндукции согласного знака, препятствующая мгновенному спаду тока. В результате конденсатор вновь заряжается, но с переменой знака на пластинах по сравнению с начальным зарядом. Энергия магнитного поля катушки переходит в энергию электрического поля конденсатора.

К моменту времени  ток становится равным нулю (), а разность потенциалов между обкладками конденсатора достигает максимального - значения (). После этого конденсатор начинает разряжаться через катушку, но ток в контуре получает обратное направление. Разряд заканчивается в момент времени , а затем происходит новый заряд конденсатора. К моменту  разность потенциалов между обкладками конденсатора становится равной по величине и знаку первоначальному значению в момент .

Затем продолжается тот же цикл. В идеальном контуре этот процесс мог бы продолжаться неограниченное время. Процесс непрерывного превращения энергии из электрической в магнитную и из магнитной в электрическую называется электромагнитными колебаниями.

Колебания, при которых амплитудные значения разности потенциалов и тока остаются неизменными, называют   незатухающими. Незатухающие колебания в идеальном контуре после первого заряда конденсатора происходят без внешних воздействий и поэтому называются свободными (собственными) колебаниями.

Резонансной (собственной) частотой колебательного контура называется частота, при которой реактивная составляющая полного сопротивления колебательного контура

    равна нулю:

или

Из последнего равенства находим выражение для частоты:

, где

Или для периода

Характеристическим или волновым сопротивлением называют сопротивление полной индуктивности или емкости контура при резонансной частоте

или

Подставляя значение резонансной частоты:

Добротностью контура называется отношение напряжения на индуктивности     или на емкости  к напряжению на активном сопротивлении при резонансе. Поскольку при резонансе напряжение на активном сопротивлении равно эхе, действующей в контуре, добротность равна:

Можно дать другое определение добротности. Умножив числитель и знаменатель выражения для добротности на квадрат амплитуды тока в контуре, получим

(использовали выражение )

или

Следовательно, добротность равна умножению на  отношению энергии, запасенной в контуре, к энергии, рассеиваемой за один период. Данное определение добротности справедливо не только для контуров с сосредоточенными индуктивностями и емкостями, но для контуров с распределенными индуктивностями и емкостями, например, кооксиальных контуров и объемных резонаторов.

Величина, обратная добротности, называется затуханием контура:

Можно сказать, что затухание  , где

- полоса пропускания колебательного контура, отсчитанная

на уровне   

- резонансная частота.

Заметим, что чем меньше активное сопротивление контура по • сравнению с реактивным, тем выше добротность контура. Потери в контуре, последовательно, и его добротность определяются главным образом, катушкой индуктивности. Для применяемых на практике колебательных контуров добротность, составляет от: нескольких десятков  до нескольких сотен.

Следует указать, что активное сопротивление в контуре влияет я на частоту собственных колебаний. Для реального контура частота определяется выражением:

Однако не трудно заметить, что для контуров с обычными значениями добротности практически не отличается от собственной частот идеального контура. Поэтому при расчетах пользуются основным выражениями:

В отличие от идеального контура в реальном контуре при определенных условиях колебательный процесс может вообще не возникнуть. Если активное сопротивление контура велико, разряд конденсатора носит апериодический характер (рис.2.3). Математический анализ показывает, что колебательный процесс возникает только при условии , которое и является условием возникновения свободных колебаний в контуре.

Рис.2.3. Разряд конденсатора колебательного контура при большем активном сопротивлении контура

Как отмечено, реальный контур всегда содержит активное сопротивление и поэтому часть занесенной энергии переходит в тепло и колебания затухает. Амплитуда колебаний (амплитуда напряжения и тока) убывает по экспоненциальному закону (рис2.4).

Риc. 2.4.. Затухающие колебания в реальном контуре

Степень их  затухания и определяется затуханием  контура δ.

На рис.1.2,а показан последовательный колебательный контур. Из курса электротехники вам известно, что при равенстве реактивных сопротивлений возникает режим называемый резонансом в последовательном контуре или резонанс напряжений. Добиться этого можно, изменяя либо значения L и С, либо изменяя частоту ω подключенного генератора.

Напомним, что при резонансе напряжений амплитуды напряжений на индуктивности и емкости численно равны между собой и их амплитуды:

Ток в контуре максимален , т.к. при последовательном резонансе сопротивление контура имеет чисто активный характер и минимально.

В параллельном контуре (рис.1.2,б) при условие равенства реактивных проводимостей возникает режим резонанса в параллельном контуре при резонансе токов. Токи в ветвях при этом равны; в идеальном контуре ток в неразветвленной части цепи, равен нулю (но внутри контура ток протекает, за счет него происходит обмен энергией метлу емкостью и индуктивностью). Отсутствие тока в общей цепи означает, ,. что сопротивление параллельного контура при резонансе бесконечно велико.

В реальном контуре часть энергии расходуется в активном сопротивлении, и в общей цепи будет протекать ток, совпадающий по фазе с напряжением генератора.

Ток в контуре  при резонансе превышает ток в общей цепи  в  раз. Действительно, отношение токов и  равно отношению активной и реактивной составляющих индуктивного сопротивления

т.к.

и

т.е.; чем выше  тем меньше ток в неразветвленной цепи при резонансе.

Реальный контур при резонансе получает от генератора некоторое количество энергии:

,

где  - сопротивление контура при резонансе.

Эта энергия полностью расходуется в активном сопротивлении контура R; учетом его потерь):

Отсюда

Таким образом, резонансное сопротивление параллельного контура зависит не только от активного сопротивления потерь, но и от волнового сопротивления контура.

При частоте ниже резонансной в общей цепи преобладает индуктивный ток, а при частоте выше резонансной- емкостной. Соответственно в первом случае контур представляет собой индуктивное сопротивление а, во втором- емкостное (при последовательном резонансе наоборот).При изменении частоты генератора изменяется фазовый сдвиг между напряжением генератора и током в общей ценз. На частотах, далеких от резонансной, реактивные токи значительно превышают активный ток и фазовый сдвиг близок к . Наглядно зависимость фазового сдвига от частоты, иллюстрируется разово- частотной характеристикой параллельного контура (рис.2.5)

Рис.2.5. Фазово - частотная характеристика параллельного контура

Зависимость напряжения (тока) на реактивных элементах от частота- амплитудно - частотную характеристику контуров можно описать с помощью обобщенной резонансной кривой. Найдем выражение для нее. Для этого обозначим через Y отношение тока в контуре  при некоторой частоте  ω току в контуре при резонансной частоте:

Обозначим через Х- отношение реактивного сопротивления к активному, называемое обобщенной  расстройкой:

Тогда выражение для обобщенной резонансной кривой (рис.2.6) имеет вид:

,

где

Рис.2.6. Обобщенная резонансная кривая одиночного колебательного контура

Последнее выражение для обобщенной расстройки является точным. Найдем приближенное выражение для обобщенной расстроил, справедливое при-малых отклонениях ω от ωо:

- абсолютная расстройка по частоте;

- относительная расстройка по частоте.

Из приближенного выражения следует, что абсолютная расстройка равна отношению абсолютной расстройки к половине полосы пропускания. Фазочастотная характеристика также может быть выражена через обобщенную расстройку

Из анализа обобщенной резонансной кривой колебательного контура следует, что при малых расстройках X величина  мало отличается от единицы, т.е. можно считать, что в этом случае колебания не ослабляются. При значительных расстройках X ослабление будет большим. Если , то

Частоты колебаний, для которых уменьшение  не превышает некоторого граничного значения - пропускание частоты лежит в области полосы пропускания. Граничный уровень чаще всего берется  равным .

Полагая , получаем ;откуда

Следовательно, полоса пропускания, равная  определяется. резонансной частотой и добротностью контура.

На практике наиболее часто амплитудно - частотные характеристики строятся в относительном масштабе (рис.2.7), особенно  для сравнения различных контуров.

Рис.2.7. Амплитудно -частотные характеристики контуров, построенные в относительном масштабе.

При этом на оси ординат откладываются отношение тока в контуре к току резонанса ()  или отношение напряжения к напряжению при резонансе, а по оси абсцисс – абсолютная или относительная расстройка контура. Амлитудно- частотные характеристики (в том числе и обычные, построенные в координатах  и ) колебательных контуров также называют резонансными кривыми.

Зависимость тока и напряжения параллельного контура от частоты существенно зависят от соотношения сопротивления контура и внутреннего сопротивления подключенного к нему генератора. Для крайнего; случая,- когда сопротивление генератора пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением контура (), напряжение на контуре не зависит от частоты и равно э.д.с генератора. Ток в общей цепи будет минимальным при резонансной частоте (рис.2.8).

При другом крайнем случае, когда сопротивление генератора. весьма велико по сравнению с сопротивлением контура () можно считать, что полное сопротивление цепи равно сопротивлению ■ генератора и не зависит от частоты. Следовательно, не зависит от частоты и ток в обшей цепи. Напряжение же на контуре будет изменяться с изменением частоты (рис. 2.9).

   

Рис. 2.3                       Рис. 2.9

Резонансные кривые тока и напряжения для параллельного контура при промежуточных значениях сопротивления генератора представлены на рис. 2.10, а, б.

Полоса пропускания контура ограничивается частотами, на которых ток или напряжение изменяются в  раз по сравнению с резонансными. Для параллельного контура полоса пропускания по току в общем случае не совпадает с полосой пропускания по напряжения.

  

а)      б)

Рис.2.10. Резонансные кривые параллельного контура при различных значениях сопротивления генератора.

Расчеты показывают, что полоса пропускания по току при  имеет минимальную величину , совпадающую со значением полосы пропускания для последовательного контура. При увеличений сопротивления генератора эта полоса быстро растет. При равенстве — внутреннего сопротивления генератора и резонансного сопротивления контура полоса пропускания увеличивается в  раз  и уже при  становится бесконечно большой. Полоса пропускания по напряжению при  минимальна и равна полосе пропускания последовательного контура. При  полоса увеличивается вдвое () и при дальнейшем уменьшений сопротивления генератора стремится к бесконечности.

При заданном сопротивлении генератора расширение полосы пропускания контура может быть достигнуто за счет уменьшения его добротности. Для этой цели в контур включается добавочное сопротивление . Эквивалентная: добротность контура станет меньше:

и соответственно расширится полоса пропускания контура. Следует указать, что при этом резонанс сопротивление последовательного контура увеличивается, а параллельного уменьшается.

Для изменения полосы пропускания контура с конструктивной точки зрения удобно подключать сопротивление, параллельное контуру. При этом величина шунтирующего сопротивления измеряется десятками и  сотнями кОм.

В электронных схемах, me параллельный контур применяется в качёстве нагрузки генератора, максимальная передача мощности осуществляется при равенстве сопротивления генератора и резонансного сопротивления контура. Уменьшение резонансного сопротивления контура без изменения его параметров достигается при так называемом неполном включении контура (рис.2.11).

 

а)      б)

Рис.2.11. Неполное включение контура

Резонансная частота и добротность контура при этом не изменяются, но резонансное сопротивление  между точками включения генератора меньше, чем у контура при обычном включении ().

Действительно, генератор отдает контуру мощность:

которая расходуется в активном сопротивлении контура R:

Ток в контуре  в данном случае (рис. 2.11, а) определяется как

и , следовательно,

Из последнего выражения и выражения для  получим:

Учитывая, что   и ,

окончательно получим

,

где  коэффициент включения контура.

Следовательно, резонансное сопротивление контура при «нёполном» включении всегда меньше, чем при обычном. Аналогично для случая подключения к части емкостной ветви (рис.2.11,б) можно получить:

Колебательные контуры находят широкое применение в различных устройствах радиотехники (генераторы, усилители, приемные устройства и др.). Узкая полоса пропускания контура позволяет выделить из множества сигналов требуемые сигналы определенной частоты.

Два контура называются связанными, если энергия переходит из одного контура в другой. Контур, питающийся от генератора, является- первичным, а контур, получающий энергию от первичного - вторичным. Связь между контурами может осуществляться с помощью общего активного сопротивления или с помощью, общего магнитного или электрического поля. Это основные виды связи между контурами, т.е. связь через общий магнитный поток (индуктивная или трансформаторная, автотрансформаторная, звеньевая); емкостная связь с подошью общего электрического поля (внутренняя и внешняя); гальваническая связь через общее активное сопротивление и смешанная связь (сочетание ранее названных).

Рассмотрим систему связанных контуров на примере трансформаторной связи.

Отношение коэффициента взаимной индукции M и индуктивностей катушек  и  (рис.2.12) называют степенями связи и выражают как:

;

Рис. 2.12. Контуры, связанные через общий магнитный поток (трансформаторная связь).

Среднее геометрическое из. степеней связи называют коэффициентом связи и обозначают

Умножив числитель и знаменатель в этом выражении на ω получаем

.

Заменяя ω М на , а  и  на   и  получаем общее выражение для коэффициента связи, пригоднее для любого вида связи между контурам:

Коэффициент связи показывает, какую долю составляет э.д.с. наведенная во вторичном контуре, от предельно возможной. Он может принимать значения от 0 до 1 (или от 0 до 100%). Изменение коэффициента связи при трансформаторной связи достигается изменением расстояния между катушками, что изменяет коэффициент возможной индукции М.

Воздействие вторичного контура на первичный выражается в том, что в первичном контуре в своз очередь наводится э.д.с, направленная навстречу напряжению генератора, создающего ток в первичном контуре. Это уменьшает ток в первичном контуре. Чем больше связь между контурами, тем больше тек во вторичном контуре и тем меньше ток в первичном.

Уменьшение тока в первичном контуре эквивалентно увеличению в нем активного сопротивления. Физически это объясняется тем, что энергия, подводимая от генератора к первичному контуру расходуется не только в нем, но частично передается и во вторичный контур. Условно можно говорить о том, что вторичный контур как бы вносит в первичный дополнительное «вносимое сопротивление». Введение этого понятия удобно для расчетов, хотя, естественно, не отражает физической сути явления, т.к. никакое реальное сопротивление в контур не вносятся. С помощью вносимых сопротивлений систему связанных контуров можно заменять одним эквивалентным контуром, в котором сопротивления   и  заменяют воздействие вторичного контура на первичный (рис.2.13):

Рис.2.13. Схема эквивалентного контура, заменявшая два связанных контура.

Еще раз подчеркнем, что это только расчетный прием.

Для генератора сопротивления, вносимые в первичный контур, как  бы заменяют вторичный контур. Очевидно, что мощность, поступающая во вторичный контур, равна мощности, выделяемой на .вносимом сопротивлении.

Для получения максимальной мощности во вторичном контуре, что имеет место при максимальном токе з нем, используется настройка контуров в резонанс. В системе связанных контуров различают несколько видов резонанса.

Первый частный резонанс достигается настройкой только первичного контура Бели перестраивать первичный контур по частоте, не меняя связи со вторичным (например, изменяя емкость  при трансформаторной связи) можно на определенной частоте  добиться равенства по абсолютной величине   и . Поскольку эти составляющие противоположна по знаку, реактивная составляющая второго сопротивления будет равной 0 и ток  достигает максимума (рис.2.14). Одновременно максимума достигает и ток .

   

Рис.2.14              Рис.2.15.

Второй частный резонанс достигается настройкой только вторичного контура, например, емкостью  при трансформаторной связи. Когда полное сопротивление вторичного контура на частоте  станет чисто активным, ток  достигнет максимума. Увеличение тока  приводит к росту э.д.с, индуцируемой этим током в первичном контуре, а следовательно, к увеличению вносимого сопротивления и уменьшению тока  в первичном контуре (рис.2.15).

Максимумы тока  достигаемые при первом и втором частном резонансах, не является предельными, т.к. в этих случаях связь между контурами подбиралась произвольно. Максимальная передача мощности во вторичный контур возможна только при определенном оптимальном значений этой связи. Как известно из электротехники,  условием максимальной передачи мощности является равенство сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления генератора. Для связанных контуров это соответствует ■ равенству активного сопротивления, вносимого в первичный контур и его собственного aактивного сопротивления. Кроме этого, остается в силе условие первого частного резонанса - равенство по абсолютной величине реактивного вносимого сопротивления и собственного реактивного сопротивления первичного контура.

Одновременное удовлетворение обоих условий достигается при сложном и полном резонансах.

Сложный резонанс может быть достигнут при настройке одного из контуров с одновременным подборов оптимальной, связи. Практически при этом приходится выполнять несколько повторных, регулировок, постепенно приближаясь к оптимуму.

Более удобно настраивать контуры в полный резонанс. При этом вначале настраивают первичный контур в резонанс с частотой генератора при отключенном вторичном контуре. Затем при очень слабой связи настраивают в резонанс вторичный контур (практически на ту же частоту) и, наконец, увеличивают связь до получения максимального значения тока  во вторичном контуре. Недостатком настройки является необходимость иметь три органа регулировки вместо двух, но трудоемкость настройки значительно меньше, чем при сложном резонансе.

Следует указать, что полный резонанс достигается при минимально возгонной связи, которая носит название критической связи. Сложный резонанс  требует большей связи между контурами.

Резонансные кривые связанных контуров определяются не только их добротностью, но и коэффициентом связи. Рассмотрим наиболее простой и в основном применяемый на практике случай, когда оба контура одинаковы.

При критической связи и частоте генератора, равной собственной частоте контуров  имеет место полный резонанс и ток  во вторичном контуре достигает предельно возможной величины (рис.2 16).

Рис. 2.16. Вид резонансных кривых связанных контуров в зависимости от коэффициента связи.

При изменении частоты генератора контуры расстраиваются, увеличиваются их реактивные сопротивления и ток  уменьшается.

При связи, меньшей критической, резонансная кривая имеет —: аналогичную форму, но ток  уже не достигает предельного значения, т.к. вносимое активное сопротивление  теперь меньше активного сопротивления  первичного контура и условие максимальной, передачи мощности не соблюдается.

.При связи большей критической на частоте генератора  ток во вторичном контуре тоже меньше предельного. Как и в предыдущем случае, , только теперь  При изменении частоты генератора расстройка вторичного контура приводит к увеличению его сопротивления, что уменьшает вносимое сопротивление. На определенных частотах  и  частотах связи наступает равенство  и ток во вторичном контуре достигает предельного значения. При одинаковых контурах в этом случае соответствующие реактивные сопротивления (и ) также равны, но противоположны по знаку т.е. имеет место сложный резонанс. На частотах, меньших чем «медленная» частота связи  и больших, чем «быстрая» , ток во вторичном контуре убывает . Резонансная кривая имеет в этом случае два максимума.

Частоты связи можно определить по следующей приближенной формуле:

где K- коэффициент связи.    

Полоса пропускания связанная: контуров заdbсит от их добротности и коэффициента связи.

При очень малой связи полоса пропускания меньше , так как в этом случае одновременно расстраиваются оба контура, . При критической связи полоса достигает значения  . При дальнейшем. увеличении связи полоса расширяется еще больше и достигает максимальной ширины при достижении впадиной между двумя • максимумами уровня 0,707 от от максимума. В этом случае полоса пропускания  (рис.2.17).

Рис.2.17 Полоса пропускания связанных .контуров.

По, сравнению с одиночным контуром- система связанных контуров обладает определенными преимуществами. Полоса пропускания может регулироваться в широких пределах. При этом можно получить полосу, одинаковую с одиночным контуром при значительно большей добротности контуров, что позволяет приблизить форму резонансной кривой к прямоугольной. Иногда для этого прибегают к небольшой взаимной расстройке контуров. Благодаря этим свойствам, связанные контуры находят широкое применение в радиотехнике.

3. Экспериментальная установка и методика измерений

Схемы, исследуемые в данной, работе, показаны на рис.3.1 и рис. 3.2.

Рис.3.1. Схема исследования последовательного и параллельного колебательных контуров

Pиc.3.2. Схема исследования связанных контуров

При исследовании последовательного колебательного контура генератор синусоидалъного сигнала подключается так, как показало на рис. 3.1. С помощью лампового или цифрового вольтметра снимается напряжение  на любой реактивном элементе схемы,  например катушки индуктивности. По полученным данным строится амплитудно- частотная характеристика контура: 

 или

Используя двухлучевой осциллограф, снимаем сдвиг фаз между входным напряжением и напряжением на индуктивности (что то же самое, что  сдвиг фаз между током и напряжением) фазово- частотную характеристику.

Воспользовавшись переключателями , , можно изменять характеристики исследуемого контура. При снятия АЧХ и ФЧХ для качественного построения графика необходимо снимать не менее 20 точек.

Для исследования параллельного колебательного контура подключите генератор и проволочную перемычку так, как показано пунктиром на рис. 3.1.

Ток в контуре в этом случае можно определить по падению напряжения .на активном сопротивлении (в этом случае из измерений исключается положение переключателя  нулевым сопротивлением). Измеряя; его с помощью лампового вольтметра, можно построить АЧХ:

или

Методика исследования связанных контуров (рис. 3.2) вытекает из приведенной теории. Поскольку связанные контуры идентичны, то при одинаковых положениях ручек регулировки переменных конденсаторов  и (т.е. при их одинаковых емкостях) резонансные частоты их одинаковы. При слабой связи между контурами (подвижные катушки индуктивности максимально раздвинуты) определите их резонансную частоту. Сдвиньте катушки вплотную. На генераторе установите частоту  несколько меньшую резонансной. Изменяя емкость , добейтесь первого частотного резонанса. Измерение токов в контурах проводите по падению напряжений на резисторах  и , измеряемых ламповым вольтметром. Первый частный резонанс фиксируется по максимальному току в первичном контуре. Снимите АЧХ, соответствующую первому частному резонансу. Для этого, изменяя частоту генератора, снимите по 10- 12 значений токов  и  ив каждую сторону от частоту  (т.е. всего 20 -.25 измерений). При каждом значений частоты поочередно измеряйте падение напряжения на. сопротивлениях  и , подключая к ним вольтметр. Для удобства, снимая АЧХ, можете заполнять таблицу, следующего вида:

Установив частоту , несколько большую резонансной, конденсатор  в первоначальное положение; конденсатором  добейтесь второго частного резонанса Он фиксируется по максимальному току  ( а, значит по падению напряжения  на резисторе ). Снимите АХЧ, соответствующую второму частотному резонансу, по аналогии со снятием АЧХ для первого частотного резонанса. По методике, описанной в теории, настройте контур в полный резонанс, что соответствует критической связи между контурами, Напомним, что сдвигая катушки индуктивности, вы увеличиваете связь между контурами, а раздвигая- уменьшаете. Таким образом увеличив связь между контурами, можно добиться сложного резонанса. В этом случае, снимая АЧХ, вы снимаете зависимость только (рис.2.16). Во всех случаях при снятии, АЧХ напряжение, подводимые к контуру контролируется и поддерживается одинаковым по амплитуде. Контроль возможен с помощью осциллографа.

4. Упражнения

  1.  Снять амплитудно- частотную характеристику последовательного контура при различных параметрах R, С (различные положения переключателей  и ). Комбинации R, C определяются преподавателем. Всего построить 6 АЧХ
  2.  Снять фазо- частотную характеристику колебательного контура при любой комбинации R, C и L по своему выбору. Построить одну ФЧХ.
  3.  Снять АЧХ параллельного контура при различных R, C. Построить 4 АЧХ.
  4.  Проанализировать полученные кривые, сделать выводы о влиянии на характеристики контуров параметров R, C и L. Вычислить в различных опытах L, Q, δ, полосу пропускания либо аналитически, либо на построенных АЧХ.
  5.  Снять и построить амплитудно – частотные характеристики, связанных контуров в следующих режимах:
    •  первом частном резонансе:
    •  втором частном резонансе:
    •  полном резонансе (связь критическая):
    •  сложном резонансе (связь больше критической):
    •  при связи меньше критической.

(Всего 5 АЧХ)

5. Контрольные вопросы по УИРС

1. Какая электрическая цепь является колебательным контуром? В чем отличие реального колебательного контура от идеального?

PAGE  21


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

39924. Пошук знань 93 KB
  Інструменти для корпоративних масивів Отже на жорстких дисках окремих компютерів або на серверах в корпоративних мережах накопичуються величезні масиви документів навігація в яких із зрозумілих причин утруднена. Для забезпечення комфортності роботи із такими масивами документів зазвичай намагаються класифікувати розподілити їх по тематичних папка або каталогах. Поряд з пошуком великого значення набувають завдання угрупування тематично близьких документів автоматичного реферування перекладу виявлення ключових понять проведення...
39925. Що таке WEB 2.0 350.5 KB
  0 Усього лише декілька років тому цього терміну не існувало в природі зараз пошукова система Google видає мільйони посилань на документи де згадується поняття Web 2. Він пророчив WiFi пошукову систему Google і книжковий магазин mzon при цьому студенти які зробили Yhoo пропонували купити у них цей сайт за мільйон але О'Рейллі поскупився. Google Ще недавно це була просто фантастична success story і саме яскраве досягнення доткоміндустрії а зараз взагалі невідомо як до неї ставитися: ще трохи і Google все охопить. Google випустив...
39926. СЕМАНТИЧНИЙ ВЕБ 122 KB
  Тому подальший розвиток Internet багато вчених повязують з концепцією Семантичного Web Semntic Web яка багато в чому завдяки уніфікації обміну даними імовірно дасть можливість інтегрувати в Internet навіть обєкти реального світу Концепцію Семантичного Web висунув Тім БернерсЛі один з основоположників World Wide Web і голова консорціуму W3C на міжнародній конференції XML2000 що відбулася у 2000 році у Вашингтоні. В процесі реалізації концепції Семантичного Web отримали широкий розвиток синтаксичні методи представлення інформації...
39927. Соціальні мережі 100.5 KB
  З цієї зачатковою нейромережі виріс колосальний коллаборативный інтерфейс обєднуючий всю цивілізацію механізм здібний до пізнання і відчуття могутніший ніж всі попередні винаходи. Але не тільки: Інтернет виступив майданчиком на якому люди об'єднані в тісні взаємодіючі мережі змогли користуючись лише віртуальними сервісами змінити реальність. Іншими словами віртуальне нарешті вийшло за межі комп'ютерної мережі і стало реальним знайшло відчутні риси політичну потужність здатну управляти реальністю.
39928. Блог 235.5 KB
  Підтримка російського WordPress. Тут ви знайдете найсвіжішу версію російського WordPress. Форум підтримки російського WordPress. Розсилка Використовуєм WordPress для створення свого сайту .
39929. Вікіпедія – модель обміну знаннями 48.5 KB
  Проте ситуація склалася набагато краще причому не тільки для окремо узятої Вікіпедії але і для модного тренда в цілому.0 то завжди називають вікі – це один з його елементів. Кінець 80 – х років минулого століття вважають початком розробки першої в світі вікітобто тоді коли Каннінгем працював над проектом HyperCrd.
39930. НОВИННІ ІНФОРМАЦІЙНІ ПОТОКИ В ІНТЕРНЕТ 45.5 KB
  Найпоширеніший формат отримав назву RSS що означає Relly Simple Syndiction Rich Site Summry хоча спочатку він називався RDF Site Summry. Спочатку RSS створювався компанією Netscpe для порталу Netcenter як один з перших XMLдодатків але потім став використовуватися на багатьох інших сайтах. Живі журнали що працюють в Інтернет використовують RSS як інструменту оперативного представлення своїх оновлень. Специфікації окремих версій формату RSS приведені на таких Webсторінках: RSS 0.
39931. Загальна характеристика масовоінформаційної діяльності 144.5 KB
  Професіональної а не професійної тобто комунікації яка відбувається не у певній професійній сфері а на високому рівні майстерно як належить професіоналові знавцю правил спілкування й мовлення. Отже передбачається що ви після вивчення цієї дисципліни та багатьох інших протягом 45 років маєте стати висококваліфікованими фахівцями з питань масової комунікації. Як бачимо ідея єдності об єднання зв язку зі спільнотою є визначальною для поняття комунікації або спілкування.
39932. ПРАВОВІ ЗАСАДИ ДІЯЛЬНОСТІ УКРАЇНСЬКИХ МАС-МЕДІА 142.5 KB
  Нормою стали дотації і спонсорські вкладення у ЗМІ за так зване інформаційне забезпечення ангажованість видань і телерадіопрограм порушення етичних норм серед журналістів. Основна частина населення країни близька до того що незабаром буде позбавлена доступу до друкованого слова а отже і до інформації про соціальноекономічне політичне і духовне життя України про події за рубежем. Крім того у декларації зазначається що “згідно зі ст. 19 Загальної декларації прав людини започаткування підтримка та зміцнення незалежної...