2799

Определение частоты тока с помощью струны

Лабораторная работа

Физика

Определение частоты тока с помощью струны Цель работы. Осуществление механического резонанса, усвоение методики экспериментального определения частоты переменного тока. Краткое теоретическое обоснование: Натянутая струна совершает колебания, если...

Русский

2013-01-06

59.5 KB

20 чел.

Определение частоты тока с помощью струны

Цель работы.

Осуществление механического резонанса; усвоение методики экспериментального определения частоты переменного тока.

II.Краткое теоретическое обоснование:

Натянутая струна совершает колебания, если ее каким − либо образом вывести из состояния равновесия, а затем предоставить самой себе. Такие колебания называются свободными или собственными колебаниями. Если пренебречь сопротивлением воздушной среды, то колебания струны обусловлены действием только упругой силы и в этом приближении они являются гармоническими.

Очевидно, параметры колебательного движения струны будут зависеть от силы натяжения, геометрических размеров и природы материала струны. Например, для определения частоты можно получить формулу

ν = 1 / Ld • √ F / πρ

где ν - частота; F - сила натяжения струны; L,d,p - соответственно длина, диаметр сечения, плотность материала струны. Как видно из формулы, частота собственных колебаний струны зависит от силы натяжения, длины и диаметра поперечного сечения струны и плотности материала.

Собственные колебания с течением времени затухают. Но при наличии периодически действующей вынуждающей силы они переходят в вынужденные незатухающие колебания.

В этой работе вынужденные колебания струны получают, с помощью электромагнита. Электромагнит питается от городской сети переменным синусоидальным током и устанавливается под натянутой стальной струной, как показано на рисунке. Очевидно, частота вынуждающей силы в этом случае равна удвоенной частоте переменного тока. Это объясняется тем, что за один период переменного тока электромагнит два раза намагничивается и два раза размагничивается. Поэтому за один период переменного тока струна два раза притягивается к электромагниту и два раза отпускается.

Когда частота собственных колебаний струны равна удвоенной частоте переменного тока, амплитуда колебаний струны сильно возрастает. Это явление называется резонансом. Таким образом, плавным изменением длины струны можно создать условие для резонанса. Математически это условие выражается равенством ν = 2 • f, где f - частота переменного тока. Отсюда легко получить формулу для определения частоты переменного тока

f = ½ • Ld • √ P / πρ

III.Рабочие формулы и единицы измерения.

Lср. = ∑ Li / n        f = ½ • Ld • √ P / πρ      

d = 0,0003 м, ρ = 7800 кг / м3

IV.Схема установки.

Установка, схема которой приведена на рисунке, смонтирована на оптической скамье. Она состоит из электромагнита Э, двух подвижных стоек К1 и К2, блока Б, груза Р и стальной струны. Струна одним концом защемлена к элементу скамьи, натягивается грузом Р через блок Б.

V.Измерительные приборы и принадлежности.

  1.  микрометр [мм]
  2.  линейка [мм].

VI.Результаты измерения.

Номер опыта

Нагрузка Р, H

Длина

Частота f, Гц

L1, м

L2, м

L3, м

L4, м

1

9,8

2

19,6

3

29,4

VII. Черновые записи и вычисления.

VIII. Основные выводы.

Осуществили механический резонанс и усвоение методики экспериментального определения частоты переменного тока


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22340. Преобразователи частоты (ПЧ) 264 KB
  Преобразователи частоты ПЧ Преобразователи частоты предназначены для переноса спектра радиосигнала из одной области радиочастотного диапазона в другую. Рисунок Перенос спектра сигнала преобразователем частоты Обобщенная структурная схема ПЧ приведена на рисунке 2. ПЧ состоит из нелинейного элемента НЭ смесителя фильтра промежуточной частоты ФПЧ и гетеродина Г. Рисунок 2 Структурная схема преобразователя частоты Смеситель можно представить шестиполюсником на который подаются напряжения преобразуемого сигнала uC и гетеродина...
22341. Детекторы радиосигналов 676.5 KB
  Амплитудные детекторы Амплитудный детектор устройство на выходе которого создается напряжение в соответствии с законом модуляции амплитуды входного гармонического сигнала. Если на входе АД действует напряжение ивх модулированное по амплитуде колебанием с частотой F то график изменения этого напряжения во времени и его спектр имеют вид показанный на рисунке 2а. Напряжение на выходе детектора ЕД рисунок 2б должно меняться в соответствии с законом изменения огибающей Uвх входного напряжения ивх. Таким образом напряжение на выходе АД...
22342. Прием цифровых сигналов при наличии шумов 191 KB
  Модуляция несущей происходит в передатчике и параметры модулированного сигнала полностью определяются выбранным методом модуляции и возможностями элементной базы. Ситуация усложняется еще тем что все параметры среды распространения сигнала определяются только статистически и в значительной степени приближенно. Функциональные схемы приемника цифровых сигналов Для высокочастотного сигнала типовой приемник имеет функциональную схему супергетеродина т.
22343. Синхронизация гетеродина приемника с несущей частотой 112.5 KB
  Вовторых применение оптимального фильтра максимизирующего отношение сигнал шум принятого сигнала также требует снятие отсчетов в строго определенные моменты времени. Эта необходимость возникает в том случае когда в приемнике используется когерентное детектирование ВЧ сигнала. Следовательно несущая и тактовая частоты должны быть восстановлены непосредственно в приемнике из принятого сигнала или получены от того же самого передатчика в виде опорного пилотсигнала. Параметры принятого сигнала Передаваемый и принимаемый сигналы...
22344. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ РАДИО. ОСНОВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛА В РАДИОПРИЕМНОМ ТРАКТЕ 71.5 KB
  ОСНОВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛА В РАДИОПРИЕМНОМ ТРАКТЕ Краткая история возникновения радио Свою историю радио начинает с экспериментов Герца по проверке уравнений Максвелла. Поэтому в радиоприемном тракте необходимо решать задачи: выделения полезного сигнала из смеси его с помехами; выделения модулирующей функции; выделения передаваемой информации из модулирующей функции и ее преобразование к удобному для дальнейшего использования виду. Решение перечисленных задач в радиоприемном тракте осуществляется с помощью следующих функций:...
22345. Основные архитектуры РПТ. Шумовые характеристики, динамический диапазон 431.5 KB
  Как и в квадратурном смесителе здесь используется пара идентичных смесителей на которые помимо РЧ сигнала подается сигнал с гетеродина в квадратуре. Сигналы в I и Q каналах содержат полную информацию об огибающей входного сигнала и могут быть обработаны в соответствующим образом построенном демодуляторе. В приемнике прямого преобразования наличие рассогласования в цепях смесителя и ФНЧ не ведет к ухудшению селективности а лишь к некоторому искажению полезного сигнала что зачастую не имеет никакого значения при приеме цифровых данных....
22346. Входные каскады РПТ. Высокочастотные фильтры, УРЧ 247.5 KB
  С точки зрения минимизации вносимых приемником шумов следовало бы в качестве первого каскада использовать малошумящий усилитель МШУ имеющий максимальный коэффициент усиления и минимальный коэффициент шума. Современные МШУ имеют коэффициент шума до 0. В диапазоне частот 450 мГц МШУ имеет коэффициент шума 2. Суммарный коэффициент шума в последовательном включении МШУ фильтр рассчитывается по 1.
22347. Непрерывность функций комплексной переменной 468 KB
  Если то функция называется непрерывной в точке . Иными словами: непрерывна в точке если для любого сколь угодно малого существует положительное число такое что 2 для всех удовлетворяющих неравенству 3 короче . Геометрически это означает что для всех точек лежащих внутри круга с центром в точке достаточно малого радиуса соответствующие значения функции изображаются точками лежащими внутри круга с центром в точке сколь...
22348. Интегрирование функций комплексной переменной 1.52 MB
  кривая с выбранным направлением движения вдоль нее и на ней функция комплексной переменной fz. Если C кусочногладкая а значит спрямляемая кривая а fz кусочнонепрерывная и ограниченная функция то интеграл 1 всегда существует. Если функция fz аналитична в односвязной области D то для всех кривых C лежащих в этой области и имеющих общие концы интеграл имеет одно и то же значение. fz аналитическая функция.