42516

Определение частоты переменного тока методом резонанса

Лабораторная работа

Физика

Оборудование: сонометр регулятор напряжения ЛАТР источник постоянного тока В412 реостат на 30 Ом набор грузов соединительные провода. Сущность резонансного метода определения частоты переменного тока состоит в следующем. Если по струне пропустить постоянный ток то он будет взаимодействовать с магнитным полем электромагнита и на струну будет действовать сила Ампера направление которой зависит от направления магнитного поля им тока и определяется по правилу левой руки.

Русский

2013-10-30

60.5 KB

5 чел.

Лабораторная работа № 18

определение частоты переменного тока методом резонанса

Цель работы: изучить метод резонанса, определить частоту переменного тока.

Оборудование: сонометр, регулятор напряжения ЛАТР, источник постоянного тока В4-12, реостат на 30 Ом, набор грузов, соединительные провода.

18.1. Краткие теоретические сведения

Известно, что частота собственных колебаний струны выражается соотношением

                                    (18.1)

где l − длина струны; F − сила натяжения струны; m − масса единицы длины струны.

Если на струну воздействовать с частотой, равной собственной частоте, то струна начнёт резонировать, что проявляется в резком возрастании амплитуды колебаний.

Сущность резонансного метода определения частоты переменного тока состоит в следующем. Исследуемый переменный ток протекает через катушку электромагнита. Струну располагают так, чтобы она проходила через зазор сердечника электромагнита (рис. 18.1).

Если по струне пропустить постоянный ток, то он будет взаимодействовать с магнитным полем электромагнита, и на струну будет действовать сила Ампера, направление которой зависит от направления магнитного поля им тока и определяется по правилу «левой руки». Поскольку магнитное поле электромагнита меняется с частотой переменного тока, то направление силы Ампера будет меняться с этой же частотой, следовательно, струна начинает совершать колебания. Амплитуда колебаний резко возрастает, если собственная частота колебаний струны совпадает с частотой переменного тока. Задача экспериментатора состоит в том, чтобы, меняя силу натяжения струны F и её длину l, добиться наступления резонанса. В этом случае собственная частота колебаний струны, определяемая (18.1), будет равна искомой частоте переменного тока. Натяжение струны создаётся грузом, положенным на чашу весов сонометра

                                     (18.2)

где ,  − масса соответственно груза и чаши сонометра.

Длина струны регулируется с помощью подвижных деревянных призм. Наступление резонанса фиксируется визуально по увеличению амплитуды колебаний струны.

Напряжение переменного тока, подаваемого на электромагнит, не должно превышать 60 В. Сила тока, протекающего по струне, должна быть не более 0,5 А.

Справочные данные для массы единицы струны и массы чаши сонометра указаны на сонометре.

18.2. Порядок выполнения работы

  1.  Установить на чашку сонометра груз 200 г.
  2.  Подключить электромагнит сонометра к регулятору переменного напряжения (ЛАТРу).
  3.  Регулятор напряжения подключить к сети переменного тока.
  4.  Струну  через реостат подключить к источнику постоянного тока (В4-12).
  5.  Передвигая деревянные призмы, добиться наступления резонанса, т.е. максимального увеличения амплитуды колебаний струны.
  6.  Измерить расстояние l между призмами.
  7.  Изменить нагрузку на чашку сонометра (400 г, 600 г) и снова перемещая призмы, добиться наступления резонанса. Измерить расстояние l между призмами.
  8.  По (18.1) определить частоту переменного тока.
  9.  Определить среднюю частоту. Оценить погрешность.

Контрольные вопросы и задания

  1.  Что такое переменный ток?
  2.  Какие характеристики переменного тока вы знаете? Дать их определения.
  3.  В чём состоит явление резонанса? При каких условиях он наступает?
  4.  Объяснить, что понимают под силой Ампера. Определить направление силы Ампера, действующей на струну сонометра в произвольный момент времени.
  5.  Что такое собственная частота колебаний струны?

[3, § 177, 178; 11]

128


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21762. Планирование НОТ и внедрение планов НОТ 27 KB
  Для обеспечения эффективности производства и улучшения качества работы планируют и внедряют планы НОТ. Планы НОТ должны обеспечивать комплексность планируемых и осуществляемых мероприятий; реальность планируемых мероприятий учитывающих научную обоснованность мероприятий с использованием достижений научнотехнического прогресса; непрерывность планирования мероприятий НОТ и экономичность которая обеспечивается выбором оптимального варианта и сопоставления необходимых затрат с достигаемым эффектом от внедрения отдельных...
21763. Рудничная аэромеханика 162 KB
  Режимы движения воздуха в шахтных вентиляционных системах. Применение уравнения Бернулли к движению воздуха по горным выработкам. Основное уравнение аэростатики Аэростатика наука о равновесии газов воздуха. Одной из основных задач аэростатики является определение изменения давления неподвижного воздуха с ростом высоты или глубины а также условий равновесия находящегося в воздушной среде тела.
21764. Рудничная аэромеханика. Аэродинамическое сопротивление горных выработок и методы его расчета 1.87 MB
  Разделив в этой формуле левую и правую части выражения на площадь живого сечения потока S SM получим выражение кг м2 в котором величина Pлб SSм представляет собой лобовое сопротивление hлб; тогда окончательное выражение для подсчета величины потерь давления воздуха вызванных лобовым сопротивлением hлб = Cx кг м2 Суммарное сопротивление. Эквивалентное отверстие выработки или шахты площадь отверстия в тонкой стенке через которое при разности давлений по обе стороны стенки равной депрессии выработки или шахты проходит...
21765. Специальные вентиляционные режимы 223.5 KB
  Высокая температура в очаге пожара приводит к нагреву воздуха что вызывает нарушение вентиляции шахты в целом и отдельных ее участков изменяется дебит вентиляционных потоков и их направление. При пожарах могут применяться следующие вентиляционные режимы: неизменный по дебиту и направлению; ослабленный или усиленный по дебиту и неизменный по направлению; реверсивный в целом по шахте или на отдельных участках с изменением количества воздуха; нулевой при котором прекращается доступ воздуха к очагу пожара путем выключения вентиляторов или с...
21766. Проектирование вентиляции шахт 1.43 MB
  При проектировании вентиляции шахты решаются задачи выбора схем вентиляции участков и шахты прогноза выделений вредных газов в выработки определения расхода воздуха для вентиляции шахты проверки сечения выработок по допустимой скорости движения воздуха выбора калорифера для подогрева поступающего в шахту воздуха в зимнее время проверки устойчивости движения воздуха в выработках расчета депрессии шахты регулирования распределения воздуха по выработкам шахты выбора способа вентиляции шахты и вентилятора главного проветривания...
21767. Расчет расхода воздуха для шахты в целом 2.99 MB
  3 Расчет расхода воздуха для шахты в целом Расход воздуха для шахты в целом определяется по формуле Qш=11ΣQучΣQп.ΣQкΣQут м3 мин 1 где 11 коэффициент учитывающий неравномерность распределения воздуха по сети горных выработок; ΣQуч расход воздуха для проветривания выемочных участков м3 мин; ΣQп.в расход воздуха подаваемый к всасам ВМП для обособленного проветривания тупиковых выработок м3 мин. На газовых шахтах расход воздуха для проветривания тупиковых выработок проводимых за пределами выемочных участков кроме...
21768. Расчет количества воздуха 1.55 MB
  В соответствии с 200 ПБ проветривание шахт должно быть организовано таким образом чтобы состав скорость и температура воздуха в действующих горных выработках соответствовали требованиям настоящих Правил. Расход количество воздуха для проветривания шахт должен определяться в соответствии с руководствами инструкциями утвержденными в установленном порядке. Расход воздуха подаваемого в горные выработки должен соответствовать расчетному.
21769. Исследование спектральных характеристик систем с ШИМ c выходом по переменному току 360 KB
  Задачей работы является приобретение навыков теоретического расчета фильтров импульсно-модуляционных систем при прохождении через них сигналов с ШИМ-II
21770. Компьютерная безопасность и взлом компьютерных систем 92.5 KB
  Компьютерные преступления приобрели в странах с развитой телекоммуникационной инфраструктурой настолько широкое распространение, что для борьбы с ними в уголовное законодательство были введены специальные составы преступлений. Однако во всех странах мира отмечается лавинообразный рост компьютерной преступности