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

50327. Определение кинематических характеристик по стробоскопическим фотографиям 246.5 KB
  Ошибкой измерения называется разность: Погрешность ∆Xэто количественная мера неизвестной экспериментатору ошибки ∂x.Отсчета и округления Относительная погрешность измерения: или б Погрешность прямых измерений nго количества наблюдений случайное отклонение результата iго измерения от среднего. средняя квадратичная погрешность отдельного наблюдения. Если то это наблюдение промах средняя квадратная погрешность всей серии n ...
50328. Повышение технического и организационного уровня производительности 190 KB
  Чтобы их реализовать, каждое предприятие должно иметь чёткую систему внутрифирменного планирования, которая формирует не только рациональную производственную структуру предприятия и его организационно
50329. Процесс выявления ошибок в практике учёта и контроля расчетов с дебиторами и кредиторами в коммерческой организации 104.31 KB
  Проанализировать нормативную и теоретическую базу по теме исследования; Рассмотреть особенности учёта с дебиторами и кредиторами в коммерческих организациях; Выявить ошибки, которые могут возникать при ведении учёта расчётов с дебиторами и кредиторами; Разработать рекомендации способствующие совершенствованию учёта и контроля расчётов с дебиторами и кредиторами.
50331. Цветоводство. Сведения о цветочных растениях 23.05 MB
  Книга «Цветоводство» написана с целью оказать посильную помощь производственникам, работающим по зеленому строительству. Учитывая широкие пределы темы, автор главное свое внимание сосредоточил на вопросах техники выращивания цветочных растений, на вопросах их ассортимента и в значительно меньшей степени коснулся общих вопросов цветоводства, так как их разрешение читатель может найти в богатой растениеводческой литературе, и русской и переводной, выпущенной за последние годы Сельхозгизом. В книге получил свое отражение и заграничный опыт культуры цветов, который частично может быть использован в цветоводстве СССР. Основной материал книги ориентирован на климатические условия средней полосы СССР.