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

10308. Фихте Иоганн немецкий философ и общественный деятель 14.79 KB
  Фихте Иоганн немецкий философ и общественный деятель представитель нем. классического идеализма. Родился в крестьянской семье. Учился в университете Лейпцига. Под влиянием событий Великой французской революции Ф. написал работу посвященную защите свободы мысли. Вслед
10309. Фридрих Шеллинг 11.72 KB
  Фридрих Шеллинг оказался своеобразным связывающим звеном между философией Канта идеями Фихте. В центре его философских размышлений оказывается задача построить единую систему познания истины в частных областях. Все это реализуется в его “натурфилософииâ€. Основн...
10310. Формування стратегії розвитку туристичної дестинації «Подільські Товтри» 2.55 MB
  Розкити сутність понять «дестинація», «екологічна дестинація», «стратегія»; Визначити теоретичні основи формування стратегії розвитку туристичної дестинації; Сформулювати систему оціночних показників для визначення привабливості дестинації; Здійснити комплексний аналіз туристичного потенціалу дестинації «Подільські Товтри»; Визначити передумови для створення стратегії розвитку дестинації «Подільські Товтри»...
10311. Эпоха эллинизма 12.39 KB
  Эллинизм охватывающий период от завоеваний Александра Македонского до падения западной Римской Империи характеризует собой последующую античную философию. Сохранив многое из античной классики Эллинизм по существу завершил ее. Исходные принципы заложенные великими ...
10312. Давид Юм - философ английского Просвещения 15.5 KB
  Давид Юм философ английского Просвещения критиковал религиозный и философский догматизм который заложился в сознании людей. Он был философомскептиком антирационалистом. Юм известен своей мыслью о том что не существует объективной причинной связи вещей.Когда мы на
10313. Язык и мышление, их взаимосвязь 42.75 KB
  Язык и мышление Язык главная из знаковых систем человека важнейшее средство человеческого общения способ осуществления мышления. Человек единственной существо моделирующее внешний мир при помощи знаковых систем. В любом человеческом сообществе люди реагиру...
10314. Функции культуры 26 KB
  Функции культуры Основная человекотворческая Человек живет не в природе а в культуре. В ней он сам себя познает. Здесь есть и моменты миропонимания формирования воспитания и социологизации человека. Иначе она еще называется преобразующей функцией поскольку освое
10315. Категории диалектики. Законы диалектики 30 KB
  Категории диалектики общие понятия отражающие наиболее существенные закономерные связи и отношения реальности. Можно сказать что философские категории воспроизводят свойства и отношения бытия в максимально общем виде. Регулируя реальный процесс мышлени они в ходе е
10316. Общество - это продукт совметной историчсекой деятельности дюдей 18.99 KB
  Общество это продукт совместной исторической деятельности людей совокупность общественных связей отношений и компонентов особый тип надындивидуальной и надприродной системной организации. Общество представляет собой специфическую систему включающую множество э...