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

47306. Основы обороны государства 807.2 KB
  Россия – одна из крупнейших стран мира, имеющая богатые исторические и культурные традиции. Ее экономический, научно–технический и военный потенциал, уникальное географическое положение на Евразийском континенте позволяют Российской Федерации играть важную роль в современном мире.
47307. Анализ производственной деятельности ОАО «Уссурремтехснаб» 1.19 MB
  В процессе выполнения сельскохозяйственных работ детали и узлы машин изнашиваются. Износ деталей вызывает простои машин из-за технических неисправностей и нарушение агротехнических сроков. Снижается качество работы, падает производительность и увеличиваются расходы на содержание машин.
47308. Обзор диагностических аппаратов медицинского назначений 438 KB
  Большое значение в медицине имеет развитие микропроцессорной техники. Это однокристальные системы, ориентированные на использование в функциях управления разными приборами контроля. Количество микроконтроллеров, выпускаемых сегодня, почти в 10 раз превышает количество традиционных микропроцессоров (МП).
47310. Разработка программного обеспечения для автоматизации учета договоров купли-продажи новых автомобилей в автосалоне 509 KB
  В случае утраты покупателем документа, удостоверяющего право собственности на транспортное средство или номерной агрегат, продавец обязан по заявлению владельца и предъявлению им паспорта или другого документа, его заменяющего, выдать новый документ с пометкой "дубликат" с указанием серии, номера и даты ранее выданного документа
47311. ПОДГОТОВКА КЕРАМИЧЕСКИХ ПЛИТОК К УКЛАДКЕ. СОРТИРОВКА КЕРАМИЧЕСКИХ ПЛИТОК 2.69 MB
  ПОДГОТОВКА КЕРАМИЧЕСКИХ ПЛИТОК К УКЛАДКЕСОРТИРОВКА КЕРАМИЧЕСКИХ ПЛИТОК Состав технологических операций. Сортировка плиток по размерам калибровка цвету и оттенку качеству лицевой поверхности; выбраковка дефектных плиток. Укладка отсортированных плиток в контейнеры или ящикикассеты. Шаблоны и приспособления для сортировки плиток.
47313. Электроснабжение элитного коттеджного поселка 3.9 MB
  Объектом электроснабжения является элитный коттеджный поселок, общей площадью 0,183 км2, располагающийся в Московской области РФ. Поселок состоит из 59 коттеджей и 5 общественных зданий. Коттеджный поселок относится к III категории надежности электроснабжения. Электроснабжение осуществляется от распределительного устройства (РУ) 10кВ подстанции
47314. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЕДЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОММЕРЦИИ НА ОАО «РОСТЕЛЕКОМ» С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ 3.52 MB
  Целью дипломной работы является анализ эффективности применения информационных систем для осуществления электронной коммерции на примере ОАО «Ростелеком»