Задание 1. Снятие резонансных кривых

1. Установить переключателями магазина емкостей
С = 3∙10 ^-3 мкФ и переключателями магазина сопротивлений .

2. Используя приблизительное значение индуктивнос-
ти L = 400 мГн, рассчитать резонансную частоту контура по формуле

3. Ознакомиться с работой звукового генератора и электронного осциллографа в режиме измерения амплитуды синусоидального напряжения и получении фигур Лиссажу.

4. Подготовить приборы к работе.

4.1. Установить следующие параметры выходного напряжения звукового генератора: частота 2 кГц, величина напряжения – до 1 В.

4.2. Включить развертку электронного осциллографа с запуском от усилителя Y и установить частоту развертки, удобную для наблюдения сигналов частотой 2–16 кГц.

4.3. Усиление по оси Y электронного осциллографа установить таким, чтобы можно было измерять переменные напряжения
до 1 В.

5. Включить лабораторный стенд и приборы. Напряжение звукового генератора установить равным 0,8 В. Это значение при всех измерениях поддерживать неизменным. Получить на экране осциллографа устойчивое изображение синусоиды. Измерить амплитуду синусоидального напряжения в вольтах. Результаты измерения записать в табл. 21.1.

Т а б л и ц а 21.1

6. Измерить амплитуды при других частотах в диапазоне от 2 до 16 кГц. Частоту изменять с интервалом 1–2 кГц, вблизи резонанса (в пределах кГц) с интервалом 0,2 кГц. Результаты измерений занести в табл. 21.1.

7. Рассчитать амплитуду силы тока в колебательном контуре по формуле , где Ом. Расчет провести для каждого значения частоты, результаты вычислений записать в
табл. 21.1 в миллиамперах.

8. Установить сопротивление магазина Ом. Провести измерения (пп. 5–7), результаты записать в таблицу.

9. Снять резонансную кривую (пп. 5–7) при R = 3000 Ом.

10. Построить на одном чертеже графики зависимостей от f.

11. По графикам при и Ом найти ширину резонансной кривой (см. рис. 21.5) и рассчитать значения добротности контура по формуле

Задание 2. Определение зависимости резонансной частоты
от емкости С

1. Установить сопротивление , емкость мкФ.

2. Выключить развертку осциллографа. На экране осциллографа наблюдать эллипс (см. рис. 21.6). Изменяя частоту звукового генератора, добиться превращения эллипса в прямую, расположенную примерно под углом 45° к оси X. При необходимости изменять усиление усилителя Y. При этом частота звукового генератора равна резонансной частоте .

3. Значения и С записать в табл. 21.2.

4. Провести измерения (пп. 2 и 3) при других значениях С от до мкФ с интервалом мкФ.

5. Вычислить значения и построить график зависимости Z от С, который должен представлять собой прямую линию, проходящую через начало координат.

Т а б л и ц а 21.2

6. При построении графика учесть следующее. Точность значений емкостей, устанавливаемых на магазине емкостей, составляет 5%. Поэтому на графике следует изобразить пределы, в которых известно данное значение С, так, как показано на рис. 21.9. Затем провести прямую, не выходящую за нижние границы С (прямая 1), и прямую, не выходящую за верхние границы (прямая 2). В этих пределах должна располагаться истинная зависимость
Z = f(C).

Рассчитать значение индуктивности катушки как тангенс угла наклона прямых на графике Z = f(C):

( – по кривой 1, – по кривой 2).

Оценить погрешность определения L:

Контрольные вопросы

1. Выведите формулу зависимости амплитуды силы тока в колебательном контуре от частоты внешней ЭДС.

2. Выведите формулу для вычисления сдвига фаз с помощью фигур Лиссажу.

3. Что такое резонанс?

4. Что такое добротность колебательного контура?

5. Покажите, что резонанс токов наступает при частоте внешней ЭДС

Библиогр.: [1, 3, 4, 11].