Исследование резонансных явлений в параллельном колебательном контуре 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Исследование резонансных явлений в параллельном колебательном контуре



Цели работы: исследовать резонансные свойства параллельного колебательного контура, питаемого генератором напряжения; резонансные свойства параллельного колебательного контура, питаемого генератором тока; научиться экспериментально определять параметры контура: полосу пропускания, добротность и входное сопротивление при резонансе токов.

Подготовка к выполнению лабораторной работы

 

1 Изучить по [2] тему «Резонанс токов».

2 Подготовить ответы на вопросы самопроверки.

3 Подготовить бланк отчета (см. раздел «Содержание отчета»).

4 Решить задачу:

В параллельном колебательном контуре: L=30 мГн; R=100 Ом; Uвх=3 В; значение емкости конденсатора С равно номеру записи студента в учебном журнале (в нФ). Определить резонансную частоту fo, характеристическое сопротивление и добротность колебательного контура.

 

Вопросы для самопроверки

 

1 Дайте определение параллельного колебательного контура.

2 Запишите условие резонанса токов.

3 Чему равен угол сдвига фаз «φ» в момент резонанса токов?

4 Запишите свойства параллельного колебательного контура при резонансе токов.

5 Поясните, почему резонанс в параллельном колебательном контуре называется резонансом токов.

6 Запишите формулу эквивалентной добротности параллельного колебательного контура. Для какой схемы контура она существует?

4.7 Какой вид имеет зависимость Zвх = F(f) для последовательного и параллельного колебательных контуров?

8 Как можно расширить полосу пропускания параллельного колебательного контура?

9 Поясните, как зависит эквивалентная добротность и полоса пропускания параллельного колебательного контура от величины внутреннего сопротивления источника.

10 Как можно настроить параллельный колебательный контур в резонанс?

 

Аппаратное и программное обеспечение

 

1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).

2 Графический манипулятор мышь.

3 Программа Electronics Workbench 5.0.

 

Порядок выполнения работы

 

1 Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам самопроверки.

2 Получить инструктаж по технике безопасности.

ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие устройств заземления.

3 Включить персональный компьютер, для этого:

3.1 Включить рабочую станцию компьютерной сети с помощью сетевого переключателя на системном блоке «Power».

3.2 Наблюдать загрузку компьютера.

3.3 Войти в программу Electronics Workbench 5.0. Получить изображение стандартного окна программы.

6.4 Собрать схему проведения исследований (рисунок 6.1). Для этого из библиотек программы достать необходимые элементы. Необходимый элемент переносится из каталога на рабочее поле движением мыши при нажатой левой кнопке, после чего кнопка отпускается.

После того, как все необходимые элементы будут вызваны из библиотек, производится соединение их выводов проводниками. Для соединения необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия – подтверждение правильности соединения. Аналогично включить все элементы схемы.

Рисунок 6.1-Схема исследования параллельного колебательного контура при питании от источника напряжения

 

В данной схеме используются:

V1, V2 – вольтметры (показывают действующее значение напряжения); А – амперметр (показывает действующее значение тока); G – генератор сигнала (генерирует сигналы различной частоты и длительности синусоидальной, треугольной и прямоугольной форм).

4.1 Установить значения L, C, R согласно п.4 раздела «Подготовка к выполнению лабораторной работы». Чтобы установить значение элемента, надо два раза щёлкнуть левой клавишей мыши по изображению элемента и поменять его значение в раскрывшемся окне с помощью мыши. Нажать «OK», окно закроется, значение элемента изменится.

4.2 Установить в вольтметрах и амперметре режим измерения переменного тока. Для чего щёлкнуть мышью два раза по изображению элемента и в раскрывшемся окне выбрать режим (Mode) – АС (переменный ток).

5 Исследовать резонансные свойства параллельного колебательного контура при питании от источника напряжения.

6.5.1 Щёлкнуть два раза на изображение генератора. Установить режим генерации синусоидальных импульсов, нажав на изображение синусоидальных импульсов в раскрывшемся окне лицевой панели генератора.

5.2 Установить частоту (frequency) равную резонансной частоте данного контура (см.п.4 раздела «Подготовка к выполнению лабораторной работы» – fo), амплитуду (amplitude) , длительность импульса (duty cycle) 50% от периода, постоянную составляющую (offset) сигнала на выходе генератора равную нулю, изменяя эти данные в окошках напротив параметров в раскрывшемся окне лицевой панели генератора.

5.3 Включить режим анализа схемы, щелкнув манипулятором мышь на изображение I включателя, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.

5.4 Нажать манипулятором мышь надпись «Pause» на панели инструментов, остановив анализ построения программой временных диаграмм, или отключить формирование сигналов, нажав левой клавишей манипулятора мышь на изображение 0 в правом верхнем углу окна.

5.5 Записать в таблицу 6.1 значение резонансной частоты fo, Uвх (входное напряжение) – показания вольтметра V1; Uвых (напряжение на выходе) – показания вольтметра V2; значение тока в цепи I – показания амперметра.

 

Таблица 6.1 – Экспериментальные и расчетные данные исследований параллельного колебательного контура при питании от источника напряжения

 

Uвх = В

Результаты измерений Результаты вычислений
f, кГц Uвых, В I, мкА Zвх, кОм Остальные величины
fo -3 кГц=       fгр1 = fгр2 = П = Q =
fo -2 кГц=      
fo -1 кГц=      
fo=      
fo +1 кГц=      
fo +2 кГц=      
fo +3 кГц=      

 

5.6 Изменяя частоту генератора в разные стороны от резонансной частоты, снять показания приборов V1, V2, A (Uвх, Uвых, I). Результаты измерений занести в таблицу 6.1.

5.7 Для каждой частоты рассчитать модуль входного сопротивления колебательного контура Zвх=Uвх/I. Результаты вычислений занести в таблицу 6.1. Построить графики зависимостей I = F(f), Zвх = F(f), Uвых = F(f). Определить по графику Zвх = F(f) граничные частоты и полосу пропускания. Рассчитать добротность параллельного колебательного контура.

6 Исследовать резонансные явления параллельного колебательного контура при питании от источника тока.

6.1 Собрать цепь, представленную на рисунке 6.2. Кроме сопротивления резистора R2=1 кОм, в цепь включается большое сопротивление R1=Ri =100 кОм. В такой цепи окажется режим, близкий к режиму источника тока. Ток в неразветвленной цепи будет практически оставаться неизменным из-за большого сопротивления R1.

 

Рисунок 6.2-Схема исследования параллельного колебательного контура при питании от источника тока

 

6.2 Исследовать характеристики колебательного контура при питании от источника тока. Изменяя частоту в разные стороны от резонансной, аналогично пп. 5.1 – 5.7, снять показания приборов и результаты измерений занести в таблицу 6.2.

 

Таблица 6.2 Экспериментальные и расчетные данные исследований параллельного колебательного контура при питании от источника тока

 

Uвх = В

Результаты измерений Результаты вычислений
f, кГц Uвых, В I, мкА Uвых/Uвых о Остальные величины
fo -3 кГц=       fгр1 = fгр2 = П = Q =
fo -2 кГц=      
fo -1 кГц=      
fo =      
fo +1 кГц=      
fo +2 кГц=      
fo +3 кГц=      

 

6.3 Вычислить для каждой частоты отношение Uвых/Uвых о (Uвыхо – значение выходного напряжения на резонансной частоте). Построить график зависимости Uвых/Uвых о = F(f). Определить по графику граничные частоты и полосу пропускания. Рассчитать добротность колебательного контура.

7 Показать результаты выполнения работы преподавателю.

8 Выключить оборудование.

9 Составить отчет по работе.

 

Содержание отчета

 

1 Наименование и цель работы.

2 Решение задачи по пункту 3.4.

3 Схемы исследований (рисунок 6.1, рисунок 6.2).

4 Результаты измерений и вычислений (таблицу. 6.1 и 6.2).

5 Графики зависимостей I = F(f), Zвх = F(f), Uвых = F(f), Uвых/Uвых о = F(f) при питании от источника напряжения и источника тока.

6 Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).

7 Выводы по работе.

 

Контрольные вопросы

 

1 Как надо изменить схему включения параллельного колебательного контура, чтобы он начал обладать избирательностью по напряжению?

2 Как изменяется ток параллельного колебательного контура при питании от источника напряжения и почему?

3 Нарисуйте входную АЧХ параллельного колебательного контура.

4 Как изменяется ток параллельного колебательного контура, если контур питается от источника тока?

 

Содержание зачета

Студент должен знать ответы на контрольные вопросы; должен уметь проводить измерения, предусмотренные заданием по лабораторной работе, анализировать результаты измерений.

 

Литература

 

1 Карлащук В. И. Электронная лаборатория на IBM PC – М.: Солон-Р, 1999. – С. 151 – 152.

2 Китаев В. Е. Электротехника с основами промышленной электроники – М. – Высшая школа, 1985. – С. 224 – 232.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-10; просмотров: 344; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.208.168.232 (0.018 с.)