Лабораторная работа №6. Резонанс токов

6.1 Цель работы

Экспериментальное исследование резонансных свойств параллельного колебательного контура.

6.2 Подготовка к работе

6.2.1 Повторить раздел курса ТЭЦ “Резонанс в электрических цепях. Резонанс токов”.

Ответить на вопросы.

6.2.2 В каких электрических цепях возникает резонанс токов?

6.2.3 При каком условии в электрической цепи возникает резонанс токов?

6.2.4 Рассчитать резонансную частоту f₀ и добротность Q параллельного колебательного контура (без потерь и с потерями).

6.2.5 Построить частотные характеристики параллельного колебательного контура B_L(w); B_C(w); B(w)=B_L(w)-B_C(w).

6.2.6 Нарисовать кривые модулей входного сопротивления Z_вх(f) и входного тока I(f) в зависимости от частоты.

6.2.7 Рассчитать характеристическое сопротивление параллельного колебательного контура?

6.2.8 Как рассчитать ток на входе параллельного контура при резонансе?

6.2.9 Построить векторную диаграмму токов параллельного контура при резонансе.

6.2.10 Построить графики I(f), I_L(f), I_C(f), Z_вх(f), j_ZВХ(f).

6.2.11 При каких значениях сопротивлений R₁ и R₂ возможен резонанс токов в параллельном колебательном контуре с потерями.

6.3 Порядок выполнения работы

6.3.1 Собрать цепь по схеме (рисунок 6.1). Установить напряжение на входе 3-5В. Параметры элементов выбираются согласно варианту задания (таблица 6.1).

Рисунок 6.1

Таблица 6.1

№ варианта	L, мГн	С, мкФ	R,Ом
		0,02
		0,03
		0,04
		0.05
		0,03
		0,04

6.3.2 Изменяя частоту входного напряжения от 0,2 f₀ до 2,5 f₀, снять зависимости I(f), I_L(f), I_C(f). Результаты занести в таблицу 6.2.

Таблица 6.2

f,Гц	I,мА	IL,мА	IC,мА	Zвх,Ом	вх, град.	Uвх,В

Из экспериментальных данных определить резонансную частоту f₀. По мере приближения к резонансной частоте входное сопротивление параллельного контура станет возрастать, а ток в неразветвлённой части цепи уменьшаться.

6.3.3 Для исследования параллельного колебательного контура с потерями собрать схему (рисунок 6.2). Сопротивления R₁ и R₂ подобрать так, чтобы R₁<r, R₂ <r или R₁>r, R₂ >r.

6.3.4 Изменяя частоту входного напряжения снять зависимости I(f), I₁(f), I₂(f).

6.3.5 Рассчитать резонансную частоту f_р и определить её экспериментально. Найти частоты f₁ и f₂, при которых ток I в неразветвлённой цепи увеличивается в 1,41 раз. Результаты занести в таблицу 6.3.

Таблица 6.3

f,Гц	I,мА	I1,мА	I2,мА	Zвх,Ом	Uвх,В

Рисунок 6.2

6.4 Обработка результатов экспериментов

6.4.1 По экспериментальным данным (таблица 6.2) определить резонансную частоту f₀. Рассчитать значения входного сопротивления Z_вх при изменении частоты. Построить кривые I(f), I_L(f), I_C(f), Z_вх(f), j_ZВХ(f) и сравнить с теоретическими кривыми.

6.4.2 По экспериментальным данным (таблица 6.3) определить резонансную частоту и сравнить с расчётной. Построить графики зависимости I(f), I₁(f), I₂(f). Рассчитать значения входного сопротивления Z_вх при изменении частоты. Построить кривую Z_вх(f).

6.4.3 Определить полосу пропускания и добротность параллельного контура. Определить эквивалентное сопротивление R_экв параллельного контура при резонансе.

6.4.4 Построить векторные диаграммы при резонансе для электрических цепей (рисунки 6.2,6.3), используя экспериментальные данные (таблицы 6.2, 6.3).

6.4.5 Рассчитать также активные мощности, потребляемые контурами.