Объект и средства исследования

При сборке колебательных контуров используются катушка индуктивности и магазин ёмкостей. Питание контуров осуществляется от генератора синусоидальных сигналов. Ток на входе колебательного контура определяется косвенным методом – измерением напряжения на измерительном резисторе с известной величиной сопротивления. В качестве измерительного резистора используется магазин сопротивлений. Напряжения измеряются с помощью цифрового мультиметра.

Рабочее задание

1. Собрать последовательный колебательный контур, включив на вход контура измерительное сопротивление величиной 50 Ом
(рис. 3.1) На вход электрической цепи подключить генератор синусоидального напряжения.

Рис. 3.1

2. Установить емкость С = 0,5 мкф. Включить генератор сигналов. Установить на входе колебательного контура максимально возможное напряжение (ручка «регулирование сигнала» ГС до упора по часовой стрелке). Изменяя частоту входного сигнала, настроить колебательный контур в резонанс напряжений. Значение резонансной частоты f₀ записать в табл. 3.1.

Таблица 3.1

f, Гц	Uвх, В	Uк, В	UС, В	UИ, В	I, мА
f0 =   fн =   fв =

Установить на входе колебательного контура напряжение U_вх = 3 В. Измерить значения напряжений на катушке индуктивности U_к, конденсаторе U_С и измерительном сопротивлении U_и. Величины напряжений занести в табл. 3.1. Значение тока в контуре I (I = U_и/R_и)

_5. Экспериментально найти значения нижней и верхней граничных частот f_н и f_в, при которых ток в контуре I = 0,1 I _рез.

6. (или U_и = 0,1 U_и рез.). Повторить измерения п. 2 при f_н и f_в, результаты измерений занести в
табл. 3.1.

4. По результатам пп. 2 и 3 методом засечек построить векторные диаграммы токов и напряжений при частотах f_0, f_н и f_в.

5. Собрать параллельный колебательный контур, на входе контура включить измерительное сопротивление величиной R_и = 2 кОм.
(рис. 3.2). На вход электрической цепи подать напряжение с генератора синусоидального напряжения.

Рис. 3.2

5. Установить емкость С = 0.5 мкф. Включить генератор сигналов, установить на входе колебательного контура напряжение U_вх = 1 В. Настроить колебательный контур в резонанс токов, изменяя частоту входного сигнала (добиваясь наименьшего тока, потребляемого от ИП, т.е. наименьшего U_и). Данные измерений занести в табл. 3.2. В две последующие строчки таблицы записать частоты генератора соответсвенно больше и меньше на 100гц резонансной частоты f рез. Рассчитать токи в ветвях с катушкой и ёмкостью (см. методические указания) и записать их в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Частота, Гц	Токи, А
Iк	Iс	Iи
f рез.=
f <fpeз=
f >fрез=

По данным табл. 3.2 построить векторные диаграммы.

Методические указания

1. О настройке последовательного контура в резонанс напряжений можно судить по наибольшему току в электрической цепи (т.е. по наибольшему U_и).

2. О настройке колебательного контура в резонанс тока можно судить по наименьшему току входной цепи контура.

3. При построении векторной диаграммы параллельного контура токи I_к и I_С следует рассчитать. Параметры катушек L1, R1 или L2, R2 даны на стенде. Зная параметры катушки можно определить: Zк и I_к = U_вх/Z_к; ток I_С определяется
по формуле , где С = 0,5 мкф, а значение f берется из таб.3.2 Считая I_C опережающим входное напряжение на угол π/2, построить векторные диаграммы методом засечек. Задаёмся на диаграмме вектором U_вх, откладываем относительно U_вх ток I_С, а затем, зная I_к и I, достраиваем треугольник токов: из конца вектора тока I_С делаете засечку радиусом равным току I_к, а из начала координат делаем засечку радиусом равным I. Две дуги пересекутся в одной точке, которая и будет вершиной треугольника тока.