Исследование колебательных контуров

С внутренней емкостной связью

Цель работы: экспериментально исследовать связанные контуры с внутренней емкостной связью и изучить характер колебательного процесса в контуре при изменении частоты следования импульса.

Приборы и принадлежности: кассета ФПЭ-13/12, магазин емкостей, источник питания, генератор низкочастотный, осциллограф С1-73.

Описание установки

Исследовать электрические колебания в связанных контурах можно с помощью осциллографа, подключённого согласно схеме (рисунок 13.6).

X1

X2

VD1

R1

R2

C2

C1

L1

L2

Cсв

ПИ

X3

X4

X5

Рисунок 13.6 – Схема установки

Принцип работы установки заключается в получении электрических колебаний в связанных контурах, имеющих одинаковые параметры в условиях их балансировки емкостной связью. Кассета ФПЭ-13 содержит два колебательных контура (R₁ = R₂ = R = 82 Ом, L₁ = L₂ = L = 80 ± 2 мГн, С₁ = С₂ = С = 10000 ± 20 пФ) и плату преобразователей импульсов (ПИ), на вход которой подается от генератора синусоидальное напряжение не более 3 В. Амплитуда прямоугольного импульса на входе ПИ не более 11,5 В.

Контуры L₁C₁ и L₂C₂ через Х₃, Х₄ соединяются внутренней ёмкостной связью. Для отсечки сигнала во время паузы от первичного контура L₁C₁ в цепь питания включён диод VD1. В промежутках между прямоугольными импульсами возбуждаемые в контуре затухающие колебания через внутреннюю емкостную связь (50-80 пФ) передаются в контур L₂C₂, где накладываются на собственные колебания. На экране осциллографа, подключённого к гнёздам Х₅, Х₆, отображается периодическое возрастание и убывание амплитуды затухающих колебаний. Перемычка П позволяет подать синусоидальные колебания непосредственно в контур (X₁,X₂).

Ход работы

Упражнение 1. Изучение биений в связанных контурах при различных емкостях связи

1 Установите напряжение генератора сигналов U = 2 В, частоту ν = 200 Гц, а емкость магазина емкостей С = 4·10^-2 мкФ.

2 Получите на экране осциллографа устойчивую картину биений в контуре 2.

3 Измерьте число N полных колебаний, умещающихся между двумя соседними минимумами. Данные занесите в таблицу 13.1.

4 Проведите измерения для других значений емкости от 4·10^-2 до 0,4 мкФ. Результаты запишите в таблицу 13.1.

5 По формуле рассчитайте емкость колебательного контура для всех измерений. Найдите среднее значение и сравните его с истинным, указанным на кассете.

Упражнение 2. Измерение сопротивления связанных контуров по затуханию биений.

1 Установите напряжение генератора сигналов U = 2 В, а емкость магазина емкостей С = 4·10^-2 мкФ.

2 Получите на экране осциллографа устойчивую картину биений (рисунок 12.4).

3 Измерьте амплитуды трех соседних максимумов биений и запишите результаты измерений.

4 Измерьте время .

5 Вычислите общее сопротивление колебательного контура по формуле для каждой пары значений А (порядок максимума). При расчете используйте значение емкости С, полученное в упражнении 1. Найдите среднее значение сопротивления.

Таблица 13.1 – Результаты измерений

С12, мкФ
N
С, мкФ

Тема 14