Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 27
Нижегородский Государственный Технический Университет.
Лабораторная работа по физике №2-27. Исследование электрических колебаний
.
Выполнил студент Группы 99 – ЭТУ
Наумов Антон Николаевич
Проверил:
Н. Новгород 2000г.
Цель работы:
экспериментальное исследование собственных и вынужденных колебаний тока и напряжения на элементах в колебательном контуре; измерение параметров контура: индуктивности
L
, сопротивления
R
, добротности
Q
; исследование прохождения синусоидального тока через
LCR
-цепь.
Теоретическая часть.
Рисунок 1.
Уравнение, которому удовлетворяет ток I в колебательном контуре (рис.1) с подключенным к нему генератором синусоидальной ЭДС e
=
e
0
×
cos
w
t
имеет вид: где: Общее решение неоднородного линейного уравнения (1): где: I
0
- амплитуда вынужденных колебаний тока. Dj
-
разность фаз между ЭДС и током. Собственные колебания:
Если b2
<w0
2
, то есть R<2× За характерное время Если b2
³w0
2
, то w¢ - мнимая частота, и колебания представляют собой апериодический процесс. Вынужденные колебания:
c течением времени первый член в формуле (2) обращается в ноль и остается только второй, описывающий вынужденные колебания тока в контуре. При совпадении частоты ЭДС с собственной частотой контура (w=w0
), амплитуды колебаний тока и напряжения UR
0
на резисторе максимальны. Большой селективный отклик колебательной системы на периодическое внешнее воздействие называется резонансом
. Экспериментальная часть.
Результаты эксперимента:
Задание 1.
Исследование зависимости амплитуды вынужденных колебаний от частоты (резонансная кривая).
Исходные данные:Uвых
=200 мВ, eЭФ
=200 мВ. f
Î[180;300] кГц. Расчеты необходимых величин: 1. Строим график зависимости ,где w1
и w2
- значения частот на уровне Из экспериментального графика Исследование зависимости разности фаз между ЭДС и током в контуре.
Из экспериментального графика Dj=F(f
) получаем: f
0
=218 кГц. Сравнивая полученные результаты с результатами из предыдущего опыта видно, что различие в величинах w0
и L незначительны. Можно сделать вывод, что при резонансной частоте XL
»XC
и величина импеданса цепи минимальна. Рисунок 2.
Задание 2.
Исследование собственных электрических колебаний.
На данном рисунке представлена форма затухающих колебаний напряжения UC
на конденсаторе, полученная с помощью осциллографа. Изображение совпадает с теоретическим графиком. Из графика: Т=2×2,4×10-6
с - период колебаний. t=2×3,8×10-6
с - время релаксации. Задание 3.
Исследование прохождения синусоидального тока через
LCR
- цепь
.
Построим график U0ВЫХ
=F(f
). Резонансная частота из графика равна: f
0
=220 кГц. R=50 Ом, f
=2 МГц. Погрешности измерений.
Задание 1.
1) Погрешностьf
0
:f
определяли на частотомере 2) Погрешность L: 3) Погрешность Q: 4) Погрешность R: eR
=5% DR=3,1Ом 5) Погрешность XL
: 6) Погрешность XC
: 7) Погрешность b
: Вывод:
на этой работе мы экспериментально исследовали собственные и вынужденные колебания тока и напряжения на элементах в колебательном контуре; измерили параметры контура: индуктивности
L
, сопротивления
R
, добротности
Q
; исследовали прохождение синусоидального тока через
LCR
-цепь.
|