УПРАЖНЕНИЯ. 1. Соберите электрическую цепь по схеме, изображенной на рис

1. Соберите электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 5.

Рис.5 Рабочая схема для получения амплитудно-резонансных характеристик.

Внешнее напряжение задается в исследуемый контур с сопротивления ,которое вместе с образует нагрузку многодиапазонного генератора синусоидального сигнала «ГЗ-56/1», , . Напряжение на них подаётся с выходных гнёзд генератора " " и " ". Величина сопротивления выбрана малой по сравнению с суммарным активным сопротивлением колебательного контура, так что в используемой установке фактически реализована схема, показанная на рис. 1, которая была исследована нами теоретически. В качестве переменного сопротивления используйте магазин сопротивлений «МСР-60М», в качестве конденсатора -магазин ёмкостей «Р-544».

2.ИЗМЕРЕНИЕ РЕЗОНАНСНОЙ ЧАСТОТЫ

Установите значение , .Опытным путём, пользуясь вольтметром или осциллографом, следует выбрать поддиапазон генератора, включающий резонансную частоту. Делается это следующим образом: если в области резонанса плавно изменять частоту генератора в сторону увеличения (или уменьшения), то амплитуда сигнала на экране осциллографа и величина показаний вольтметра сначала растут. Достигают максимального значения в момент резонанса, а затем начинают уменьшаться. Резонанс должен находиться в приделах от до . Определив частоту собственных колебаний контура , запишите ее в тетрадь. За ее значение принимается частота колебаний генератора, на которой амплитуда колебаний достигает максимального значения. На шкалах генератора всегда указывается частота . Замечание: при сборке колебательного контура необходимо учесть, что при следующей схеме подключения магазина емкостей начальная емкость магазина составляет . Таким образом, емкость между зажимами магазина 1-2 равняется набранному значению емкости плюс .

3.ИЗМЕРЕНИЕ ДОБРОТНОСТИ КОНТУРА ПО ОТНОШЕНИЮ НАПРЯЖЕНИЯ В РЕЗОНАНСЕ.

Установив , , выполнить следующие процедуры. Настройте резонансную частоту контура. Пользуясь ступенчатым переключателем «ГЗ-56/1» («пределы шкалы вольтметра. Ослабление dВ») и ручкой плавной регулировки «Рег. Выхода», установите показания вольтметра «ВЗ-38» на значение .

Если показания вольтметра будут зависеть от места положения окружающих установку предметов, то старайтесь считывать показания приборов в одних и тех же условиях, чтобы параметры, вносимые в контур, всегда были одинаковыми. (Будет ли уменьшаться влияние окружающих предметов на параметры схемы при увеличении емкости контура ? Почему?)

Внимание! Установив амплитуду внешнего воздействия на контур (амплитуды напряжения на сопротивлении ), во всех последующих измерениях поддерживайте её неизменной при изменениях частоты, емкости, сопротивления. Запишите показание измерительного прибора «ГЗ-56/1» и следите за тем, чтобы оно было одним и тем же при всех измерениях. В случае необходимости регулировки амплитуды генератор восстанавливайте его. Отсоедините входные клеммы вольтметра «ВЗ-38» от магазина емкостей и подключите вольтметр к источнику сигнала в контуре - сопротивлению . Измерьте и запишите в тетрадь значение напряжения . Вычислите добротность контура .Оцените ширину резонансной кривой . После этого подсоедините вольтметр к конденсатору колебательного контура.

4. ИЗМЕРЕНИЕ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ (АЧХ).

Для контура , изучите и измерьте зависимость амплитуды напряжения на конденсаторе от частоты (не менее десяти точек на каждом склоне резонансной кривой). Больше точек надо брать на тех частотах, где имеется самая сильная зависимость , т. е. вблизи частоты (). Аналогичные зависимости снимите также для значений и . Данные занесите в таблицу:

ТАБЛИЦА 1

, тВ	,	, тВ	,	, тВ	,

Замечание: Если в процессе измерения возникнет необходимость изменения пределов измерения вольтметра «ВЗ-38» или чувствительности осциллографа, то проверьте, совпадают ли измерения на разных напряжениях при одной и той же частоте. Отсутствие такого совпадения может свидетельствовать о том, что входной импеданс вольтметра или осциллографа сравним с импедансом подключенной к нему цепи. В этом случае следует воздержаться от переключения пределов измерения, чтобы данная АЧХ целиком формировались контуром с фиксированными параметрами .

Во всех измерениях АЧХ достаточно ограничиться интервалом частоты, где .

5.ОБРАБОТКА АЧХ.

По данным таблицы 1 постройте графики АЧХ для трёх значений на одном листе миллиметровой бумаги так, чтобы ось была общей для всех трёх зависимостей. По оси абсцисс откладывайте значения частот. Для удобства анализа полученных результатов и в целях экономии бумаги для каждого графика выберите свой масштаб частот:

Вычислите значения добротностей по ширине резонансной кривой , вычислите для и согласно п. 3. Заполните

Таблицу 2.

ТАБЛИЦА2

Соответствует ли значение резонансной частоты формуле ?

Совпадают ли значения , измеренные разными способами? Зависит ли и от ? Объясните полученные Вами результаты.

6.ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОТЕРЬ НА ФОРМУ АЧХ.

В контуре с ёмкостью, при которой добротность максимальна (по данным измерений в п. 4), по очереди введите сопротивления .

Для каждого из них измерьте зависимость амплитуды напряжения на конденсаторе от частоты . Данные занесите в таблицу 3.

ТАБЛИЦАЗ

7. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ПО ВЛИЯНИЮ ПОТЕРЬ НА АЧХ.

По данным таблиц 1 и 3 постройте графики АЧХ для четырех значений () на одном листе миллиметровой бумаги так, чтобы ось ординат была общей. По оси абсцисс откладывайте значения частоты.

Двумя способами рассчитайте . Заполните таблицу 4.

ТАБЛИЦА 4

Совпадают ли значения , измеренные разными способами? Зависит ли и от при малых и больших ? Соответствует ли значение резонансной частоты формуле ?

На каких частотах потери почти не влияют и, наоборот, влияют наиболее сильно на форму АЧХ? Объясните полученные результаты.

8.РАСЧЁТ ИНДУКТИВНОСТИ КАТУШКИ.

Эксперименты, проделанные нами в предыдущих упражнениях, позволяют вычислить величину . По известной величине емкости (лучше взять или ) и значению резонансной частоты определите величину индуктивности катушки колебательного контура , воспользовавшись формулой

(23)

Значение индуктивности определите и другим способом: так как (см. (20)),то

(24)

Сравните результаты, полученные по формулам (23), (24). Оцените относительную погрешность для .