Данченко О.П., учитель физики (гимназия №2 г. Хабаровск)
Принадлежности: звуковой генератор, катушка индуктивности, емкостная батарея (известной емкости), вольтметр, миллиамперметр.
Целью работы является: исследования зависимости полного сопротивления (импеданса) в цепи переменного тока от частоты, построение резонансной кривой и нахождение по ней резонансной частоты, активного сопротивления цепи и индуктивности катушки.
ТЕОРИЯ: При последовательном подключении в цепь с переменным электрическим током катушки индуктивности (реальная катушка всегда имеет активное сопротивление) и емкости получается последовательно соединенная R-L-C цепь. При последовательном соединении постоянным параметром цепи будет электрический ток. Напряжение на емкости и индуктивности будут сдвинуты относительно тока UL=ILcos(t+2), UC=I/C*cos(t-2). Этот сдвиг фаз удобно рассматривать на векторной диаграмме, представленной на рисунке. Из рисунка видно, что сдвиг фаз между током и напряжением на активном сопротивлении катушки R составляет 0, на индуктивности L +2, а на емкости С -2. Из графика видно, что сдвиг фаз между напряжениями на индуктивности UL и емкости UC составляет , то есть, находится в противофазе. Результирующее напряжение определяется разностью: UL-UC и при равенстве этих напряжений по модулю общее напряжение на реактивных сопротивлениях равно нулю. В этом случае все падение напряжения источника тока приходится на активное сопротивление R (напряжение на индуктивности и емкости могут быть в этом случае во много раз больше, но их сумма равна нулю). Такое состояние системы называют резонансом. При резонансе сопротивление схемы минимально и равно активному сопротивлению катушки. График зависимости полного сопротивления цепи Z от частоты представлен на графике. Значения сопротивления определяют по формуле Ома Z=U/I . Так как при резонансе реактивные сопротивления равны, значения индуктивности можно выразить из формулы 1/с=L; L =1/2C, где резонансная частота, определенная из графика. 
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ: Установку собирают согласно предложенной схеме (катушка представлена в виде активного и индуктивного сопротивления). Последовательно катушки подключают известную емкость. Измерительные приборы представлены вольтметром и миллиамперметром. Звуковой генератор должен иметь диапазон от 20 до 20000 гц и напряжение выхода порядка 20в.
Задание.
Соберите установку, согласно чертежу.
Заполните предложенную таблицу:
| (гц.) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ( гц.) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| U (в) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| I (А) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Z (Ом) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Xc=1/ (Ом) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По данным таблицы постройте график зависимости полного сопротивления цепи от циклической частоты колебания. По графику определите:
Резонансную частоту. (При необходимости повторите измерения в точках, близких к резонансу.)
Активное сопротивление катушки.
Индуктивность катушки.
Напишите вывод.
Другие работы по теме:
Исследование цепи переменного тока
Лабораторная работа Цель работы: Изучение явления резонанса в цепи переменного тока. Проверка закона Ома для цепи переменного тока. Оборудование: стенд для исследования явлений в цепи переменного тока, генератор переменного тока ГЗ –109 (генератор звуковой), вырабатывающий переменный ток с частотой 20 – 20 000 Гц, т. е. в «звуковом» интервале частот, магазин сопротивлений, мультиметр.
Простые цепи синусоидального тока
МЭИ (ТУ) Филиал в городе Смоленске Кафедра ТОЭ Лабораторная работа Простые цепи синусоидального тока Группа : ОЭС-09 Бригада : № 10 Студент: Бабурченков М. А.
Электромагнетизм
Министерство Образования Российской Федерации Балтийский Государственный Технический Университет им. Д. Ф. Устинова «ВОЕНМЕХ» учебная дисциплина:
Вынужденные электромагнитные колебания
Вынужденными колебаниями называют такие колебания, которые вызываются действием на систему внешних сил, периодически изменяющихся с течением времени. В случае электромагнитных колебаний такой внешней силой является периодически изменяющаяся э.д.с. источника тока.
Колебательный контур
Цель работы: исследовать АЧХ и ФЧХ последовательного и параллельного колебательного контура, определить резонансную частоту, найти добротность последовательного контура.
Резонансные явления в простейших электрических цепях
Исследование асинхронного трехфазного двигателя с фазным ротором. Схема последовательного и параллельного соединения элементов для исследования резонанса напряжений. Резонанс напряжений, токов. Зависимость тока от емкости при резонансе напряжений.
Параметры электрических аппаратов
Примеры решения задач по электрическим аппаратам 1. Определить длительно допустимую величину плотности переменного тока для бескаркасной цилиндрической катушки индуктивности, намотанной медным проводом диаметром d = 4мм. Изоляция провода хлопчатобумажная без пропитки, число витков катушки w = 250, остальные необходимые размеры даны на рис. 1.
Теоретические основы электротехники
Определение токов в ветвях и напряжение на конденсаторе во время переходного процесса в данной схеме, графики зависимости этих величин от времени. Вебер-амперная характеристика нелинейной индуктивности. Магнитный поток и индукция в участках цепи.
Теоретические основы электротехники
Министерство образования и науки Украины Донбасский государственный технический университет Кафедра “Теоретические основы электротехники” КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ №2
Меры электрических величин Измерительные трансформаторы тока
Вопрос №1 Что вы знаете об эталонах и мерах электрических величин? Средства измерения, обеспечивающие воспроизведение и хранение единицы с целью передачи ее размера другим средствам измерения и выполненное по особой спецификации, называется эталоном.
Электрический импеданс
Импедансом называется отношение комплексной амплитуды напряжения гармонического сигнала, прикладываемого к двухполюснику, к комплексной амплитуде тока, протекающего через двухполюсник.
Устройство головок громкоговорителей
Широкое распространение головок громкоговорителей электродинамической системы, прямого излучения с коническим или купольным диффузором. Внешний вид головки и принцип действия. Определение входного сопротивления головки, его зависимость от частоты.
Катушки индуктивности, дроссели и трансформаторы
Индуктивность – физическая величина, характеризующая магнитные свойства электрической цепи. Природа индуктивности, классификация катушек индуктивности. Схема замещения, основные и паразитные параметры. Стабильность катушек без сердечника и их особенности.
Дроссель помехоподавляющий
Расчет удельной электромагнитной нагруженности сердечника, активного сопротивления и падения напряжения в обмотке, количества витков в катушке, наружного и внутреннего диаметров магнитопровода с целью конструирования помехоподавляющего дросселя.
Оконечный каскад однополосного связного передатчика
Расчет оконечного каскада передатчика и цепи согласования с антенной. Составление структурной схемы РПУ. Выбор структурной схемы передатчика и транзистора для выходной ступени передатчика. Расчет коллекторной и базовой цепи, антенны, параметров катушек.
Колебательный контур усилителя промежуточной частоты
Проектирование колебательного контура усилителя промежуточной частоты. Трансформация напряжений, токов, активных, реактивных проводимостей. Расчет катушки индуктивности, электрических, конструктивных параметров. Описание конструкций по сборочному чертежу.
