ЛР4
.docxМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ»
Лабораторная работа №6
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСА НАПРЯЖЕНИЙ
Вариант №3
Исполнитель:
|
|
||||
студент группы |
1Д81 |
|
Федяева Л.В. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Руководитель:
|
|
||||
доктор ф.м.н. |
|
Новиков С.А.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Томск 2020
Цель работы. Исследование резонанса в цепи с последовательным соединением катушки индуктивности и конденсатора при изменении частоты источника питания.
Схемы электрических цепей
Рис. 6.1.
Программа работы
Снимем показания приборов при замкнутом ключе
Таблица 6.1
Показания приборов |
Результаты расчета |
|||||||||
U |
I |
|
Z |
R |
XL |
L |
CРЕЗ |
|
Q |
|
В |
А |
град |
Ом |
Ом |
Ом |
Гн |
Гц |
Ом |
– |
|
100 |
0.7492 |
72.3 |
133.476 |
40.581 |
127.157 |
0.405 |
25.033*10-6 |
127.157 |
3.133 |
|
По результатам измерений определяем параметры катушки индуктивности:
Z
= 
=
133,476
Ом
X = 
=
127.157
Ом
L = 
=
0.405
Гн
Вычисляем резонансную емкость, характеристическое сопротивление и добротность резонансной цепи:
15.71*104
=
127.157
Ом;
3.133
Разомкнем ключ и снять показания приборов при пяти различных значениях емкости: С = СРЕЗ, два значения С < СРЕЗ, и два значения С > СРЕЗ.
Таблица 6.2
U |
C |
I |
UC |
UK |
|
В |
мкФ |
А |
B |
В |
град |
100 |
8.344 |
0.395 |
149.1 |
52.77 |
-81.11 |
16.69 |
1.37 |
258.1 |
182.9 |
-58.35 |
|
25.03 |
2.492 |
312.7 |
332.4 |
-2.153 |
|
33.38 |
1.922 |
180.8 |
256.4 |
37.08 |
|
41.17 |
1.542 |
117.6 |
205.7 |
50.33 |
Рассчитаем ток в цепи и напряжения на элементах схемы для
трех режимов из п. 4 (С < СРЕЗ, С = СРЕЗ, С > СРЕЗ). Угол сдвига фаз вычислить по формуле arctg(X/R)
Таблица 6.3
U |
C |
XC |
X |
Z |
I |
UC |
UL |
UR |
UK |
|
В |
мкФ |
Ом |
Ом |
Ом |
мА |
В |
В |
В |
В |
град |
100 |
8.344 |
381.471 |
-254.3 |
257.53 |
0.388 |
148.13 |
49.38 |
15.8 |
51.83 |
-80,93 |
25.03 |
127.157 |
0 |
40.581 |
2.464 |
313.34 |
313.3 |
100 |
328.9 |
0 |
|
41.17 |
76.294 |
50.86 |
65.07 |
1.537 |
117.25 |
195.4 |
62.4 |
205.1 |
51,42 |
Построим графики зависимостей (С) и I(С) по данным табл. 6.2.
Рис. 6.2 - графики зависимостей (С) и I(С)
Строим векторные диаграммы mI = 100 А/см; mU = 1 В/см
Рис. 6.3. Векторная диаграмма для C = 8.344 мкФ
Рис. 6.4. Векторная диаграмма для C = 25.033 мкФ
Рис. 6.5. Векторная диаграмма для C = 41.17 мкФ
Сравним результаты расчёта и эксперимента.
Значения Показания, мкФ |
Опыт |
Расчёт |
||||
I |
UC |
|
I |
UC |
|
|
А |
В |
град |
А |
В |
град |
|
8.334 |
0.395 |
149.1 |
-81.11 |
0.388 |
148.13 |
-80.93 |
25.03 |
2.492 |
312.7 |
-2.153 |
2.464 |
313.34 |
0 |
41.17 |
1.542 |
117.6 |
50.33 |
1.537 |
117.25 |
51.42 |
Выводы: исследовали резонанс в цепи с последовательным соединением катушки индуктивности и конденсатора при изменении частоты источника питания; построили векторные диаграммы; при сравнении результатов опыта и результатов расчёта значения равны, с учетом малых погрешностей.