5 семестр (вечерка) / Лаболаторные работы / Лабараторная работа №7, четвертая. Исследование резонансных явлений в простых электрических цепях / ЛР №7, 4. Исследование резонансных явлений в простых электрических цеп
.pdfФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)» Кафедра теоретических основ электротехники
ОТЧЕТ
по лабораторной работе № 7
«Исследование резонансных явлений в простых электрических цепях»
Выполнил : Попов Алексей Павлович
Группа № 9802
Преподаватель: Езеров Кирилл Сергеевич
Санкт-Петербург, 2021
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
Исследование резонансных явлений в простых электрических цепях
Работа № 7. Исследование резонансных явлений в простых электрических цепях
Цель работы: Исследование резонанса и АЧХ последовательного и параллельного колебательных контуров
Схема установки
Рис. 1. Схема установки для исследования резонанса напряжений и АЧХ контура с малыми потерями
Рис. 2. Схема установки для исследования резонанса напряжений и АЧХ контура с большими потерями
Рис. 3. Схема установки для исследования влияния емкости на характеристики контура
Основные расчетные формулы.
1. Расчетная формула для определения добротности контура
, где U – напряжение источника, |
– напряжение на конденсаторе |
2.Расчетная формула для определения характеристического сопротивления:
3.Расчетная формула для определения индуктивности катушки:
,где f0 – резонансная частота
4.Расчетная формула для определения емкости конденсатора:
5.Расчетная формула для определения значений АЧХ резонансной кривой:
| ( )|
√ ( )
ПРОТОКОЛ НАБЛЮДЕНИЙ
Лабораторная работа №7
Исследование резонансных явлений в простых электрических цепях
Таблица 1. Измерения при резонансе. Малые потери
Измеряют при резонансе |
|
|
Вычисляют |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U, В |
I0, мА |
f0, кГц |
Uc0, В |
R, Ом |
Q |
|
p, Ом |
|
L, Гн |
C, нФ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
12,68 |
4,5 |
45,7 |
157,73 |
22,85 |
|
3604,10 |
|
0,13 |
9,82 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2. Измерения для построения А.Ч.Х., малые потери.
Измеряем |
Вычисляем |
|
|
|
|
f, кГц |
I, мА |
|Y(jω)| |
|
|
|
3 |
0,83 |
0,00033 |
|
|
|
3,2 |
1,27 |
0,00040 |
|
|
|
3,6 |
3,53 |
0,00061 |
|
|
|
3,7 |
4,2 |
0,00070 |
|
|
|
4,5 |
10,83 |
0,00634 |
|
|
|
4,8 |
6,31 |
0,00203 |
|
|
|
5 |
4,97 |
0,00129 |
|
|
|
5,3 |
2,82 |
0,00084 |
|
|
|
6 |
1,74 |
0,00047 |
|
|
|
Таблица 3. Измерения при резонансе. Большие потери
Измеряют при резонансе |
|
|
Вычисляют |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U, В |
I0, мА |
f0, кГц |
Uc0, В |
R, Ом |
Q |
p, Ом |
L, Гн |
C, нФ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
3,27 |
4,5 |
11 |
611,62 |
5,5 |
3363,91 |
0,12 |
10,52 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4. Измерения для построения А.Ч.Х., большие потери.
Измеряем |
Вычисляем |
|
|
|
|
f, кГц |
I, мА |
|Y(jω)| |
|
|
|
3 |
0,77 |
0,00033 |
|
|
|
3,4 |
1 |
0,00049 |
|
|
|
3,75 |
1,41 |
0,00075 |
|
|
|
4,1 |
2,89 |
0,00145 |
|
|
|
4,5 |
3,27 |
0,00634 |
|
|
|
4,9 |
2,8 |
0,00158 |
|
|
|
5,25 |
1,41 |
0,00089 |
|
|
|
5,6 |
0,95 |
0,00063 |
|
|
|
6 |
0,83 |
0,00047 |
|
|
|
Таблица 5. Измерения при резонансе. Влияние емкости
Измеряют при резонансе |
|
|
Вычисляют |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U, В |
I0, мА |
f0, кГц |
Uc0, В |
Q |
G, См |
R=1/G Ом |
p, Ом |
L, Гн |
C, нФ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
3,24 |
2,2 |
6,08 |
3,04 |
0,0016 |
617,28 |
1876,54 |
0,14 |
38,57 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 6.
Измеряем |
Вычисляем |
|
|
|
|
f, кГц |
I, мА |
|Y(jω)| |
|
|
|
5,25 |
3,24 |
0,00014 |
|
|
|
4,5 |
2,4 |
0,00018 |
|
|
|
3,75 |
0,24 |
0,00025 |
|
|
|
3 |
0,14 |
0,00044 |
|
|
|
2,2 |
3,24 |
0,00634 |
|
|
|
2,1 |
2,4 |
0,00270 |
|
|
|
2 |
0,24 |
0,00142 |
|
|
|
1,5 |
0,14 |
0,00035 |
|
|
|
1 |
0,05 |
0,00016 |
|
|
|
Экспериментальный макет:
Выполнил Попов А.П.
Факультет электроники Группа № 9802
“____” __________ _____
Преподаватель: ______________
Обработка результатов эксперимента
7.2.1 Исследование резонанса напряжений и АЧХ контура с малыми потерями.
Расчет параметров эксперимента:
;
Расчет значений резонансной кривой:
| ( )|
√ |
( |
|
|
|
) |
√ |
( |
|
|
|
) |
√ |
( |
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.
Вычисления для других значений резонансной кривой аналогичны.
Результаты занесены в таблицу 2.
Рис. 4. АЧХ контура с малыми потерями
Добротность контура по АЧХ: |
|
|
|
… 7,76. |
|
|
7.3.2. Исследование резонанса в контуре с большими потерями.
3363,91 Ом;
0,12 Гн;
10,52 |
( ); |
| ( )| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00033 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
√ |
( |
|
|
|
) |
|
√ |
( |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Рис. 5. АЧХ контура с большими потерями.
Добротность контура по АЧХ:
|
7.3.2. Исследование влияния изменения емкости на характеристики |
|||||||||||
|
контура. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
); |
|
|
|
|
| |
( |
)| |
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
√ |
( |
) |
|
√ |
( |
) |
|
|
|
|
|
|
0,00700 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|Y(jω)| |
0,00400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
f, кГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
АЧХ емкости |
АЧХ большие потери |
АЧХ малые потери |
|
||||||
Рис. 6. Сравнение АЧХ емкостного контура с остальными.
Добротность контура по АЧХ: