Цель работы

Целью работы является исследование резонансных явлений и частотных характеристик электрической цепи, содержащей элементы R, L, С.

1. Общие сведения

В лабораторной работе исследуются резонансные явления в цепи, собранной по схеме рис. 8.1. Резонанс достигается изменением частоты синусоидального напряжения  .

Комплексная проводимость цепи

.

На частоте резонанса ω₀ эквивалентная реак­тивная проводимость цепи В₀=0. Получаем:

или ,

где - волновое сопротивление контура. Тогда резонансная частота

или .

При резонансе комплексная проводимость

.

Подставим реактивное сопротивление , тогда

.

Ток при резонансе .

Реактивные проводимости катушки

и конденсатора равны.

Реактивные составляющие токов в ветвях катушки и конденсатора:

.

При выполнении условия реактивные токи могут существенно превышать ток

и в цепи возникает резонанс токов.

Добротность контура

.

Зависимости проводимостей G(f), B(f), G_К(f), B_K(f),

, , ; угла сдвига фаз называются частотными характеристиками цепи.

Зависимости от частоты действующих значений токов I(f), I_K(f), I_C(f) их активных и реактивных составляющих называют резонансными ха­рактеристиками.

2. Содержание и порядок выполнения работы

В лабораторной работе используют: источник синусоидального напряже­ния из модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР; измерительные приборы из блоков ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ и МОДУЛЬ МУЛЬТИМЕТРОВ.

Параметры пассивных элементов задает преподаватель. Реко­мендуемые значения представлены в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Вариант	1	2	3	4	5	6
L, мГн	30	40	50	60	70	80
C, мкФ	10	6,8	6,8	4,7	4,7	3,3

• Собрать электрическую цепь по функциональной схеме, приведенной на рис. 1П. Для снижения методической погрешности обмотка напряжения измерителя фазы подключена непосредственно к исследуемой цепи. Тумблер SA2 модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ установить в положение I₂.

• Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя. До проверки преподавателем включать цепь категорически ЗАПРЕЩАЕТСЯ.

• Заданные преподавателем величины пассивных элементов установить в бло­ке МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ и записать в протокол измерений.

Выполнить предварительные расчеты, указанные в протоколе измерений: волновое сопротивление контура , резонансная частота , резонансный ток . При расчете внутренним сопротивлением R_A мультиметра РР₂ можно пренебречь, так как в диапазоне частот выполняется неравен­ство Х_С » R_А.

Включить автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ и тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Переключатель Форма установить в положение ~. Регулятором Амплитуда установить величину действующего значения напряжения U = 5-7 В. Убедиться, что на частотах и токовая защита модуля не срабатывает (при определении частоты генератора показания частотомера не нужно умножать на множитель диапазона). Действую­щее значение напряжения U поддерживать постоянным во всех опытах.

Экспериментально определить частоту при которой .

Выполнить измерения для указанных в табл. 1П протокола для относительных частот  (f₀ - частота резонанса в эксперименте). Для измерения действующих значений токов i_к и i_c использовать мультиметры в режи­ме измерения переменного тока (для предела 40 мА R_A =7,5 Ом). Для переключения режима работы переменный/постоянный ток используется кнопка «A-/A~».

• Протокол измерений утвердить у преподавателя.

• Выключить тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР и автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ.