- •Определение удельного заряда электрона с помощью магнетрона (Лабораторные работы №2.8а, 2.8б.)
- •Теоретическое введение
- •1.1 Лабораторная работа 2.8а Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа 2.8б. Описание установки и методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2. Изучение магнитного поля соленоида (Лабораторная работа № 2.9)
- •Теоретическое введение
- •Описание лабораторной установки и методики измерений
- •Выполнение работы Тарировка индукционного датчика
- •Определение магнитной индукции на оси короткой катушки
- •Контрольные вопросы
- •3. Изучение явления взаимной индукции (Лабораторная работа № 2.10)
- •Теоретические положения
- •Описание установки и вывод расчётных формул
- •3.2. Выполнение работы
- •1. Определение взаимной индуктивности при отсутствии в цепи генератора резистора r
- •7. По формулам (3.12) и (3.13) рассчитать значения взаимн-
- •2. Изучение зависимости эдс индукции от частоты и напряжения генератора
- •Контрольные вопросы
- •4. Изучение свойств ферромагнетиков (Лабораторные работы № 2.11, 2.12) Теоретическое введение
- •4.1 Снятие кривойнамагничивания и петли гистерезиса с помощью осциллографа (Лабораторная работа 2.11)
- •Описание установки и методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •4.2 Определение точки кюри ферромагнетика (Лабораторная работа 2.12)
- •Методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Основные характеристики затухающих колебаний
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •6. Изучение вынужденных электромагнитных колебаний (Лабораторная работа №2.15)
- •Теоретическое введение
- •6.1 Лабораторная работа 2.15а Описание лабораторной установки
- •Порядок проведения измерений.
- •Обработка результатов измерений
- •6.2 Лабораторная работа 2.15 б
- •Описание установки и методики измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •К лабораторному практикуму по электромагнетизму
- •Общего курса физики
- •Для студентов всех специальностей очной
- •Формы обучения
- •394026 Воронеж, Московский просп.,14
6.2 Лабораторная работа 2.15 б
Цель работы: исследование резонанса напряжений в колебательном контуре. Снятие резонансной кривой. Построения векторной диаграммы напряжений и оценка резонансных свойств колебательного контура.
Описание установки и методики измерений
Переменную ЭДС создает генератор гармонических колебаний Г при соединении его выхода с клеммами ГГ лабораторного модуля (рис.6.8). Элементы контура имеют выводы на клеммы 1,2,3,4 макета (на клеммы 2-3 выведена индуктивностьLс сопротивлением проводаRL). Подключая к этим клеммам вольтметр (предел измерения – 1 В, штекеры ВВ,), можно измерять напряжения на элементах контура:UR- (1-2),UL- (2-3),UR+L- (1-3),UC- (3-4). Дополнительное сопротивление в контуреR=200; 330; 390; 510, 750Омизменяет и показывает переключатель П
48
Левая часть уравнении (6.2)
есть сумма напряжений на индуктивности, активном сопротивлении и ёмкости контура. Гармоническое колебание этих напряжений происходит с разными фазовыми сдвигами относительно колебаний тока. На заданной частоте ω при токе в контуре I=Imsinωtсоотношение амплитуд и фаз напряжений на элементах контура в моментt=0 наглядно представляет векторная диаграмма (рис.6.2), из которой следует. Что напряжения:
на индуктивности -UL =ωLI, опережающего ток наπ/2; (6.5)
на сопротивлении - UR =RI, совпадает по фазе с током; (6.6)
на ёмкости - UC0= I0/ωC, отстаёт от тока на π/2. (6.7)
Для построения векторной диаграммы по измеренным значениям UR,UL,UR+L иUC(рис.4) отложим горизонтально (параллельно оси токов) в удобном масштабе векторUR, затем из его концов циркулем проведем дуги, радиус которых в том же масштабе равенULиUR+L, и найдем точку О их пересечения. Из точки О проведем вертикаль. Точка пересечения вертикали с линией вектораUR определяет модули векторовULиURL,зная которые, а такжеUC, можно по формулам (6.5),(6.6),(6.7) вычислить величиныRL,Lи С.
49
Порядок выполнения работы
Задание 1. Снятие резонансных кривых
1. Получите указание преподавателя о величине сопротивления R. Запишите ее в табл. 6.2. Установите переключателем П заданноеR1. Соедините выход генератора с клеммами ГГ, вольтметр с клеммами 1,2. Включите генератор. Величину выходного напряжение генератораUГподберите так, чтобы при резонансе она была равна ≈2/3 предела измерения.
2. Изменяя частоту генератора (UГ=const), определите резонансную частоту νрезконтура при максимальном показании вольтметраUрез. Затем, изменяя частоту в пределах 0,2 νрез≤ νрез≤5 νрезсделайте не менее 10 измеренийUR1. Вблизи резонанса частоту меняйте с минимальным шагом. Величину выходного напряжение генератораUГи результаты измерений запишите в табл.1
3. Установите заданное R2и повторите пункт 2 для измеренияUR2.
4. Вычислите по закону Ома соответствующие токи в контуре. По полученным данным постройте графики резонансных кривых I ( ν).
Таблица 6.2
UГ= |
ν, кГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
νрез кГц |
R1= |
UR1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2= |
UR2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 2.Построение векторной диаграммы
1. На частоте νд= [1±(0,2÷0,5)] νрез, заданной преподавателем, измерьте напряжения на элементах контура, а также на участке контураR+L.
2.Вычислите по закону Ома ток в контуре при частоте νдПолученные результаты запишите в табл.2.
50
Таблица 6.3
ν, кГц |
UR,В |
UR+L,В |
UL,В |
Uс,В |
I,A |
|
|
|
|
|
|
3. По полученным данным постройте в удобном масштабе векторную диаграмму напряжений в контуре.
4. Пользуясь масштабом, определите значения UL, URL, Uки углаφ.
5. По формулам (6.5),(6.6),(6.7) вычислите величины RL, L, С и .Результаты всех расчетов запишите в таблицу 6.4.
Сравните νрезс , полученным в задании 1
Таблица 6.4.
URL,В |
UL,В |
UC,В |
φ,град |
RL,Ом |
L,Гн |
С,Ф |
Q | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 3. Расчет добротности контура
1. По графику I( ν) определите полосу пропускания 2Δν контура приR1,
2. По формуле (11) рассчитайте и запишите в табл.2 добротность Qконтура.