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

Федеральное 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

Оценка лабораторного занятия
Вопросы	Подготовка к лабораторной работе	Отчет по лабораторной работе	Коллоквиум	Комплексная оценка

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.

;

;

;

;

.

Рис. 6. Сравнение АЧХ емкостного контура с остальными.

Добротность контура по АЧХ:

Контрольные вопросы.

1. Как, используя эквивалентные схемы цепи для , и , определить значения АЧХ на этих частотах и проконтролировать результаты эксперимента?

2. В чём сходство и в чём различие данных, измеренных и рассчитанных в 7.2.1 и 7.2.2?

Одинаковые: значения индуктивности катушки, ёмкости конденсатора, характеристические сопротивления контуров, напряжение цепи и резонансные частоты.

Различные: добротность (во втором опыте в разы меньше), проводимость (уменьшается, из-за увеличения сопротивления)

3. В чём сходство и в чём различие данных, измеренных и рассчитанных в 7.2.2 и 7.2.3? Почему диапазон изменения частоты другой?

Одинаковые: значения сопротивления и тока, индуктивность катушки

Различные: резонансная частота, добротность (во втором опыте в разы меньше), характеристическое сопротивление контура и ёмкость

Диапазон изменения частот изменился, т. к. изменилась ёмкость конденсатора, от которой зависит значение резонансной частоты.

Вывод

В ходе проведения лабораторной работы были исследованы последовательный и параллельный колебательный контуры, а также влияние емкости контура на остальные его характеристики. В контурах отсутствуют резистивные элементы, потери в нем связаны с не идеальностью всех элементов контура. Эквивалентное сопротивление всех элементов сравнивать не с чем, но в контуре с большими потерями присутствует напряжение большее примерно на величину балластного резистора. В ёмкостном контуре сопротивление еще чуть выше, что говорит о верности теоретической выкладки влияния элементов на потери. Значения емкостей и индуктивности сходятся с теоретическими. Судя по АЧХ контуров, увеличение емкости в контуре уменьшает частоту резонанса