- •Кафедра общей и технической физики
- •Введение
- •11. Измерение параметров электромагнитного контура
- •Теоретические основы лабораторной работы
- •Порядок выполнения работы
- •1. Подготовка установки к работе
- •2. Исследование основных параметров колебательного контура и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •12. Измерение параметров индуктивности в цепи переменного тока
- •Теоретические основы лабораторной работы *)
- •Порядок выполнения работы
- •Исследование основных параметров резистивно-индуктивной цепи
- •2, Рад –– t, мкс
- •Следующие пункты выполнять по указанию преподавателя!
- •Обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •13. Измерение параметров емкостей в цепи переменного тока
- •Теоретические основы лабораторной работы *)
- •Порядок выполнения работы
- •1 Измерение емкости конденсатора
- •2 Измерение фазового сдвига в rc-цепи
- •2, Рад –– t, с
- •Обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •14. Изучение работы трансформатора
- •Теоретические основы лабораторной работы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •15. Изучение сложения электрических колебаний с помощью осциллографа
- •Теоретические основы лабораторной работы
- •Порядок выполнения работы
- •Часть 1. Получение фигур лиссажу и определение с их помощью частоты синусоидальных сигналов
- •1 Подготовка приборов к работе:
- •2 Получение фигур лиссажу и определение с их помощью частоты синусоидальных сигналов:
- •Обработка результатов по Части 1
- •Часть 2. Получение и исследование биений
- •Обработка результатов по Части 2
- •Контрольные вопросы
- •Приложения Приложение 1
- •Содержание отчета
- •Список учебной литературы
Порядок выполнения работы
1. Подготовка установки к работе
1.1 Проверить электрическую схему установки в соответствии с рис. 1.
1.2 Включить функциональный генератор и осциллограф в сеть.
На функциональном генераторе установить параметры выходного сигнала на катушку возбуждения L в импульсном режиме “ ”; амплитуду выставить ближе к максимальной; частоту выставить от 200 до 500 Гц.
Напряжение U с колебательного контура L1C подаётся на вход осциллографа “CH1” (Канал 1) и может измеряться по амплитуде синусоиды, цена большего деления шкалы устанавливается переключателем “VOLTS / DIV”.
По осциллограмме необходимо будет определить период колебаний (цена большего деления по оси абсцисс устанавливается переключателем “TIME / DIV”) и две рядом стоящие амплитуды (qn и qn+1) напряжения в контуре. Для этого следует настроить осциллограф следующим образом:
На осциллографе установить переключатели и ручки группы “CH1” в следующие положения:
переключатель “VOLTS / DIV” (Вольт / деление) в положение “10” (при этом ручка плавной регулировки растяжки луча по оси напряжений, находящаяся на этом переключателе, должна быть повернута по часовой стрелке до упора);
при помощи ручки “ ” отцентрировать осциллограмму относительно оси абсцисс (это легче сделать при нахождении переключателя в группе “AC GND DC” напротив “GND” с помощью появившегося вместо затухающей синусоиды луча; после отцентровки вернуть этот переключатель обратно в положение “AC”);
переключатель “MODE” (Режим работы) установить в положение "CH1";
все имеющиеся кнопочки на передней панели осциллографа, кроме кнопки “сеть”, должны быть в отжатом положении.
Эти и другие переключатели на осциллографе сверить с рисунком 3.
Рис. 3. Установочные параметры осциллографа и наблюдаемая картина затухающих колебаний на его экране.
1.3 Расстояние между катушками L и L1 должно быть как можно больше ( 10 15 см), чтобы уменьшить вероятность резонанса.
Процедура измерения периода сигнала заключаются в определении количества больших делений, которые укладываются по горизонтали в периодическую часть сигнала, с точностью до одной десятой большого деления. При этом цена большого деления по горизонтали (оси времени) соответствует положению переключателя “TIME / DIV”.
Например, если переключатель “TIME / DIV” установлен в положение “.1 mс”, а измеренное количество больших делений, укладывающихся в периодическую часть сигнала, равно 0,7, то период колебаний Tэкс = 0,1 0,7 = 0,07 мс.
2. Исследование основных параметров колебательного контура и обработка результатов
2.1. В контур подсоединить соосно с катушкой возбуждения L катушку №1 в соответствии с таблицей 1 в Приложении 1.
2.2. Добиться неподвижной картинки на экране осциллографа.
2.3. По экрану осциллографа и положению ручек переключения периода развертки определить период колебаний Тэкс. и величины двух последующих амплитуд затухающих колебаний (qn и qn+1), как обозначено на рисунке 2.
2.4. Пункты 1.1 – 1.3 повторить для других катушек индуктивности. Если на экране наблюдается одновременно N периодов, то следует замерить их общую длительность Тэксп, а искомую величину периода найти делением: Тэксп/N. Результаты измерений занести в таблицу 1:
Таблица 1. Измерение основных параметров LC-контура
№ катушки |
С |
qn |
qn+1 |
Тэксп |
Трасч |
L1 эксп |
L1 расч |
ln(qn/qn+1) |
|
Q |
мкФ |
мм |
мм |
с |
с |
мГн |
мГн |
|
c-1 |
| |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.5. Рассчитать: период колебаний Трасч по формуле (7), индуктивности L1 эксп, и L1 расч соответственно по формулам (16) и (14), логарифмический декремент затухания ln(qn/qn+1), по формулам (8) и (9) соответственно коэффициент затухания и добротность Q.
2.6. Построить графики зависимостей (тип графиков точечный с добавлением к точкам кривой по методу наименьших квадратов; для удобства при сравнении совместить на один график расчетные и экспериментальные кривые):
L1 = f(N) для катушек №№ 3,6,7, где N – количество витков в катушках;
L1/N 2 = f(l) для катушек №№ 1,4,5, где l – длина катушек;
L1 = f(r) для катушек №№ 1,2,3, где r – радиус катушек;
Т = f(L1) для всех катушек.
2.7 На основании формулы (2) рассчитать сопротивление контуров (практически оно равно сопротивлению используемой катушки):
, (17)
где коэффициент затухания находится по результатам экспериментов и с использованием формулы (8).
Записать полученные значения сопротивлений для каждой катушки и сравнить с их номинальными значениями, указанными на катушках.
2.8. Определить погрешности косвенных измерений.