отчет 4 электро лаб
.docЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Группа ГГ-10-1, ГГ-10-2
Студенты: Чернышева Евгения, Маркелов Антон, Волкова Екатерина
Резонанс напряжений
Цель работы – изучение особенностей цепи с последовательно соединенными элементами R, L, C, экспериментальное исследование резонансных характеристик последовательного контура, определение добротности контура.
Программа работы
-
Определение тока цепи и напряжений на отдельных элементах на различных частотах.
-
Определение резонансного значения o , характеристического сопротивления и добротности Q последовательного контура.
-
Экспериментальное исследование резонансных характеристик последовательного контура.
-
Определение добротности по опытным данным.
Общие сведения
Идеальное активное сопротивление от частоты не зависит.
R = const
Индуктивное сопротивление линейно зависит от частоты
XL = jL
Емкостное сопротивление зависит от частоты по гиперболическому закону
XС = -j
Резонанс напряжений в цепях переменного тока.
Ток в цепи может быть определен по закону Ома в комплексной форме
Модуль тока определяется выражением
.
Знаменатель данного выражения есть комплексное сопротивление, модуль которого зависит от частоты. При достижении некоторой частоты о реактивная составляющая сопротивления исчезает, модуль сопротивления становится минимальным, ток в данной схеме возрастает до максимального значения, при этом вектор тока совпадет с вектором напряжения.
, , , = 0.
Такое явление называется резонансом напряжений, т.к. при больших токах напряжение на элементах схемы могут достигать больших значений.
, , ,
- волновое сопротивление контура.
Отношение напряжения на индуктивности или емкости к напряжению на входе в режиме резонанса называется добротностью контура.
Добротность контура в лучших катушках индуктивности может достигать сотен единиц.
При R напряжение на индуктивности (или емкости) может быть гораздо больше напряжения на входе, что широко используется в радиотехнике.
Напряжения на индуктивности и емкости при резонансе равны по величине, противоположны по фазе и в Q раз больше входного напряжения.
Величина Q = /R называется добротностью контура, а = XL = XC характеристическим или волновым сопротивлением контура.
Порядок выполнения работы
-
Собрать схему на рис.1.
Рис.1.
Таблица 1
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
f Гц |
200 |
400 |
600 |
800 |
1000 |
1200 |
1400 |
1600 |
1800 |
|
U B |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
|
I A |
1,04 мА |
2,27 мА |
4,3 мА |
8,6 мА |
17,8 |
12,8мА |
7,6мА |
5,5 мА |
4,3 мА |
|
P Вт |
295,5 мкВт |
1,11 мВт |
3,9 мВт |
14,7 мВт |
68,6 мВт |
35,3мВт |
12,8 мВт |
6,73 мВт |
4,28 мВт |
|
град |
-85 |
-83 |
-76 |
-63 |
-18 |
47 |
65 |
72 |
75 |
|
Uk B |
4 |
4,5 |
5,6 |
8,4 |
13,6 |
8,4 |
4,3 |
2,75 |
1,91 |
|
Uc B |
241 мВ |
0,79 |
2,03 |
5,2 |
14 |
11,3 |
7,9 |
6,4 |
5,6 |
|
Рассчитать |
||||||||||
Z Ом |
3486,15 |
1762,11 |
930,23 |
465,12 |
224,72 |
312,5 |
526,31 |
727,27 |
930,23 |
|
Zk Ом |
3846,15 |
1982,38 |
1302,32 |
976,74 |
764,04 |
656,25 |
565,79 |
500 |
444,19 |
|
Rk Ом |
273,21 |
215,41 |
210,92 |
198,76 |
216,51 |
215,45 |
221,61 |
222,48 |
231,48 |
|
XL Ом |
3845,99 |
1970,3 |
1284,95 |
955.7 |
732, 8 |
619,77 |
519,98 |
448,01 |
379,18 |
|
L Гн |
3,062 |
0,784 |
0,341 |
0,19 |
0,117 |
0, 082 |
0,059 |
0,045 |
0,033 |
|
XС Ом |
231,73 |
348,02 |
472,09 |
604,65 |
786,52 |
882,81 |
1039,47 |
1163,64 |
1302,32 |
|
С мкФ |
3,436 |
1,144 |
0,562 |
0,329 |
0,202 |
0,15 |
0.109 |
0,085 |
0,068 |
|
Определить резонансную частоту, волновое сопротивление и добротность исследуемого контура
Расчетные формулы
; ; ; ; ; ; мкФ
; ;
Вывод:
В данной лабораторной работе были экспериментально исследованы резонансные характеристики последовательного контура, были определены резонансная частота, волновое сопротивление и добротность контура. Построены графики зависимостей Z = f() , I = f() , = f() , UL = f() , UC = f().