ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14. ИЗУЧЕНИЕ РЕЗОНАНСА НАПРЯЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Пусть цепь (рис. 1) составленная из последовательно соединенных омического R, индуктивного и емкостного сопротивлений, питается от источников переменного тока, где круговая частота, L-коэффициент самоиндукции, С-емкость конденсатора. Амплитудное (максимальное) значение силы переменного тока определяется из закона Ома.

или (1)

Рис. 1

Ток оказывается сдвинутым по фазе на угол φ относительно напряжения, т.е. , где φ определяется из соотношения . Из формулы (1) видно, что если , то достигает максимального значения. Это осуществляется при .

Сила тока достигает такого же значения, как в цепи постоянного тока, если подаваемое напряжение равно , а емкостное и индуктивное сопротивления отсутствуют:

(2)

На рис. 2 изображены кривые зависимости тока от частоты подаваемого напряжения при различных значениях сопротивлений. Максимальное значение тока соответствует резонансу напряжения.

Рис. 2

Падение напряжения на омическом сопротивлении равно:

(3)

на индуктивном сопротивлении:

(4)

на емкостном сопротивлении:

(5)

Из сопротивлений выражений (4) и (5) вытекает, что сдвинуто на π относительно , т.е. напряжение на емкости и индуктивности имеет противоположные фазы. Поэтому суммарное напряжение равно разности абсолютных величин .

Из уравнений (4) и (5) следует, что амплитудные значения напряжений на индуктивности L и емкости С равны:

(6)

(7)

В случае резонанса: , тогда уравнения (6) и (7) примут вид:

(8)

(9)

Так как условием резонанса является равенство , то , т.е. напряжение на индуктивности и емкости одинаковые по величине, но и противоположны о фазе, поэтому суммарное напряжение равно нулю (рис. 1). Если кроме условия резонанса имеет место соотношение , то как следует из выражения (8) и (9) напряжение на емкости и индуктивности больше подаваемого.

В цепи состоящей из индуктивности, емкости и сопротивления условие резонанса может быть достигнуто тремя способами:

1. Изменение частоты.

2. Изменение емкости.

3. Изменение индуктивности.

УПРАЖНЕНИЕ 1. Резонанс в цепи с переменной индуктивностью.

Схема установки изображена на рис. 3. В этой схеме: L-катушка с отверстием для сердечника, 1-железный сердечник, перемещением которого можно изменить коэффициент самоиндукции катушки, С-конденсатор (0,5 – 60,5 мкФ), R – реостат, А – амперметр, а и в – клеммы звукового генератора.

Выдвигают сердечник 1 из отверстия катушки. При этом указатель 2 окажется против нуля шкалы 3, расположенный параллельно оси катушки. Устанавливают реостат на минимальное сопротивление и включают ток. Выдвигают сердечник из катушки и через каждые 20 делений шкалы 3 записывают показания амперметра. Кроме того, записывают максимальное значение силы тока и соответствующее деление шкалы. Повторяют измерения еще для двух значений омического сопротивления. Строят график, откладывая по оси абсцисс деление шкалы, а по оси ординат соответствующее показание амперметра.

Вычисляют индуктивность катушки с сердечником, в момент резонанса L_рез из условия . Откуда

(10)

где: υ-частота переменного тока.

Чтобы получить L в Генри, величину С следует подставлять в Фарадеях.

Рис. 3

УПРАЖНЕНИЕ 2. Резонанс при изменении частоты.

Собирают схему (рис. 3)

Включают звуковой генератор в сеть 220В и регулятором устанавливают стрелку амперметра не более чем на половину шкалы.

Вращая шкалу «частота», снимают зависимость силы тока на индуктивности от частоты υ и строят график , по которому определяют резонансную частоту υ_рез, и вычисляют индуктивность катушки по формуле:

где υ_рез – резонансная частота.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

1. Не включать шнур питания в розетку без проверки схемы преподавателем или инженером.

2. Не допускать зашкаливания вольтметра или амперметра.

3. Не касаться руками не изолированных частей схемы.

4. По окончании работы отключить источник тока.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Сформулируйте закон Ома для переменного тока.

2. Чему равен сдвиг по фазе между напряжением в цепи содержащей катушку, индуктивность, емкость.

3. Как определить сдвиг по фазе между током и напряжением в цепи, содержащей индуктивность, емкость, омическое сопротивление.

4. Что такое резонанс напряжения? Условие резонанса.

5. Как связаны между собой резонансные значения токов и напряжений на отдельных участках цепи переменного тока, изображенной на рис.1.

Список используемой литературы

Н.Н,Ефграфов, В.Л.Каган "Руководство к лабораторным по 1. Майсова Н.Н. Практикум по курсу общей физики; Учебное пособие. -М.: Высшая школа, 1970. - 448 с.

2. Яворский Б.М., Пинский А. А. Основы физики, т.2. - М.: Наука, 1974. - 464 с.

3. Дятлаф А.А., Яворский Б.М: Курс общей физики. - М.: Высшая школа, 1989. - 608 с.

Содержание

1. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК.. 4

2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4. ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТОДОМ МОСТИКА УИТСТОНА 7

ТЕОРИЯ МЕТОДА И ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ.. 7

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ... 8

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 11

3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Ns 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ Э.Д.С. ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ 11

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ.. 13

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ... 14

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.. 15

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 15

4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8 .ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ 16

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ... 17

ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ МОСТА ПОСТОЯННОГО ТОКА МО-62 18

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.. 19

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 19

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ.. 19

Введение. 19

1. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ.. 20

2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10.ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ 25

ТОКА ОТ ВЕЛИЧИНЫ ТОКА.. 25

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИИ МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЯ.. 25

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ... 27

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ.. 28

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.. 28

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 28

3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ.. 29

ТЕОРИЯ МЕТОДА И ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ.. 29

ИЗМЕРЕНИЯМ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ.. 32

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.. 34

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 34

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ.. 46

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ... 48

ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ.. 49

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 49

5. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МАГНЕТИКОВ С ПОМОЩЬЮ МОСТА МАКСВЕЛЛА.. 50

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МОСТА МАКСВЕЛЛА.. 51

КОНСТРУКЦИЯ ИССЛЕДУЕМОГО ТОРОИДА.. 52

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.. 54

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 54

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ 54

ТЕОРИЯ.. 54

ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ... 57

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ.. 58

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.. 60

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 60

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3. ИЗМЕРЕНИЕ ЕМКОСТИ.. 61

ВВЕДЕНИЕ.. 61

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ... 67

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.. 68

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 68

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА САМОИНДУКЦИИ КАТУШКИ 69

ВВЕДЕНИЕ.. 69

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.. 74

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 74

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14. ИЗУЧЕНИЕ РЕЗОНАНСА НАПРЯЖЕНИЯ 75

ВВЕДЕНИЕ.. 75

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.. 79

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 79

Список используемой литературы.. 81

Поиск по сайту: