E6.pdf

BADANIE ZJAWISKA REZONANSU W OBWODZIE PR Ą DU

ZMIENNEGO

1.Wprowadzenie

W obwodzie pr ą du zmiennego, w którym znajduje si ę szeregowo poł ą czony kondensator o

pojemno ś ci C, cewka indukcyjna o indukcyjno ś ci L oraz opornik omowy o oporze R,

całkowity opór obwodu okre ś lony jest przez zawad ę Z :

−

(1),

gdzie ω jest cz ę sto ś ci ą kołow ą zwi ą zana z cz ę sto ś ci ą ω =2 πν . Gdy cz ę sto ść zmian napi ę cia

przyło Ŝ onego do obwodu osi ą gnie tak ą warto ść , Ŝ e opór indukcyjny równy jest

pojemno ś ciowemu czyli: ω L =1/ ω C , ma to miejsce przy cz ę sto ś ci okre ś lonej wzorem (2):

(2),

wówczas całkowity opór obwodu wynosi tylko R i płynie w obwodzie maksymalne nat ęŜ enie

pr ą du I=U 0 /R. Zjawisko gwałtownego wzrosty nat ęŜ enia pr ą du w pobli Ŝ u cz ę sto ś ci okre ś lonej

przez wzór (2) nosi nazw ę rezonansu elektrycznego.

Badanie zjawiska rezonansu elektrycznego polega na pomiarze nat ęŜ enia pr ą du w obwodzie

w funkcji cz ę sto ś ci w celu uzyskania krzywych rezonansowych i okre ś lenia ich parametrów.

2. Wykonanie pomiarów

Cz ęść I Rezonans w obwodzie LC

Generator

Zbuduj obwód według schematu i ustaw parametry generatora oraz miernika nat ęŜ enia pr ą du.

a)Ustawienia warto ść elementów obwodu: L=10mH, C=0.1 F na dekadach indukcyjno ś ci i

pojemno ś ci i R=0 na dekadzie oporowej.

b)Ustawienia generatora:

1. Sygnał sinusoidalny

2. Zakres cz ę sto ś ci 1kHz

3.Wzmocnienie około połowy amplitudy przy wci ś ni ę tym klawiszu –dB

c) Ustawienia miernika nat ęŜ enia pr ą du:

1. Zakres A

2.Wł ą czy ć pr ą d zmienny (AC).

Zmieniaj ą c cz ę sto ść w zakresie 0.5kHz- 10kHz ( wykonuj ą c pokr ę tłem bardzo małe obroty ),

ze skokiem około 0.2kHz, nale Ŝ y dokonywa ć odczytu nat ęŜ enia pr ą du W ten sposób

otrzymujemy krzyw ą rezonansow ą I( ν ) dla tego obwodu RC. Nale Ŝ y jednak pami ę ta ć , Ŝ e

cewka indukcyjna znajduj ą ca si ę w tym obwodzie posiada własny opór omowy (około 15 ) ,

dzi ę ki czemu obserwujemy sko ń czon ą warto ść nat ęŜ enia pr ą du przy rezonansie.

Cz ęść II Rezonans w obwodzie RLC

Na opornicy dekadowej nastawi ć R= 135 i nie zmieniaj ą c ustawie ń generatora ani miernika

pr ą du przeprowadzi ć analogiczne pomiary jak w obwodzie LC. Otrzymujemy teraz krzyw ą

rezonansow ą w obwodzie RLC, w którym znajduje si ę 10 krotnie wi ę kszy opór omowy

(R=150 ) ni Ŝ w poprzednim obwodzie.

3. Opracowanie wyników

1. Wykona ć na wspólnym wykresie, na papierze milimetrowym, wykresy krzywych

rezonansowych w obwodzie LC i RLC.

Przykładowa krzywa rezonansowa przedstawiona jest na rysunku, gdzie zaznaczono

szeroko ść połówkow ą krzywej rezonansowej ν , pami ę taj ą c, Ŝ e mierzony jest pr ą d

skuteczny,a nie maksymalny.

I skmax

Isk

m ax

ν R

ν [kHz]

2. Odczyta ć cz ę sto ś ci rezonansowe z wykresów i porówna ć je z warto ś ciami otrzymanymi na

podstawie wzoru (2).

3. Na podstawie warto ś ci odczytanych z wykresów, obliczy ć wzgl ę dn ą szeroko ść połówkow ą

krzywych rezonansowych

, jako stosunek szeroko ś ci połówkowej do cz ę sto ś ci

rezonansowej dla obu obwodów.

Poda ć komentarz do otrzymanych wyników.

Wymagania :

1. Rezonans w obwodzie LC i RLC

Krzywe rezonansowe i ich parametry

Literatura:

B.Jaworski, A.Dietłaf, L.Miłkowska, Kurs fizyki, PWN 1984 t.3, 441-451

3. I.W.Sawieliew, Wykłady z fizyki, PWN 1994, t.3, 314-327

D.Halliday, R.Resnick, J.Walker, Podstawy Fizyki, PWN 2003, t. 3, 339-343

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: