Данченко О.П. , учитель физики (гимназия №2 г. Хабаровск )
Принадлежности: звуковой генератор, катушка индуктивности, емкостная батарея (известной емкости), вольтметр, миллиамперметр.
Целью работы является: исследования зависимости полного сопротивления (импеданса) в цепи переменного тока от частоты, построение резонансной кривой и нахождение по ней резонансной частоты, активного сопротивления цепи и индуктивности катушки.
ТЕОРИЯ: При последовательном подключении в цепь с переменным электрическим током катушки индуктивности (реальная катушка всегда имеет активное сопротивление) и емкости получается последовательно соединенная R-L-C цепь. При последовательном соединении постоянным параметром цепи будет электрический ток. Напряжение на емкости и индуктивности будут сдвинуты относительно тока UL=IwLcos(wt+p¤2), UC=I/wC*cos(wt-p¤2). Этот сдвиг фаз удобно рассматривать на векторной диаграмме, представленной на рисунке. Из рисунка видно, что сдвиг фаз между током и напряжением на активном сопротивлении катушки R составляет 0, на индуктивности L +p¤2, а на емкости С -p¤2. Из графика видно, что сдвиг фаз между напряжениями
на индуктивности UL и емкости UC составляет p, то есть, находится в противофазе. Результирующее напряжение определяется разностью: UL-UC и при равенстве этих напряжений по модулю общее напряжение на реактивных сопротивлениях равно нулю. В этом случае все падение напряжения источника тока приходится на активное сопротивление R (напряжение на индуктивности и емкости могут быть в этом случае во много раз больше, но их сумма равна нулю). Такое состояние системы называют резонансом. При резонансе сопротивление схемы минимально и равно активному сопротивлению катушки. График зависимости полного сопротивления цепи Z
от частоты представлен на графике.
Значения сопротивления определяют по формуле Ома Z=U/I . Так как при резонансе реактивные сопротивления равны, значения индуктивности можно выразить из формулы 1/wс=wL; L =1/w2C, где w резонансная частота, определенная из графика.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ: Установку собирают согласно предложенной схеме (катушка представлена в виде активного и индуктивного сопротивления). Последовательно катушки подключают известную емкость. Измерительные приборы представлены вольтметром и миллиамперметром. Звуковой генератор должен иметь диапазон от 20 до 20000 гц и напряжение выхода порядка 20в.
Задание.
Соберите установку, согласно чертежу.
Заполните предложенную таблицу:
| n(гц.) | |||||||||||||||||
| (w гц.) | |||||||||||||||||
| U (в) | |||||||||||||||||
| I (А) | |||||||||||||||||
| Z (Ом) | |||||||||||||||||
| Xc=1/w (Ом) |
По данным таблицы постройте график зависимости полного сопротивления цепи от циклической частоты колебания. По графику определите:
Резонансную частоту. (При необходимости повторите измерения в точках, близких к резонансу.)
Активное сопротивление катушки.
Индуктивность катушки.
Напишите вы
Похожие работы
... электротехнических и электронных устройств, в которых используется явление резонанса напряжения. Литература 1. Иванов И.И., Равдоник В.С. Электротехника. - М.: Высшая школа, 1984, с.53 - 58. 2. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с.73 - 77. Лабораторная работа №5 КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ Цель работы. Ознакомление с методом повышения ...
... цепи для передачи и преобразования электрической энергии и цепи для передачи и преобразования информации. Основные понятия и элементы линейных пассивных электрических цепей Электрический ток и напряжение - основные величины, характеризующие состояние электрических цепей. Электрический ток в проводнике есть упорядоченное перемещение электрических зарядов. Ток оценивают интенсивностью или ...
... электрического заряда e на порядковый номер Z химического элемента в таблице Менделеева . Атомы, имеющие одинаковое строение, имеют одинаковую электронную оболочку и химически неразличимы. В ядерной физике применяются свои единицы измерения. 1 ферми – 1 фемтометр, . 1 атомная единица массы – 1/12 массы атома углерода . . Атомы с одинаковым зарядом ядра, но различными массами, называются изотопами ...
... всесторонний анализ явления, выявить его причинно-следственные связи и обосновать экспериментальные наблюдения. В качестве примера рассмотрим применение графического метода при изучении резонанса в электрической цепи. Так, при изучении в 11 классе темы: «Электрический резонанс», после проведения опыта по наблюдению за яркостью свечения электрической лампочки, активное сопротивление которой , ...
0 комментариев