ТОЭ лаб1. Отчет по лабораторной работе 4 Исследование резонанса напряжений
![]()
|
Министерство образования и науки РФ Томский Государственный Университет Систем Управления и Радиоэлектроники (ТУСУР) Кафедра ТОЭ Отчет по лабораторной работе №4 «Исследование резонанса напряжений» Выполнили: студенты гр.420-1 Пичуева И.С Демидова Ю.В Проверил: Коваленко В.Е.______ 2012 ВВЕДЕНИЕ Целью данной лабораторной работы является изучение физического смысла и условий наступления резонанса в последовательном RLС контуре, исследование в СМ МАРС поведения электрических переменных в резонансной и околорезонансной зоне при изменении параметров контура и анализ поведения этих же переменных в зависимости от частоты в зоне резонанса. 1 ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИРезонанс в последовательном контуре наступает при условии ![]() Из этого условия можно сделать вывод, что резонанса в контуре можно достичь двумя способами: 1: Изменение и нахождение определенной резонансной частоты ![]() 2: Изменение и нахождение определенных параметров L и C при постоянной ![]() В этих двух случаях достигается резонанс. Для подтверждения первого пункта проводим эксперимент на установке показанной на рисунке 1.1 Изменяя частоту при постоянных параметрах цепи (C,L) , мы находим такое Wo , при котором амплитуда напряжения достигает максимального значения (максимум на осциллографе). ![]() Рисунок 1.1 Схема эксперимента для нахождения резонансной частоты где: R_VAR1-активное сопротивление; L1-индуктивность; C1-емкость; Ч- частотный настройщик (генератор); Для подтверждения пункта второго строится цепь показанная на рисунке 1.2 ![]() ![]() Рисунок 1.2 Схема для вычислительного эксперимента Признаком резонанса является также отсутствие реактивного сопротивления, т.е угол между U и I должен быть равен = 0. Прибор F предназначен для определения ![]() ![]()
Таблица. 2.1 Значение начальных параметров цепи 2 ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫЗначение резонансной частоты: ![]() ![]() Угол сдвига фаз между напряжением и током на входе цепи: ![]() Значение тока установившегося при резонансе: ![]() Значение сопротивления на индуктивности: ![]() ![]() Значение сопротивления на емкости: ![]() Значение добротности контура: ![]() Характеристическое волновое сопротивление: ![]() Величина затухания: ![]() ![]() Полное сопротивление цепи Z: ![]() Напряжения UC0 и UL0: ![]() Полоса пропускания: П=ω0/Q (2.12) Мощность: Р=UI (2.13) Падение напряжения на резисторе U=I*R (2.14) 3 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ Находим резонансную частоту для данного контура по формуле (2.1): f0 = ![]() ![]() Найдем сопротивления на индуктивности и на емкости по формулам (2.4) и (2.5): ![]() ![]() Находим ток в цепи I по формуле (2.3): - ![]() Находим напряжения на индуктивности и емкости по формуле (2.11): ![]() Найдем значение добротности по формуле (2.6): Q=223,6*0,04/4= 2,236 Найдем значение полосы пропускания по формуле(2.12): П=223,6*2,236=499,96 Рад/с Найдем значение волнового сопротивления по формуле(2.7): ρ= ![]() Находим значение мощности по формуле (2.13): ![]() Экспериментальные данные, которые были установлены в ходе эксперимента показаны в таблице 3.1
Таблица 3.1 Экспериментальные данные Токи в цепи и напряжения на ее элементах для режимов представлены в таблице 3.2
Таблица 3.2 Режимы расчетов Найдем сопротивления на индуктивности и на емкости по формулам (2.4) и (2.5): ![]() ![]() Находим ток в цепи I по формуле (2.3): ![]() Находим напряжения на индуктивности и емкости по формуле (2.11): ![]() Результаты приведенных выше расчетов занесем в таблицу 3.3
Таблица 3.2 Результаты расчета Для заполнения таблицы 3.4 проведем расчеты по уже имеющимся формулам Значения для C1: Находим значения Xc (формула 2.5): ![]() Находим значения ![]() ![]() Находим значение общего сопротивления цепи (формула 2.10): ![]() Находим силу тока в цепи (формула 2.3): ![]() Находим падение напряжения на индуктивности(формула2.11): UL=89,44*0.087=7,84 В Находим падение напряжения резисторе (формула2.14): UR=0.087*4=0.35 В Находим мощность источника(формула 2.13): P=7.07*0.087=0.615 Вт Находим фазу между током и напряжением (формула3.2): ![]() Находим те же величины для С3: Находим значения Xc (формула 2.5): ![]() Находим значения ![]() ![]() Находим значение общего сопротивления цепи (формула 2.10): ![]() Находим силу тока в цепи (формула 2.3): ![]() Находим падение напряжения на индуктивности(формула2.11): UL=0,89*0.785=0,698 В Находим падение напряжения резисторе (формула2.14): UR=0.785*4=3,142 В Находим мощность источника(формула 2.13): P=7.07*0.785=5,54 Вт Находим фазу между током и напряжением (формула3.2): ![]()
Таблица 3.4 Результаты расчета В таблице 4.4 дана зависимость падения напряжений на элементах цепи,фазы,тока от частоты.
Таблица 4.4 На основани даных таблицы 4.4 можно построить графики зависимости I=f(w), UC=f(w) ,UL=f(w) UR=f(w), φ=f(w) C0 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Контрольные вопросы 1. В чем причина наступления резонанса напряжений, и каковы характеризующие его соотношения? Ответ: Если подобрать элементы L и C таким образом, чтобы их сопротивления стали равными (XL=XC), то индуктивное сопротивление станет равно нулю и общее сопротивление станет минимальным, а следовательно ток будет максимален. При резонансе UL=UC, XL=XC>>R, I=E/R, ω0=(LC)1/2 – резонансная частота. 2. Как можно управлять резонансом? Ответ: Изменять частоту при неизменных параметрах или изменять параметры L и C при частоте = const. 3. Какие режимы анализа необходимо использовать для получения временных и частотных характеристик? Ответ: Для получения частотных характеристик необходимо установить зависимоть напряжения на резисторе от частоты W Ur= ![]() |