Контрольная работа по предмету "Физика"

Узнать цену работы по вашей теме


Исследование электрических колебаний (№27)

Нижегородский Государственный Технический Университет. Лабораторная работа по физике №2-27. Исследование электрических колебаний. Выполнил студент Группы 99 – ЭТУ Наумов Антон Николаевич Проверил: Н. Новгород 2000г.
Цель работы: экспериментальное исследование собственных и вынужденных колебаний тока и напряжения на элементах в колебательном контуре; измерение параметров контура: индуктивности L, сопротивления R, добротности Q; исследование прохождения синусоидального тока через LCR-цепь. Теоретическая часть. Рисунок 1.
Уравнение, которому удовлетворяет ток I в колебательном контуре (рис. 1) с подключенным к нему генератором синусоидальной ЭДСe=e0Чcoswt имеет вид: (1) где: - коэффициент затухания.
- собственная круговая частота, R - сопротивление резистора, L - индуктивность катушки, С - емкость конденсатора, ; e0, w - амплитуда и круговая частота синусоидальной ЭДС. Общее решение неоднородного линейного уравнения (1): (2)
где: - круговая частота собственных затухающих колебаний тока. и - начальные амплитуда и фаза собственных колебаний. I0 - амплитуда вынужденных колебаний тока. Dj - разность фаз между ЭДС и током. (3) (4) - импеданс цепи. - индуктивное сопротивление, - емкостное сопротивление. Собственные колебания:
Если b2 - добротность контура.
Если b2 іw02, то wў - мнимая частота, и колебания представляют собой апериодический процесс. - критическое сопротивление.
Вынужденные колебания: c течением времени первый член в формуле (2) обращается в ноль и остается только второй, описывающий вынужденные колебания тока в контуре. - амплитуда вынужденных колебаний напряжения на резисторе R. При совпадении частоты ЭДС с собственной частотой контура (w=w0), амплитуды колебаний тока и напряжения UR0на резисторе максимальны. Большой селективный отклик колебательной системы на периодическое внешнее воздействие называетсярезонансом. Экспериментальная часть. Результаты эксперимента: № f, кГц eЭФ, мВ UR ЭФ, мВ a b , Ч10-4 Dj, ° 1 180 200 24 4, 0 3, 4 1, 2 58 2 190 190 32 5, 2 4, 0 1, 7 51 3 195 185 38 6, 0 4, 3 2, 0 48 4 200 180 45 2, 8 2, 0 2, 5 46 5 205 170 54 3, 2 2, 0 3, 2 38 6 210 155 63 3, 8 2, 0 4, 1 32 7 215 142 72 4, 2 1, 0 5, 1 14 8 218 138 75 4, 4 0, 0 5, 4 0 9 220 135 76 4, 3 0, 5 5, 6 6 10 225 140 73 4, 2 1, 8 5, 2 25 11 230 150 65 3, 8 2, 6 4, 3 43 12 235 165 56 3, 5 2, 6 3, 4 48 13 240 175 48 3, 0 2, 7 2, 7 64 14 250 180 36 2, 2 2, 1 2, 0 76 15 260 195 28 1, 8 1, 7 1, 4 90 16 270 200 22 1, 6 1, 6 1, 1 90 17 280 200 18 1, 3 1, 3 0, 9 90 18 290 200 15 1, 0 1, 0 0, 8 90 19 300 205 12 1, 0 1, 0 0, 6 90
Задание 1. Исследование зависимости амплитуды вынужденных колебаний от частоты (резонансная кривая). Исходные данные: Uвых=200 мВ, eЭФ=200 мВ. fО[180; 300] кГц. Расчеты необходимых величин: f 0= 220 кГц - частота резонанса. Строим график зависимости , где w1 и w2 - значения частот на уровне
Из экспериментального графика видно, что он по своей форме совпадает с графиком, полученным теоретически из формулы:
Исследование зависимости разности фаз между ЭДС и током в контуре.
Из экспериментального графика Dj=F(f) получаем: f 0=218 кГц.
Сравнивая полученные результаты с результатами из предыдущего опыта видно, что различие в величинахw0 и L незначительны.
Можно сделать вывод, что при резонансной частоте XL»XC и величина импеданса цепи минимальна. Рисунок 2.
Задание 2. Исследование собственных электрических колебаний.
На данном рисунке представлена форма затухающих колебаний напряжения UCна конденсаторе, полученная с помощью осциллографа. Изображение совпадает с теоретическим графиком. Из графика: Т=2Ч2, 4Ч10-6с - период колебаний. t=2Ч3, 8Ч10-6с - время релаксации.
Задание 3. Исследование прохождения синусоидального тока через LCR - цепь . f, кГц UВЫХЭФ, 10-3В U0ВЫХ, 10-3В 150 41 56 160 33 46 170 27 38 180 22 31 190 14 19 200 9 13 205 6 8 210 3 4 215 1 2 218 0 0 220 0 0 225 1 2 230 2 3 235 4 6 240 5 7 250 9 13 260 13 18 270 17 24 280 22 31 290 25 35 300 30 42
Построим график U0ВЫХ =F(f). Резонансная частота из графика равна: f0 =220 кГц.
При этом импеданс цепи является бесконечно большим и ток в цепи не протекает. R=50 Ом, f=2 МГц. Погрешности измерений. Задание 1. 1) Погрешность f0 : f определяли на частотомере 2) Погрешность L: 3) Погрешность Q: 4) Погрешность R: eR =5% DR=3, 1Ом 5) Погрешность XL: 6) Погрешность XC: 7) Погрешность b:
Вывод: на этой работе мы экспериментально исследовали собственные и вынужденные колебания тока и напряжения на элементах в колебательном контуре; измерили параметры контура: индуктивности L, сопротивления R, добротности Q; исследовали прохождение синусоидального тока через LCR-цепь.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данную контрольную работу Вы можете использовать для выполнения своих заданий.

Доработать Узнать цену работы по вашей теме
Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :