Сделай Сам Свою Работу на 5
Главная | Контакты

Исследование основных параметров резистивно-индуктивной цепи





1. В установку подсоединить катушку №1, записать в таблицу 1 её омическое сопротивление RL, указанное на самой катушке.

2. В коммутационном блоке установлен резистор с заданным сопротивлением R, значение которого также занести в таблицу 1.

3. На функциональном генераторе установить частоту 5 кГц.

4. На экране осциллографа проверить размах верхней синусоиды (т.е. на канале “CH2”), он должен быть равен 2 большим делениям. Если необходимо, то подправить это значение, вращая рукоятку амплитуды сигнала на функциональном генераторе.

5. Измерить амплитудное значение напряжения на резисторе UR, т.е. с учетом цены большего деления, устанавливаемого переключателем “VOLTS / DIV” (Вольт / деление) для канала “CH1”, определить половину размаха синусоиды в вольтах. Результаты измерений занести в таблицу 1.

6. Измерить фазовый сдвиг fэкспвходногонапряжения от тока в RL-цепи. Если посредством переключателя масштаба времени на осциллографе (Время/деление) на экране (ширина 10 см) уместить одну полуволну тока (180°), то фазовый сдвиг входного напряжения от тока в RL-цепи может отсчитываться прямо по экрану (1 см = 18° смещения по фазе). Нулевые уровни обоих кривых по оси Y при этом можно совместить для более точного снятия отсчета (точность совмещения проверяется кнопкой GND). Однако более простой способ измерения фазового сдвига заключается в следующем:



a) измерить расстояние между двумя ближайшими пиками верхней синусоиды (например, получилось 3,8 больших деления), и умножить это количество больших делений на цену деления, выставленного переключателем “TIME / DIV” (например, “20 mc”). В результате получится значение периода T верхней синусоиды, выраженного в микросекундах; что соответствует сдвигу фазы, равного 2p рад.

b) аналогичным образом измерить расстояние по горизонтали между двумя ближайшими пиками верхней и нижней синусоид (предварительно их совместив рукоятками “↕”), т.е. это будет значение времени t, мкс, равное отставанию одного колебания от другого (т.е. искомый сдвиг фаз fэксп).

В итоге получается следующая пропорция:

2p, рад –– T, мкс

fэксп, рад –– t, мкс

Откуда следует значение фазового сдвига:



. (19)

Записать эти значения T, t и fэксп в таблицу 1.

7. На функциональном генераторе установить в соответствии с таблицей 1 очередное значение частоты f и повторить процедуры в пунктах 4 – 7.

 

Таблица 1.*

f, кГц
R,Ом                
RL,Ом                
U, В                
UR, В                
t, мc                
T, мс                
fэксп., рад.                
L, мГн                
XL, Ом                
fрасч., рад.                
Im, А                

* Отдельно под таблицей записать значения погрешностей прямых измерений

 

Следующие пункты выполнять по указанию преподавателя!

 

8. Повторить пункты 1 – 7 для катушки индуктивности №1, но с другим по номиналу резистором R, установленным вместо предыдущего в коммутационный блок, и заполнить таблицу 2 по аналогии с таблицей 1.

9. Повторить пункты 1 – 8 для катушки индуктивности №2, подсоединенной к установке вместо предыдущей, и заполнить очередные таблицы по аналогии с таблицей 1.

10. Повторить пункты 1 – 8 для последовательного соединения двух катушек и заполнить очередные таблицы по аналогии с таблицей 1.



11. Повторить пункты 1 – 8 для параллельного соединения двух катушек и заполнить очередные таблицы по аналогии с таблицей 1.

Работа закончена. Установку вернуть в первоначальное состояние, подключив к электрической цепи надлежащим образом катушку №1 и резистор №1.

 

Обработка результатов

 

1. Для каждого значения частоты в таблице 1 рассчитать значение индуктивности L в соответствии с формулой (13).

2. Для каждого значения частоты в таблице 1 рассчитать значение импеданса XL катушки в соответствии с формулами (6) и (11).

3. Определить измеренное значение сдвига фаз fэксп в соответствии с формулой (19).

4. Для каждого значения частоты в таблице 1 рассчитать значение фазового сдвига fрасч. в соответствии с формулой (17), взяв арктангенс этого выражения.

5. Для каждого значения частоты в таблице 1 рассчитать амплитудное значение силы тока Im в RL-цепи. в соответствии с формулой (18), где Um – это амплитудное значение входного напряжения в цепи, значение которого выставлялось постоянным (размахом в 2 больших деления), в таблице 1 оно обозначено просто U.

6. Построить графики зависимостей (тип графиков точечный с добавлением к точкам кривой аппроксимации по методу наименьших квадратов):

6.1 импеданса катушки от частоты XL = XL(f), (а также графики, если было задано по указанию преподавателя, для последовательного и параллельного соединений катушек XLпосл. = XLпосл.(f) и XLпарал. = XLпарал.(f));

6.2 фазочастотных характеристик (ФЧХ), т.е. сдвигов фаз f (экспериментального и расчетного) между током и напряжением питания как функции частоты f = j(f), кривые функций экспериментальную и расчетную показать на одной координатной плоскости; (а также графики, если было задано по указанию преподавателя, для последовательного и параллельного соединений катушек (f )посл. = j(f) и (f )парал. = j(f));

6.3 амплитудочастотную характеристику (АЧХ), т.е. зависимость силы тока в цепи от частоты Im = Im(f).

7. Определить погрешности косвенных измерений.

Содержание отчёта

 

Отчёт оформляется в печатном виде на листах формата А4 в соответствии с требованиями, предъявляемыми кафедрой ОТФ, в котором помимо стандартного титульного листа должны быть раскрыты следующие пункты:

I. Цель работы.

II. Краткое теоретическое содержание:

1. Явление, изучаемое в работе.

2. Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин.

3. Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых получены расчётные формулы.

4. Пояснения к физическим величинам.

III. Электрическая схема.

IV. Расчётные формулы.

V. Формулы погрешностей косвенных измерений.

VI. Таблицы с результатами измерений и вычислений.

(Таблицы должны быть пронумерованы и иметь название. Единицы измерения физических величин должны быть указаны в отдельной строке.)

VII. Пример вычисления (для одного опыта):

1. Исходные данные.

2. Вычисления.

3. Окончательный результат.

VIII. Графический материал:

1. Аналитическое выражение функциональной зависимости, которую необходимо построить.

2. На осях координат указать масштаб, физические величины и единицы измерения.

3. На координатной плоскости должны быть нанесены экспериментальные точки.

4. По результатам эксперимента, представленным на координатной плоскости, провести плавную линию, аппроксимирующую функциональную теоретическую зависимость в соответствии с методом наименьших квадратов.

IX. Анализ полученного результата. Выводы.

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Какие физические процессы исследуются в работе?

2. Какие фундаментальные законы лежат в основе методики исследования параметров резистивно-индуктивной цепи?

3. Можно ли определять индуктивность и импеданс катушки, не учитывая омического сопротивления катушки? Почему?

4. Как отличаются по фазе напряжения на резисторе и индуктивности, соединенные в цепи последовательно? Почему?

5. От чего и как зависят импеданс и индуктивность катушек?

6. Как определяются полный импеданс и полная индуктивность катушек, соединенных параллельно и последовательно?

 

библиографический список

учебной литературы

 

1. Калашников Н.П. Основы физики. М.: Дрофа, 2004. Т. 1

2. Савельев И.В. Курс физики. М.: Наука, 1998. Т. 2.

3. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. М.: Высшая школа, 2000.

4. Иродов И.Е Электромагнетизм. М.: Бином, 2006.

5. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1998.

 

 







Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.