Практикум на тему электричества (1115549), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Электрическая схема: 1 — генератор сигналов специальной формы; 2 — мультиметр (режим 1' 20 В, входы СОМ ПЗ); 3 — миниблок «Сопротивление» сопротивлением В=470 Ом; 4 — миниблок «Катушка» с индуктивностью Х,; 5 — миниблок «Конденсатор» емкостью С или С, 107 К генератору снгн специальной фо Выход Рис.
5. Монтажная схема (рис. 4, схема а); 2, 3, 4, 5 — см. рис. 4 Электрическая цепь (см. рис. 4а) с последовательно соединенными элементами Е и С предназначена для изучения резонанса напряжений, а цепь с параллельным соединением Е и С (см. рис. 4б) — для резонанса токов. Падение напряжения У, на сопротивлении В измеряют мультиметром 2. В качестве источника внешнего переменного напряжения используют генератор напряжений специальной формы 1. П о р я д о к в ы п о л н е н и я р а б о т ы Выполнение измерений 1. Соберите по монтажной схеме, приведенной на рис. 5 злектрическую цепь (см.
рис. 4а), состоящую из последовательно соединенных конденсатора известной емкости С (ее значение внесите в таблицу) и неизвестной индуктивности Л . 2. Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров. Нажмите кнопку «Исходная установка» (поз.
19, см. рис. 1 на стр. 6). Кнопками установки частоты «0.2 — 20 кГц» (поз. 11, см. рис. 1 на стр. 6) установите частоту ~;=0.20 кГц. Соедините незадейство- 108 ванный в схеме мультиметр (релеим Г 20 В, входы СОМ ГО~ с гнездами «ВЫХГЕН.» (поз.9, см, рис, 1 на стр. 6) и кнопками установки уровня выхода «О вЂ” 15 В» (поз. 10, см. рис. 1 на стр. 6) установите напряжение на выходе генератора 1-2 В. 3. Увеличивая частоту ~' выходного ситнала генератора, найти максимальное напряжение на активном сопротивлении У, и соответствующую ему частоту ~~,. Продолжая увеличивать частоту ~, установите напряжение, примерно в 3-4 раза меньше максимального.
Отметьте соответствующую частоту ~, 4. Разделите частотный интервал (г„— ~ „, — и, ) на 15 значении и для каждой частоты ~ измерьте соответствующее напряжение (.~,. Вдали от резонанса измерения можно производить с большим интервалом по частоте. Вблизи резонанса в области крутого подъема и спада кривой интервал следует уменьшить. Результаты измерений запишите в таблицу.
Таблица 5. Выключите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров. Замените конденсатор С в колебательном контуре на С, и повторите измерения по пп. 2, 3, 4 для получения еще одной резонансной кривой. 6. Подключите мультиметр параллельно участку цепи Ь,С,. Изменяя частоту генератора в том же интервале, пронаблюдайте, что вблизи ~~„„для которой У, максимально, значения напряжения У~с минимально. 7. Выключите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров.
8. Соберите электрическую цепь (см. рис. 4б), состоящую из последовательно соединенных конденсатора С (ее значение внесите в таблицу) и неизвестной индуктивности Ь,. Выполните п. 2 и проведите измерение С~ в том же частотном диапазоне, что и при последовательном соединении. Результаты измерений запишите в таблицу. 9. Выключите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров. Обработки результатов измерений 1.
По данным таблицы постройте на одном графике 3 резонансных кривых ~У, = У (и) . Отметьте значения резонансных частот контура по положению максимума и минимума кривых С~ = У"(~ ) . 2. По величине резонансной частоты и„, для контура с известной емкостью С найдите по формуле (4) индуктивность катушки Е 1 Е =, =..мГн. ~Х3 По второй частоте и „, формула (5) расчитайте емкость С, С =С '" =...мкФ.
Результаты вычислений запишите в таблицу 3. В выводе по работе проведите анализ полученных данных: а) опишите изменения зависимости ~У, =Ди) при изменении емкости колебательного контура; б) сравните частоты, соответствующие максимуму резонансной кривой У, = У(и) при последовательном соединении конденсатора и индуктивности и минимуму кривой ~У, = ~(и) при параллельном подключении конденсатора и индуктивности. К о н т р о л ь н ы е в о и р о с ы 1 Запишите закон изменения тока в цепи при вынужденных колебаниях 2.
Чем определяются частота и амплитуда вынужденных колебаний? 3. Какая ЭДС вызывает вынужденные колебания? 4. Какие ЭДС действуют в колебательном контуре при вынужденных колебаниях? 5. При каком условии наблюдается резонанс в колебательном контуре? б. Какова величина полного сопротивления контура и тока в нем в случае резонанса напряжений (последовательного резонанса)? 7. Что характерно для величин тока У и напряжений ~У~с, ~Ун при резонансе напряжений в колебательном контуре? 8. Чем объясняется, что а) при резонансе напряжений ток в контуре максимальный; б) при резонансе токов в подводящих к колебательному контуру проводах течет небольшой ток? 9.
От каких величин зависит высота резонансного пика У = У ~0)? 10.Какую форму имеют резонансные кривые ГУ, = ~(и) и ГУ„= ~(и): а) при резонансе напряжений; б) при резонансе токов? 110 11.К какому участку колебательного контура нужно подключить мультиметр для получения резонансной кривой с максимумом (или с минимумом) в случаях а) последовательного соединения элементов Е и С; б) параллельного соединения Е и С? 12.Каким образом в данном колебательном контуре можно изменять: а) частоту вынужденных колебаний; б) резонансную частоту контура? 13.Какие параметры колебаний в контуре изменятся, если изменить частоту колебаний генератора? 14.Каким путем в работе добиваются получения резонансов? Что служит признаком достижения резонанса? 15.С какой целью в работе строят график С', = ~(г)? Как определяют по ним резонансную частоту контура? 16.
Какие опытные данные используют для определения величин: а) индуктивности контура Л; б) емкости контура С,? Литература 1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики — М.: Высшая школа, 1989.— ~ 28.3. 2 Калашников С.Г. Электричество — М: Наука, 1977.— Я 220 — 222, 225. 111 Приложение 1 ГРАФИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ 1.1. Построение графиков Назначение графика — наглядно представить результаты опыта при изучении зависимости одной величины от другой.
График позволяет увидеть особенности исследуемой зависимости, выявить ее характер (например, линейная, квадратичная или экспоненциальная) и определить ее параметры. Все это становится доступным при грамотном применении графического метода, а для этого необходимо следовать определенным правилам построения графиков и использовать методы их обработки.
1. Выбор координатных осей. График выполняют на листе миллиметровой бумаги размером -150х150 мм, и координатные оси берут примерно равной длины. Горизонтальная ось отводится аргументу, т.е. величине, значение которой задает сам экспериментатор, а вертикальная ось — функции. В конце каждой оси указывают символ величины, десятичный множитель и единицу величины. При этом множитель 10-'~ позволяет опустить нули при нанесении шкалы, например, писать 1, 2, 3 ...
вместо 0,001, 0,002 и т.д. 2. Выбор интервалов. Интервалы чисел на каждой оси выбирают независимо друг от друга, причем такими, чтобы кривая заняла все поле чертежа. Для этого границы интервалов берут близкими к наименьшему и наибольшему среди измеренных значений. Подчеркнем, что начало отсчета часто начинают не с нуля. Нулевую точку помещают на график лишь в том случае, если она близка к экспериментально исследованной области или необходима экстраполяция на нулевое значение. 3. Выбор масштабов и шкалы.
Масштаб должен быть простым и удобным для нанесения точек на график. За единицу масштаба принимают отрезок оси, кратный 5, 10, 50 или 100 мм, что позволяет легко отсчитывать доли отрезка. Такому отрезку соотносят «круглое» число (1, 2, 5) единиц измеряемой величины. Деления шкалы на каждой оси подбирают независимо, в соответствии с масштабом, причем надписи делений наносят вдоль всей оси. Чтобы шкала легко читалась, достаточно указать на оси 3 — 5 чисел. 4.
Нанесение точек. Опытные данные наносят на поле графика в виде четких значков, не подписывая их численные значения: они приводятся в таблице. Разные значки (светлые и темные кружки, треугольники и др.) используют для обозначения данных, относящихся к различным условиям. 5. Проведение экспериментальной кривой. Кривую проводят тонкой плавной непрерывной линией (таковы обычно физические зависимости), чтобы точки находились равномерно по обе стороны кривой как можно ближе к ней. Если вид зависимости известен заранее, то проводят эту теоретическую кри- 112 вую.
В случае линейной зависимости прямую проводят через среднюю точку, координаты которой: 2" х, 2" У, М . М где М вЂ” общее число точек на графике. б. Заголовок графика. График сопровождают названием зависимости, в котором поясняют символы переменных, указанные в конце осей. Кроме того, в подписи к графику разъясняют обозначения опьггных точек и кривых, если их несколько. Заголовок принято располагать выше графика, либо под графиком. 1,2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
