Электричество и магнетизм (1188650), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Îöåíèòå ïîãðåøíîñòè. Ïîäóìàéòå î ïðè÷èíàõ ðàñõîæäåíèÿ ðåçóëüòàòîâ.Êîíòðîëüíûå âîïðîñû1. Ïðèâåäèòå âñå èçâåñòíûå Âàì îïðåäåëåíèÿ ðåçîíàíñà.2. Êàê óñòàíîâèòü íàëè÷èå ðåçîíàíñà â öåïè? Ïåðå÷èñëèòå âñå èçâåñòíûå Âàìïðèçíàêè.3. Ïîëó÷èòå îðìóëó, ñâÿçûâàþùóþ äîáðîòíîñòü è ñîïðîòèâëåíèÿ.4. Êàêèå ïðè÷èíû ïðèâîäÿò ê ïîòåðÿì ýíåðãèè â êîíòóðå?5. Çàâèñÿò ëè ïîòåðè ýíåðãèè îò ÷àñòîòû òîêà?6. Ïîëó÷èòå îðìóëó, ñâÿçûâàþùóþ Rðåç è rL .ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÀÒÓÛ1. Ñèâóõèí Ä.Â. Îáùèé êóðñ èçèêè. Ò.
III. Ýëåêòðè÷åñòâî. Ì.: Íàóêà,1983. 126, 127, 129, 130.2. Êàëàøíèêîâ Ñ.. Ýëåêòðè÷åñòâî. Ì.: Íàóêà, 1977. 245250, 254256.àáîòà 3.2.467êîðîòêèìè îäèíî÷íûìè èìïóëüñàìè, ïîñëå êàæäîãî èç êîòîðûõ â êîíòóðå âîçíèêàþò ñâîáîäíûå çàòóõàþùèå êîëåáàíèÿ. Ïîäàâ íàïðÿæåíèåñ êîíäåíñàòîðà íà îñöèëëîãðà, ìîæíî ïî êàðòèíå, âîçíèêàþùåé íàýêðàíå îñöèëëîãðàà, îïðåäåëèòü ïåðèîä êîëåáàíèé â êîíòóðå, èññëåäîâàòü çàòóõàíèå êîëåáàíèé è îïðåäåëèòü îñíîâíûå ïàðàìåòðû êîëåáàòåëüíîãî êîíòóðà.Êàðòèíó êîëåáàíèé ìîæíî ïðåäñòàâèòü íå òîëüêî â êîîðäèíàòàõ (U ,t) (ðèñ. 2.2), íî è â êîîðäèíàòàõ (U , U̇ ), èëè, êàê ãîâîðÿò, íà àçîâîéïëîñêîñòè.
 ýòèõ êîîðäèíàòàõ êðèâàÿ íåçàòóõàþùèõ êîëåáàíèé (γ = 0)èìååò âèä ýëëèïñà (èëè îêðóæíîñòè ïðè îäèíàêîâûõ àìïëèòóäàõ Uè U̇ ), à êàðòèíà ðåàëüíûõ êîëåáàíèé èçîáðàæàåòñÿ ñâîðà÷èâàþùåéñÿñïèðàëüþ. Äîêàçàòåëüñòâî ýòèõ óòâåðæäåíèé ìû ïðåäîñòàâëÿåì ÷èòàòåëþ.Ñõåìà ïîäêëþ÷åíèÿ îñöèëëîãðààäëÿ èçó÷åíèÿ êîëåáàíèé íà àçîâîé ïëîñêîñòè ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 1. Íà âåðòèCLêàëüíûé âõîä îñöèëëîãðàà ïîäà¼òñÿ íàïðÿæåíèå UC ñ êîíäåíñàòîðà, à íà ãîðèXYr∅∅çîíòàëüíûé íàïðÿæåíèå ñ ðåçèñòîðà∅∅∅RUR (UR ∼ I ∼ dq/dt ∼ dUC /dt).∅Íàðèñ. 2 ïðèâåäåíà ñõåìà äëÿ èññëåäîâàíèÿèñ. 1. Ñõåìà óñòàíîâêè äëÿñâîáîäíûõ êîëåáàíèé â êîíòóðå, ñîäåðæàíàáëþäåíèÿ çàòóõàþùèõùåì ïîñòîÿííóþ èíäóêòèâíîñòü L è ïå êîëåáàíèé íà àçîâîé ïëîñêîñòèðåìåííûå ¼ìêîñòü C è ñîïðîòèâëåíèå R.Êîëåáàíèÿ íàáëþäàþòñÿ íà ýêðàíå îñöèëëîãðàà.ÝêñïåðèìåíòàëüíàÿÎñöèëëîãðà C176d+−àáîòà 3.2.4Ñâîáîäíûå êîëåáàíèÿ â ýëåêòðè÷åñêîì êîíòóðåÖåëü ðàáîòû: èññëåäîâàíèå ñâîáîäíûõ êîëåáàíèé â êîëåáàòåëüíîìêîíòóðå. ðàáîòå èñïîëüçóþòñÿ: ãåíåðàòîð èìïóëüñîâ, ýëåêòðîííîå ðåëå,óñòàíîâêà.XYhh?∅YÎáùèéMCP63∅X∅ ∅LRLP5025∅C∅åíåðàòîð554-f cΩ e?ÎáùèéR1hDg6R∅∅åëåìàãàçèí ñîïðîòèâëåíèé, ìàãàçèí ¼ìêîñòåé, èíäóêòèâíîñòü, ýëåêòðîííûé îñöèëëîãðà, óíèâåðñàëüíûé ìîñò.èñ.
2. Ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ èññëåäîâàíèÿ ñâîáîäíûõ êîëåáàíèéÈññëåäóåìûé êîëåáàòåëüíûé êîíòóð ñîñòîèò èç èíäóêòèâíîñòè L,¼ìêîñòè C è ðåçèñòîðà R (ðèñ. 2.1). Êîíäåíñàòîð êîíòóðà çàðÿæàåòñÿÄëÿ ïåðèîäè÷åñêîãî âîçáóæäåíèÿ êîëåáàíèé â êîíòóðå èñïîëüçóåòñÿãåíåðàòîð èìïóëüñîâ 554. Ñ âûõîäà ãåíåðàòîðà ïî êîàêñèàëüíîìó êà68Ýëåêòðè÷åñêèå êîëåáàíèÿáåëþ èìïóëüñû ïîñòóïàþò íà êîëåáàòåëüíûé êîíòóð ÷åðåç ýëåêòðîííîåðåëå, ñìîíòèðîâàííîå â îòäåëüíîì áëîêå (èëè íà âûõîäå ãåíåðàòîðà).åëå ñîäåðæèò äèîäíûé òèðèñòîð1 D è îãðàíè÷èòåëüíûé ðåçèñòîð R1 .Èìïóëüñû çàðÿæàþò êîíäåíñàòîð C .
Ïîñëå êàæäîãî èìïóëüñà ãåíåðàòîð îòêëþ÷àåòñÿ îò êîëåáàòåëüíîãî êîíòóðà, è â êîíòóðå âîçíèêàþòñâîáîäíûå çàòóõàþùèå êîëåáàíèÿ. Âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå îñöèëëîãðàà âåëèêî (≃1 ÌÎì), òàê ÷òî åãî âëèÿíèåì íà êîíòóð ìîæíî ïðåíåáðå÷ü. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ óñòîé÷èâîé êàðòèíû çàòóõàþùèõ êîëåáàíèé èñïîëüçóåòñÿ ðåæèì æäóùåé ðàçâ¼ðòêè ñ ñèíõðîíèçàöèåé âíåøíèìè èìïóëüñàìè, ïîñòóïàþùèìè ñ âûõîäà ¾ñèíõðîèìïóëüñû¿ ãåíåðàòîðà.ÇÀÄÀÍÈÅ ðàáîòå ïðåäëàãàåòñÿ èññëåäîâàòü çàâèñèìîñòü ïåðèîäà ñâîáîäíûõêîëåáàíèé êîíòóðà îò ¼ìêîñòè, çàâèñèìîñòü ëîãàðèìè÷åñêîãî äåêðåìåíòà çàòóõàíèÿ îò ñîïðîòèâëåíèÿ, îïðåäåëèòü êðèòè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå è äîáðîòíîñòü êîíòóðà.I. Ïîäãîòîâêà ïðèáîðîâ ê ðàáîòå1. Ñîáåðèòå ñõåìó ñîãëàñíî ðèñ.
2. Âûõîä ãåíåðàòîðà ÷åðåç ðåëå ïîäêëþ÷èòå ê êëåììàì ¾1¿ è ¾2′ ¿ ìàãàçèíà ¼ìêîñòåé.  ýòîì ñëó÷àå âåðõíèìðÿäîì êóðáåëåé (ðó÷åê) ìîæíî ìåíÿòü ¼ìêîñòü â èíòåðâàëå 0 ÷ 1 ìêÔ.Ïîêàçàíèÿ êóðáåëåé ñóììèðóþòñÿ.2. ó÷êîé ¾ÀÌÏË¿ ãåíåðàòîðà èìïóëüñîâ óñòàíîâèòå íà âîëüòìåòðåíàïðÿæåíèå ÷óòü áîëüøå 30 B. Ïðè ýòîì äîëæíû áûòü íàæàòû êíîïêè ¾×1¿, ¾⊔¿ è ¾çàïóñê¿. ó÷êó ðåãóëèðîâêè àìïëèòóäû ñèíõðîèìïóëüñîâ ¾ÀÌÏË¿ ïîñòàâüòå â êðàéíåå ïðàâîå ïîëîæåíèå.
Ïîëÿðíîñòü ñèíõðîèìïóëüñîâ ãåíåðàòîðà (òóìáëåð ¾Ω¿) äîëæíà áûòü ñîãëàñîâàíà ñ ïîëÿðíîñòüþ ñèíõðîíèçàöèè îñöèëëîãðàà (òóìáëåð ¾±¿) îáà òóìáëåðà ââåðõ èëè îáà âíèç. Äëèòåëüíîñòü èìïóëüñîâ ïîäáèðàåòñÿ ñ ïîìîùüþïîäâèæíûõ øêàë (÷¼ðíàÿ è áåëàÿ) è âåðòèêàëüíîãî ðÿäà êíîïîê (ìíîæèòåëåé). Ïðè íàæàòîé ÷¼ðíîé êíîïêå îòñ÷¼ò âåä¼òñÿ ïî ÷¼ðíîé øêàëåñ óìíîæåíèåì íà êîýèöèåíò, óêàçàííûé îêîëî íàæàòîé êíîïêè; ïðèíàæàòîé áåëîé êíîïêå ñîîòâåòñòâåííî ïî áåëîé øêàëå. ×àñòîòà ïîâòîðåíèÿ èìïóëüñîâ óñòàíàâëèâàåòñÿ àíàëîãè÷íî.
Óñòàíîâèòå äëèòåëüíîñòü èìïóëüñîâ ∼ 5 ìêñ; à ÷àñòîòó ïîâòîðåíèÿ èìïóëüñîâ ν0 = 100 ö(T0 = 0,01 ñ). û÷àã ¾Ñèíõðîíèçàöèÿ¿ îñöèëëîãðàà óñòàíîâèòå â ïîëîæåíèå ¾Âíåøí¿, ðû÷àã ïåðåêëþ÷åíèÿ ðàçâ¼ðòêè â ïîëîæåíèå ¾1¿.1  ñõåìå èñïîëüçóåòñÿ òèðèñòîð áåç óïðàâëÿþùåãî ýëåêòðîäà ïîëóïðîâîäíèêîâûé êëþ÷, ñîïðîòèâëåíèå êîòîðîãî çàâèñèò îò íàïðÿæåíèÿ íà í¼ì. Ïðè íàïðÿæåíèÿõ âûøå ïîðîãîâîãî òèðèñòîð îòêðûâàåòñÿ, à ïðè ëþáîì íàïðÿæåíèè äðóãîãîçíàêà çàêðûâàåòñÿ. Áëàãîäàðÿ ýòîìó ñîïðîòèâëåíèå ãåíåðàòîðà íå âëèÿåò íà ïðîöåññû â êîëåáàòåëüíîì êîíòóðå.àáîòà 3.2.469II.
Èçìåðåíèå ïåðèîäîâ3. Óñòàíîâèòå íà ìàãàçèíå ñîïðîòèâëåíèé âåëè÷èíó R = 0; íà ìàãàçèíå¼ìêîñòåé âåëè÷èíó C = 0,02 ìêÔ.4. Ïðîêàëèáðóéòå ãîðèçîíòàëüíóþ îñü îñöèëëîãðàà ïî èçâåñòíîìó ïåðèîäó ïîâòîðåíèÿ èìïóëüñîâ: äëÿ ýòîãîà) ïîäáåðèòå ÷àñòîòó ðàçâ¼ðòêè îñöèëëîãðàà, ïðè êîòîðîé ðàññòîÿíèå x0 ìåæäó èìïóëüñàìè, ïîñòóïàþùèìè ñ ãåíåðàòîðà (T0 = 0,01 ñ),çàíèìàåò ïî÷òè âåñü ýêðàí;á) èçìåðèâ íà ýêðàíå ðàññòîÿíèå x, êîòîðîå çàíèìàþò íåñêîëüêî ïîëíûõ ïåðèîäîâ n, ðàññ÷èòàéòå ïåðèîä êîëåáàíèé êîíòóðà: T == T0 x/(n x0 ). Ìàëûå ðàññòîÿíèÿ ìîæíî óâåëè÷èòü äèñêðåòíûì ïåðåêëþ÷àòåëåì ÷óâñòâèòåëüíîñòè êàíàëà ¾X ¿.Èçìåíÿÿ ¼ìêîñòü îò 0,02 ìêÔ äî 0,9 ìêÔ è ïåðèîäè÷åñêè ïðîâåðÿÿâåëè÷èíó x0 , ïðîâåäèòå èçìåðåíèÿ ïåðèîäîâ (8 ÷ 10 çíà÷åíèé).III. Êðèòè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå è äåêðåìåíò çàòóõàíèÿ5. Ïðèíÿâ L = 200 ìí, ðàññ÷èòàéòå ¼ìêîñòü√ C , ïðè êîòîðîé ñîáñòâåííàÿ ÷àñòîòà êîëåáàíèé êîíòóðà ν0 = 1/(2π LC) ñîñòàâëÿåò 5 êö.
Äëÿâûáðàííûõ çíà÷åíèé L è C ðàññ÷èòàéòå êðèòè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèåêîíòóðà Rêð ïî îðìóëå (2.26).6. Óñòàíîâèòå íà ìàãàçèíå ¼ìêîñòü, áëèçêóþ ê ðàññ÷èòàííîé. Óâåëè÷èâàÿ ñîïðîòèâëåíèå R îò íóëÿ äî Rêð , íàáëþäàéòå êàðòèíó çàòóõàþùèõêîëåáàíèé íà ýêðàíå îñöèëëîãðàà. Çàèêñèðóéòå ñîïðîòèâëåíèå ìàãàçèíà, ïðè êîòîðîì êîëåáàòåëüíûé ðåæèì ïåðåõîäèò â àïåðèîäè÷åñêèé.Íàéäåííîå ýêñïåðèìåíòàëüíî çíà÷åíèå Rêð ìîæåò îòëè÷àòüñÿ îò ðàññ÷èòàííîãî, ò. ê. âåëè÷èíà L çàäàíà ïðèáëèæ¼ííî.7. Óñòàíîâèòå ñîïðîòèâëåíèå R ≃ 0,1Rêð (ýêñï.).
Ïîëó÷èòå íà ýêðàíåêàðòèíó çàòóõàþùèõ êîëåáàíèé. Äëÿ ðàñ÷¼òà ëîãàðèìè÷åñêîãî äåêðåìåíòà çàòóõàíèÿ Θ ïî îðìóëå (2.30) èçìåðüòå àìïëèòóäû, ðàçäåë¼ííûå öåëûì ÷èñëîì ïåðèîäîâ n (ðèñ. 2.2).Òî÷íîñòü èçìåðåíèé ïîâûñèòñÿ, åñëè ñìåñòèòü ãîðèçîíòàëüíóþ îñüñèììåòðèè ñèãíàëà â íèæíþþ ÷àñòü ýêðàíà. àñ÷¼ò áóäåò òåì òî÷íåå,÷åì áîëüøå îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà èçìåðÿåìûå àìïëèòóäû, à ìèíèìàëüíàÿ íå äîëæíà áûòü ìåíüøå 5 ÷ 6 ìì.8. Ïîâòîðèòå èçìåðåíèÿ ï. 7 äëÿ 6÷8 çíà÷åíèé R, ëåæàùèõ â èíòåðâàëå(0,1 ÷ 0,3) · Rêð .IV. Êîëåáàíèÿ íà àçîâîé ïëîñêîñòè9.
Äëÿ íàáëþäåíèÿ çàòóõàþùèõ êîëåáàíèé íà àçîâîé ïëîñêîñòè ïîäàéòå íà âõîä ¾X ¿ îñöèëëîãðàà íàïðÿæåíèå ñ ìàãàçèíà ñîïðîòèâëåíèé;70Ýëåêòðè÷åñêèå êîëåáàíèÿàáîòà 3.2.571äëÿ ýòîãî äîñòàòî÷íî îòñîåäèíèòü âõîä ¾X ¿ îñöèëëîãðàà îò êëåììû¾ñèíõðîèìïóëüñû¿ ãåíåðàòîðà è ñîåäèíèòü åãî ñ òî÷êîé, ðàñïîëîæåííîé ìåæäó êàòóøêîé L è ìàãàçèíîì R.Ïîñòàâüòå ðû÷àã ïåðåêëþ÷åíèÿ ðàçâ¼ðòêè îñöèëëîãðàà â ïîëîæåíèå ¾X ¿.Ïðè òîì æå çíà÷åíèè C , ÷òî è â ï.
6, íàáëþäàéòå çà èçìåíåíèåìñïèðàëè ïðè óâåëè÷åíèè ñîïðîòèâëåíèÿ îò 0,1 · Rêð äî 0,3 · Rêð .Äëÿ îïðåäåëåíèÿ Θ èçìåðüòå ðàäèóñû âèòêîâ ñïèðàëè, ðàçäåë¼ííûåöåëûì ÷èñëîì ïåðèîäîâ n, äëÿ îäíîãî-äâóõ çíà÷åíèé R íà êàæäîì êðàþðàáî÷åãî äèàïàçîíà.10. Èçìåðüòå èíäóêòèâíîñòü L è îìè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå êàòóøêè RLñ ïîìîùüþ ìîñòà ïåðåìåííîãî òîêà.ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÀÒÓÛ1. Ñèâóõèí Ä.Â. Îáùèé êóðñ èçèêè. Ò.
III. Ýëåêòðè÷åñòâî. Ì.: Íàóêà,1983. 122124.2. Êàëàøíèêîâ Ñ.. Ýëåêòðè÷åñòâî. Ì.: Íàóêà, 1977. 207210.V. Îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ ðàáîòå èñïîëüçóþòñÿ: ãåíåðàòîð çâóêîâîé ÷àñòîòû, îñöèëëî11. àññ÷èòàéòå ýêñïåðèìåíòàëüíûå çíà÷åíèÿ ïåðèîäîâ ïî ðåçóëüòàòàìèçìåðåíèé (ï.
4) è òåîðåòè÷åñêèå ïî îðìóëå (2.21). Ïîñòðîéòå ãðàèêTýêñï = f (Tòåîð ).12. àññ÷èòàéòå çíà÷åíèÿ Θ (ï. 8) è Rêîíò (ñîïðîòèâëåíèå êîíòóðà ñîñòîèò èç ñîïðîòèâëåíèÿ ìàãàçèíà R è îìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ êàòóøêè RL ).2Ïîñòðîéòå ãðàèê â êîîðäèíàòàõ 1/Θ2 = f (1/Rêîíò). Îïðåäåëèòåêðèòè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå Rêð ïî íàêëîíó ïðÿìîé. Ïðèíÿâ îáîçíà÷å2íèÿ: 1/Θ2 = Y , 1/Rêîíò= X , ìîæíî ñ ïîìîùüþ ðàâåíñòâ (2.7), (2.19),(2.26) è (2.29) ïîêàçàòü, ÷òîr∆YRêð = 2π(1).∆X13.
àññ÷èòàéòå Rêð ïî îðìóëå (2.26) è ñðàâíèòå ðåçóëüòàòû: òåîðåòè÷åñêèé, ãðàè÷åñêèé è ýêñïåðèìåíòàëüíûé (ï. 6).14. àññ÷èòàéòå äîáðîòíîñòü êîíòóðà äëÿ ìàêñèìàëüíîãî è ìèíèìàëüíîãî çíà÷åíèé Θ, èñïîëüçóÿ ðàâåíñòâà (2.30) è (2.31), è ñðàâíèòå ñ ðàñ÷¼òîì Q ÷åðåç ïàðàìåòðû êîíòóðà R, L è C (ñì. (2.28)).15. àññ÷èòàéòå âåëè÷èíó Θ ïî ñïèðàëè è ñðàâíèòå ñ ðåçóëüòàòîì ï. 12.Êîíòðîëüíûå âîïðîñû1. ×òî íàçûâàåòñÿ ñîáñòâåííîé ÷àñòîòîé, äîáðîòíîñòüþ, ëîãàðèìè÷åñêèì äåêðåìåíòîì çàòóõàíèÿ êîëåáàòåëüíîãî êîíòóðà?2.
Êàêàÿ ïëîñêîñòü íàçûâàåòñÿ àçîâîé ïëîñêîñòüþ êîëåáàíèé?3. Êàê îïðåäåëèòü ëîãàðèìè÷åñêèé äåêðåìåíò çàòóõàíèÿ ïî êàðòèíå êîëåáàíèé â àçîâîé ïëîñêîñòè?àáîòà 3.2.5Âûíóæäåííûå êîëåáàíèÿ â ýëåêòðè÷åñêîìêîíòóðåÖåëü ðàáîòû: èññëåäîâàíèå âûíóæäåííûõ êîëåáàíèé è ïðîöåññîâèõ óñòàíîâëåíèÿ.ãðà, âîëüòìåòð, ÷àñòîòîìåð, ¼ìêîñòü, èíäóêòèâíîñòü, ìàãàçèí ñîïðîòèâëåíèé, óíèâåðñàëüíûé ìîñò. ðàáîòå èññëåäóþòñÿ êîëåáàíèÿ, âîçíèêàþùèå â ýëåêòðè÷åñêîì êîëåáàòåëüíîì êîíòóðå ïîä âîçäåéñòâèåì âíåøíåé ÝÄÑ, ãàðìîíè÷åñêèèçìåíÿþùåéñÿ âî âðåìåíè.Ïðè ïîäêëþ÷åíèè ê êîíòóðó âíåøíåãî èñòî÷E0 cos Ωtíèêà (ðèñ. 1) â í¼ì âîçíèêàþò êîëåáàíèÿ, êîòîðûåkìîæíî ïðåäñòàâèòü êàê ñóïåðïîçèöèþ äâóõ ñèíóñîèä (ñì. 2.52): ïåðâàÿ ñ ÷àñòîòîé ñîáñòâåííûõLCêîëåáàíèé êîíòóðà ω è àìïëèòóäîé, ýêñïîíåíöèRàëüíî óáûâàþùåé ñî âðåìåíåì; âòîðàÿ ñ ÷àñòîòîé âíåøíåãî èñòî÷íèêà Ω è ïîñòîÿííîé àìïëèòóäîé. Ñî âðåìåíåì ñîáñòâåííûå êîëåáàíèÿ çàòóõàèñ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
