Bada­nia rezo­nan­su w obwo­dach elek­trycz­nych

ĆWICZENIE 24

drgania i fale, elektryczność i magnetyzm

BADANIA REZONANSU W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH

Opis teoretyczny do ćwiczenia

zamieszczony jest na stronie www.wtc.wat.edu.pl w dziale

DYDAKTYKA – FIZYKA – ĆWICZENIA LABORATORYJNE. Opis układu pomiarowego

Układ pomiarowy składa się z generatora napięcia sinusoidalnego o zmiennej częstotliwości, woltomierza z sondą, pudełka z obwodami rezonansowymi i trzech kondensatorów wymiennych

CS. Schemat układu pomiarowego oraz informacje o wartościach parametrów elementów układu znajdują się na stole pomiarowym. Na rysunku obok przedstawiona jest przykładowa krzywa rezonansowa.

Przeprowadzenie pomiarów

1. Podłączyć generator do pudełka z obwodami rezonansowymi za pomocą kabla koncentrycznego. Zakres woltomierza ustawić

ĆWICZENIE 24

drgania i fale, elektryczność i magnetyzm na 10V. Sondę podłączyć do woltomierza, przewód „masy” podłączyć do zacisku pudełka z obwodami rezonansowymi.

2. Wykonać pomiary napięcia U dla częstotliwości na generatorze w zakresie od C (fr 1kHz)do

) 1

(f_r kHz co 100 Hz, czyli od około 13 000 Hz do 15 000 Hz.

3. Jeżeli rozdzielczość generatora na to pozwala dla częstotliwości odpowiadającej maksymalnym wartościom zmierzonego napięcia U zagęścić punkty pomiarowe by dokładniej wyznaczyć_C

częstotliwość rezonansową f_r.

4. Włączyć jeden z kondensatorów sprzęgających CS do gniazd pudełka z układem rezonansowym. Sondę woltomierza połączyć z zaciskiem U .₂

5. Wykonać pomiary U w zakresie częstotliwości napięcia wymuszającego, takich jak w punkcie 3.₂

6. Przeprowadzić pomiary U2 dla pozostałych dwóch wartości pojemności CS.

7. Oszacować maksymalne niepewności pomiarowe U , f , C . Opracowanie wyników pomiarów

1. Wykreślić na papierze milimetrowym zmierzone zależności U_C( f) wraz z niepewnościami pomiarowymi, każdą na oddzielnym arkuszu. Skale na osiach dobrać tak by były jednakowe dla układu bez sprzężenia (Wykres-1) oraz trzech układów sprzężonych (Wykres-2, Wykres-3, Wykres-4).

2. Wyznaczyć frdla każdego mierzonego przypadku: z wykresu oraz analitycznie ₂ 2 2 1 2 1 L R LC f_r    ,

oszacować jej niepewność maksymalną z wykresu.

3. Wyznaczyć szerokość pasma B z szerokości krzywej rezonansowej na wysokości 2

max

C

U

oraz oszacować jej niepewność maksymalną z wykresu.

4. Na podstawie zależności B B f Q r r  2  

 _{wyznaczyć dobroć Q. oraz oszacować jej niepewność} maksymalną. 5. Na podstawie zależności Q RC U U r o C    2 1

wyznaczyć napięcie U oraz oszacować jego niepewność _o

maksymalną.

6. Na wykresach z punktu 1 wykreślić krzywe

 

7. Obliczyć parametry sprzężenia

C C_s



 i porównać go z wartościami 1Q. Zestawić wyniki, przeanalizować uzyskane rezultaty, wyciągnąć wnioski. Stwierdzić czy cel ćwiczenia:

 wyznaczenie z zależności teoretycznej fr oraz z wykresu fr, B, Q bez sprzężenia;

 wyznaczenie z zależności teoretycznej fr oraz z wykresu fr, B, Q,  dla sprzężenia kondensatorem CS,;

ĆWICZENIE 24

Grupa, zespół...…... 3.1 Wartości teoretyczne wielkości wyznaczanych lub określanych.

3.2 Potwierdzić na stanowisku wartości parametrów i ich niepewności!

R ;C ±5% ; L ±5% ; R ±5% ; Uo = ...

3.3 Pomiary i uwagi do ich wykonania. f Hz U1 V C1= ... U2 V C2= ... U3 V C3= ... U4 V 13 000 13 100 13 200 13 300 13 400 13 500 13 600 13 700 13 800 13 900 14 000 14 100 14 200 14 300 14 400 14 500 14 600 14 700 14 800 14 900 15 000 f = ... U1-4 = ...