1
Ćw. 54. BADANIE ZJAWISKA REZONANSU ELEKTROMAGNETYCZNEGO
Celem ćwiczenia jest zbadanie charakterystyk prąd-częstotliwość szeregowego obwodu RLC, wyznaczenie współczynnika dobroci i częstości rezonansowej badanego układu oraz wyznaczenie pojemności kondensatora w analizowanym obwodzie RLC.
1. Wykaz przyrządów pomiarowych:
generator sygnału AG 1022F;
woltomierz napięcia przemiennego M-3860D;
amperomierz prądu przemiennego M-4630;
szeregowy obwód rezonansowy RLC.
2. Pomiar zależności prądu płynącego w obwodzie RLC w funkcji częstotliwości.
W ćwiczeniu badano trzy obwody szeregowe RL2C2 z trzema różnymi opornikami R1, R2
i R3. Schemat układu do pomiarów charakterystyk prąd-częstotliwość obwodu RL2C2
przedstawiono na Rys. 1.
Rys. 1.
Indukcyjność L2 wybranej cewki jest podana w instrukcji do ćw. 54, str. 3.
Omomierzem M-3860D zmierzono rezystancje trzech oporników. Wyniki pomiarów R1, R2 i R3 zapisano poniżej. W obliczeniach uB(R) uwzględnij dokładność pomiaru rezystancji multimetrem cyfrowym M-3860D na zakresie 400Skorzystaj z poniższej tabeli.
R1 = 55,2 , R1 = 97,1 , R1 = 266,6 .
2
Dodatkowo, za pomocą multimetru CHY 20 zmierzono pojemność kondensatora C2. Wynik pomiaru C2 zapisano poniżej. W obliczeniach uB(C2) uwzględnij dokładność pomiaru pojemności multimetrem cyfrowym CHY 20. Skorzystaj z poniższej tabeli.
C2 = 101,9 nF, zakres pomiarowy: 200 nF
Za pomocą generatora sygnału AG 1022F ustawiono napięcie wyjściowe U0 w układzie RLC. Jego amplitudę zmierzono woltomierzem cyfrowym M-3860D: U0 = 3,001 V.
W obliczeniach uB(U0) uwzględnij dokładność pomiaru napięcia multimetrem cyfrowym M-3860D na zakresie AC V: 4 V. Skorzystaj z poniższej tabeli.
Następnie dokonano pomiarów charakterystyk prąd-częstotliwość, tj. zależności I(f) dla trzech różnych kombinacji układów RLC z opornikami R1, R2, R3. Wyniki pomiarów zestawiono w Tabelach 1-3.
Tabela 1. Tabela 2. Tabela 3.
Dla R1 Dla R2 Dla R3
f [Hz] I [mA] f [Hz] I [mA] f [Hz] I [mA]
100,000000 0,13 100,000000 0,13 100,000000 0,12 300,000000 0,58 300,000000 0,58 300,000000 0,59 500,000000 0,94 500,000000 0,94 500,000000 0,93 700,000000 1,32 700,000000 1,32 700,000000 1,30 900,000000 1,72 900,000000 1,73 900,000000 1,68 1100,00000 2,17 1100,00000 2,17 1100,00000 2,08 1300,00000 2,69 1300,00000 2,69 1300,00000 2,53 1500,00000 3,30 1500,00000 3,28 1500,00000 3,03 1700,00000 4,06 1700,00000 4,01 1700,00000 3,58 1900,00000 5,08 1900,00000 4,93 1900,00000 4,18 2100,00000 6,38 2100,00000 6,11 2100,00000 4,86 2300,00000 8,20 2300,00000 7,69 2300,00000 5,58 2500,00000 10,90 2500,00000 9,81 2500,00000 6,29 2700,00000 14,97 2700,00000 12,61 2700,00000 6,96 2750,00000 16,31 2900,00000 15,83 2900,00000 7,49 2800,00000 17,76 3000,00000 17,25 3000,00000 7,67 2840,00000 18,98 3050,00000 17,83 3070,00000 7,77
3
2880,00000 20,22 3090,00000 18,19 3130,00000 7,83 2920,00000 21,49 3130,00000 18,46 3150,00000 7,85 2960,00000 22,71 3150,00000 18,57 3170,00000 7,85 2980,00000 23,30 3170,00000 18,65 3180,00000 7,87 3000,00000 23,85 3180,00000 18,67 3185,00000 7,87 3010,00000 24,10 3185,00000 18,70 3190,00000 7,87 3070,00000 25,48 3190,00000 18,70 3195,00000 7,87 3100,00000 25,97 3195,00000 18,71 3200,00000 7,87 3140,00000 26,45 3200,00000 18,71 3205,00000 7,88 3180,00000 26,67 3205,00000 18,72 3210,00000 7,87 3195,00000 26,70 3210,00000 18,73 3215,00000 7,87 3200,00000 26,68 3215,00000 18,74 3220,00000 7,87 3230,00000 26,57 3220,00000 18,75 3225,00000 7,87 3260,00000 26,33 3225,00000 18,73 3230,00000 7,87 3300,00000 25,86 3230,00000 18,73 3240,00000 7,87 3350,00000 25,03 3235,00000 18,73 3250,00000 7,87 3400,00000 24,05 3240,00000 18,72 3260,00000 7,87 3560,00000 20,65 3245,00000 18,72 3270,00000 7,87 3700,00000 17,85 3250,00000 18,71 3280,00000 7,87 3900,00000 14,54 3255,00000 18,70 3290,00000 7,86 4100,00000 12,02 3265,00000 18,69 3300,00000 7,86 4400,00000 9,19 3280,00000 18,64 3320,00000 7,85 4800,00000 6,66 3300,00000 18,56 3340,00000 7,84 5300,00000 4,55 3320,00000 18,47 3360,00000 7,83 5800,00000 3,10 3340,00000 18,35 3380,00000 7,82 6300,00000 2,01 3380,00000 18,08 3400,00000 7,80 7000,00000 0,83 3430,00000 17,67 3430,00000 7,76 7500,00000 0,37 3480,00000 17,19 3470,00000 7,72 3530,00000 16,67 3520,00000 7,65 3600,00000 15,90 3570,00000 7,57 3700,00000 14,76 3650,00000 7,41 3900,00000 12,59 3720,00000 7,27 4100,00000 10,72 3800,00000 7,08 4300,00000 9,15 3900,00000 6,82 4600,00000 7,28 4000,00000 6,56 4900,00000 5,83 4100,00000 6,28 5200,00000 4,69 4300,00000 5,73 5600,00000 3,50 4500,00000 5,18 6000,00000 2,55 4700,00000 4,64 6400,00000 1,77 5000,00000 3,91 6800,00000 1,08 5400,00000 3,04 7300,00000 0,50 5800,00000 2,27 8000,00000 0,17 6200,00000 1,62 6600,00000 1,01 7000,00000 0,56 7400,00000 0,30 8000,00000 0,14
4
Natężenie prądu mierzono amperomierzem M-4630 na zakresie AC A: 200 mA.
W obliczeniach uB(I) uwzględnij dokładność pomiaru prądu multimetrem cyfrowym M- 4630. Skorzystaj z poniższej tabeli.
Zwróć uwagę na inną dokładność pomiaru częstotliwości sygnału przemiennego z generatora AG 1022F (niebieskie wiersze w Tabelach 1-3). Uwzględnij ją w obliczeniach uB(f).
Odczytano wartości napięć Uc na kondensatorze dla częstotliwości rezonansowej dla trzech różnych kombinacji układów RLC:
dla R1L2C2: Uc = 11,26 V, dla R2L2C2: Uc = 8,15 V, dla R3L2C2: Uc = 3,116 V.
W obliczeniach uB(Uc) uwzględnij dokładność pomiaru napięcia multimetrem cyfrowym M-3860D na zakresach AC V: 4 V i 40 V. Skorzystaj z poniższej tabeli.
UWAGA: Sprawozdanie wykonaj w oparciu o polecenia umieszczone w instrukcji do ćw. 54, znajdującej się na stronie internetowej LPF: http://lpf.wppt.pwr.edu.pl/.
Dodatkowo:
W jednych układzie współrzędnych przedstaw trzy zależności I(f) dla trzech różnych kombinacji obwodów RLC i skomentuj zachowanie krzywych rezonansowych.
Oblicz wartość średnią pojemności badanego kondensatora C2, wyznaczoną z pomiarów zależności I(f) dla trzech różnych kombinacji obwodów RLC i porównaj ją z wartością zmierzoną miernikiem CHY 20.
