Электричество Явление термоэлектричества Полупроводниковый выпрямитель Изучение колебательного контура Постоянный ток Сегнетоэлектрики Пьезоэлектрический эффект Работа и мощность тока.

Измерение емкости конденсатора

Если индуктивность контура известна, то, измерив резонансную частоту, можно определить емкость конденсатора, включенного в контур. Определим неизвестную емкость конденсатора С3.

1. Переключатель ПI на стенде поставить в положение III.

2. Найти резонансную частоту , выполнив пункт 5 упр. I.

3. Вычислить емкость конденсатора по формуле

 (30)

УПРАЖНЕНИЕ 3. Изучение влияния сердечника на величину индуктивности катушки

В тех случаях, когда необходимо изменять резонансную частоту колебательного контура, обычно используются конденсаторы переменной емкости. Однако иногда удобнее изменять величину индуктивности катушки. Это достигается с помощью сердечников, которые могут перемещаться внутри каркаса, на котором намотана катушка,

В вашем распоряжении имеются латунный и ферритовый сердечники. Выясним, как влияют на индуктивность катушки и на резонансную частоту контура сердечники, изготовленные из различных материалов:

I. Введите латунный сердечник внутрь каркаса катушки.

2. Выполните пункты 4 и 5 упражнения I и определите .

3. Поменяйте латунный сердечник на ферритовый и вновь найдите , выполнив пункт 5 упражнения I.

4. Вычислите индуктивность катушки с латунным и ферритовым сердечниками по формуле

 (31)

(за  взять значение  из первой строки таблицы I).

5. Заполните таблицу 2.

6. Сделайте выводы о влиянии материала сердечника на величину индуктивности катушки и на резонансную частоту контура.

УПРАЖНЕНИЕ 4. Снятие резонансных кривых

Переключатель ПI поставить в положение I.

Переключатель П2 поставить в положение I.

Ручкой "частота" установить на шкале генератора резонансную частоту .

Ручкой "регулировка выхода" плавно установить на вольтметре напряжение, равное 8В.

Ручкой "усиление" на осциллографе установить на экране размер изображения 2А (см. рис.10), равный 50 мм.

 


Рис.10

Ручкой "Частота" генератора устанавливать поочередно значения частоты на шкале Д, приведенные в табл.3, и снимать с экрана осциллографа соответствующие значения величины 2А в мм. Заполнить табл.3.

ПРИМЕЧАНИЕ: При изменении частоты напряжение на выходе генератора также меняется, поэтому после каждой установки частоты следует выставлять напряжение, равное 8 В.

Поставить переключатель П2 в положение II. При этом в контур включается сопротивление R2.

Заполнить табл.4, выполняя действия, описанные в пункте 6 данного упражнения.

9. По данным табл. 3 и 4 построить графики зависимости величины 2А от частоты для обоих случаев: 1) R = RI, 2) R = R2.

10. По полученным графикам, используя формулу (28) и рис. 8, определить добротность контура для обоих случаев. Сделать вывод, какое из сопротивлений (R1 или R2 больше).

МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

ФОРМУЛЫ

1

Энергия электрического поля заряженного конденсатора 

2

Энергия магнитного поля катушки с током 

3

Связь напряжения на конденсаторе с его зарядом

4

Э.д.с. самоиндукции 

5

Ток разрядки (зарядки) конденсатора 

6

Амплитуда силы тока в колебательном контуре 

7

Индуктивное сопротивление 

8

Емкостное сопротивление 

9

Закон Ома для участка цепи, содержащей активное сопротивление 

10

Закон Ома для участка цепи, содержащей индуктивное сопротивление

11

Закон Ома для участка цепи, содержащей емкостное сопротивление 

12

Общее сопротивление цепи содержащей R, L, С

13

Закон Ома для цепи с R, L, С 

14

Резонансная частота контура 

15

Формула Томсона 

16

Коэффициент затухания 

17

Логарифмический декремент затухания 

18

Добротность контура 

 

УРАВНЕНИЯ

1

Уравнение, описывающее идеальный контур (свободные незатухающие колебания) 

2

Уравнение, описывающее реальный контур (свободные затухающие колебания) 

3

Уравнение, описывающее реальный контур, в котором действует э.д.с. (вынужденные колебания) 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Что представляет собой колебательный контур?

Что необходимо сделать, чтобы вызвать свободные колебания в контуре?

Каким способом, кроме рассмотренного в описании, можно возбудить свободные колебания в контуре?

Что называется амплитудой, частотой, фазой и периодом колебаний?

Какие превращения энергии происходят в колебательном контуре?

Почему свободные колебания затухают?

Как формулируется закон Джоуля-Ленца? Какое отношение он имеет к колебательному контуру?

Что характеризуют коэффициент затухания и логарифмический декремент затухания?

Как получить незатухающие колебания? Как еще называют такие колебания?

Что такое резонанс? Когда он наблюдается?

Чем отличаются резонансные кривые для напряжения от резонансных кривых для тока? (Укажите два различия).

Как зависит форма резонансной кривой от добротности контура?

Какой элемент контура определяет, в основном, его добротность?

Как связаны добротность и полоса пропускания контура?

Как формулируется второе правило Кирхгофа?

Как согласуется со вторым правилом Кирхгофа тот факт, что в момент резонанса напряжение на конденсаторе (и катушке индуктивности) в Q раз больше величины внешней э.д.с.?

Назовите единицы измерения следующих величин: I, U, R, Z, C, L, q, W, w, T, b, l, Q, n.

Для поддержания тока в электрической цепи на заряды кроме кулоновских сил должны действовать силы неэлектрической природы (сторонние силы). Устройство, создающее сторонние силы, поддерживающее разность потенциалов в цепи и преобразующее различные виды энергии в электрическую энергию, называется источником тока. Для существования электрического тока в замкнутой цепи необходимо включение в нее источника тока.
Лабораторная работа по физике Изучение электронного осциллографа