Исследование явления резонанса в последовательном и параллельном контурах - Основы теории цепей. Лабораторная работа № 3, вариант 7

1. Цель работы
Исследование явления резонанса в последовательном и параллельном контурах, их частотных характеристик, влияния нагрузки на свойства контуров.
2. Подготовка к выполнению работы
При подготовке к работе необходимо изучить явления электрического резонанса в последовательном и параллельном контурах, основные расчетные соотношения, частотные характеристики контуров, влияние нагрузки на свойства контуров (параграфы 4.1, 4.2, 4.3 электронного учебника).
3. Теоретическое исследование
3.1. Исследовать работу схемы последовательного колебательного контура, подключенного к источнику переменного напряжения E (рис. 3.1).

Рисунок 3.1
3.2. Задать следующие номиналы элементов:
R=20 Ом, L=2 мГн, C=50+Nx5 нФ,
где N – номер варианта (последняя цифра пароля)
3.3. Задать напряжение источника Е=1 В (частота задается в соответствии с пунктом 3.4).
3.4. Определить (рассчитать) частотную характеристику ненагруженного последовательного контура в диапазоне частот, включающем в себя резонансную частоту f0.
Резонансная частота fp определяется по формуле

Остальные частоты можно получить, изменяя частоту f в обе стороны от резонансной через 0,5 кГц. При исследовании (расчете) взять 5 точек ниже частоты резонанса и пять точек выше частоты резонанса.
Рассчитать амплитудно-частотную характеристику H(f) контура.
Данные исследования (расчета) записать в таблицу 3.1
Таблица 3.1
Частота, кГц f1 f2 f3 f4 f5 f0 f7 f8 f9 f10 f11
           
Rн= хх H(f)           
Rн=1 кОм H(f)           
По результатам расчетов построить Амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) H(f), определить по ней полосу пропускания SA контура (на уровне 0,707Н0) и рассчитать значение добротности полученного ненагруженного контура

3.5. Рассчитать частотную характеристику нагруженного последовательного контура. Для этого подключите к выходу контура (параллельно индуктивности L) сопротивление нагрузки Rн величиной 1 кОм (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2
Проделать все расчеты и построение графика согласно п. 3.4. Данные измерений занести в таблицу 3.1. По результатам исследований сделать вывод о влиянии Rн на избирательные свойства последовательного контура, его эквивалентную добротность, полосу пропускания.
4. Параллельный контур
4.1. Исследовать работу схемы параллельного колебательного контура, подключенного к источнику тока J с большим внутренним сопротивлением (рисунок 4.1)
4.2. Задать следующие номиналы элементов:
R=20 Ом, L=2 мГн, C=50+Nx5 нФ.
где N – номер варианта (последняя цифра пароля)
Задать ток источника тока J=10 мА.
4.3. Рассчитать частотную характеристику напряжения UК(f) = Uвых(f) ненагруженного (RН отключено) параллельного контура в диапазоне частот, включающем в себя резонансную частоту f0. Расчет резонансной частоты произвести по формуле:

Остальные частоты определяются так же, как и в п. 3.4.
Рассчитать значения частотной характеристики контура на каждой частоте. Данные расчета записать в таблицу 3.2.
Таблица 3.2.
Частота, кГц f1 f2 f3 f4 f5 f0 f7 f8 f9 f10 f11
           
Rн= хх UК(f)           
Rн=1 кОм UК(f)           
По результатам расчета построить частотную характеристику (резонансную кривую) Uк(f), определить по ней полосу пропускания SА контура (на уровне 0,707UК0) и рассчитать значение добротности Q полученного ненагруженного контура

4.4. Рассчитать частотную характеристику UК(f) = Uвых(f) нагруженного параллельного контура. Для этого подключить параллельно к выходу контура (рисунок 3.3) сопротивление нагрузки Rн. Установить на нем значение сопротивления 1 кОм.
Проделать все измерения, построение графика и расчеты согласно п. 4.3. Данные измерений занести в таблицу 4.1. По результатам исследования и расчетов сделать вывод о влиянии Rн на избирательные свойства параллельного контура, его эквивалентную добротность, полосу пропускания.
5. Требования к отчету
Отчет должен содержать:
- схемы исследуемых цепей;
- данные элементов схемы;
- теоретический расчет параметров и характеристик исследуемых последовательного и параллельного колебательных контуров (ненагруженных и нагруженных);
- таблицы измеренных величин;
- графики частотных характеристик ненагруженного и нагруженного последовательного и параллельного контуров;
- подробные выводы по результатам исследования, в том числе оценка влияния генератора и нагрузки на избирательные свойства контуров.

23.06.2023 
Зачет, Журавлева Ольга Борисовна