Дослідження резонансних кіл

Мета: опанувати методику вимірювання змінних напруг та струмів, побудувати резонансні криві для найпростіших кіл, що реалізують резонанс напруг та резонанс струмів.

Устаткування: Емулятор електричних кіл Electronics Workbench

Додаткові відомості:

Резонансні явища виникають у коливальних системах при дії зовнішніх сил і супроводжуються зростанням амплітуди коливань при наближенні частот зовнішніх та власних коливань.

В електроніці розрізняють резонанс напруг і резонанс струмів. Резонанс напруг виникає у ланках з послідовно з’єднаними конденсатором та котушкою індуктивності і полягає у взаємній компенсації напруг на конденсаторі та котушці, внаслідок чого сила струму у ланці стрімко зростає.

Резонанс струмів виникає при паралельному з’єднані конденсатора і котушки індуктивності. В такому разі компенсуються струми, що еквівалентно стрімкому зростанню електричного опору ланки.

Частота резонансу однакова для обох випадків і визначається формулою

(1)

де L – індуктивність котушки, С – ємність конденсатора. Наприклад, для значень, які автоматично заповнюються у Electronics Workbench (L = 1 мГн = 10^-3 Гн, C = 1 мкФ = 10^‑6 Ф)

Для вимірювання напруг та струмів в колах змінного струму можна використовувати вольтметри та амперметри (з вкладки індикаторів). При цьому необхідно зазначити режим їх роботи АС (змінний струм) у вікні властивостей приладу (рис. 4.1).

Аналогічно до кіл постійного струму, вольтметрів та амперметрів у колі може бути декілька. Проте, зазначені прилади можуть вимірювати лише діючі значення напруги чи струму і не дозволяють визначати фазові співвідношення.

Електричні кола, що реалізують резонанси напруг та струмів наведені на рис. 4.2. Як видно з показів приладів, при резонансі напруг напруги на котушці та конденсаторі значно перевищують напругу на резисторі (і на генераторі). Струм, що проходить ланкою, визначається лише опором резистора, наче котушки і конденсатора у колі немає.

При резонансі струмів крізь конденсатор і котушку проходять струми значно більшої сили, ніж витікає з джерела.

Як можна помітити з рис. 4.2, величини індуктивності та ємності відповідають стандартним, проте підібрана частота на генераторі відрізняється від розрахованої за формулою (1). Це спричинено тим, що в Electronics Workbench передбачено можливість відхилення реальних значень параметрів електричних деталей від зазначених. Така ж ситуація спостерігається в реальних деталях за рахунок похибки виготовлення. Відтак, формула (1) відповідає ідеальному випадку, а на практиці доводиться підбирати параметри генератора з урахуванням похибки деталей, що використовуються. Зрозуміло, що для однакових кіл, зібраних з різних деталей, на яких зазначені однакові величини, частоти резонансів можуть виявитись різними.

На рис. 4.3 наведені залежності від частоти таких параметрів кіл, як: (з гори униз)

· сила струму генератора при резонансі струмів;

· сила струму генератора при резонансі напруг;

· різниця напруг на котушці та конденсаторі.

Графіки для різних резонансів суміщені для додаткового засвідчення того, що частоти резонансів напруг та струмів однакові.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
ЗАВДАННЯ	\|	ЗАВДАННЯ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.007 сек.