ZSE w Rzeszowie |
Pracownia elektryczna |
1999/2000 |
|
Sprawozdanie z ćw. nr 11 |
Badanie szeregowego obwodu z elementami RLC - rezonans napięć.
|
II e |
|
01.12.1999r. |
Piotr Madej |
|
|
I. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zdobycie umiejętności szeregowego łączenia obwodu z elementami RLC, zbadanie jego właściwości i zachodzących w nim zjawisk.
II. Wskazówki BHP:
Podczas wykonywania ćwiczenia należy zachować wszelkie środki ostrożności zabezpieczające przed wypadkiem. Moment nieuwagi może spowodować trwałe kalectwo, a nawet śmierć.
Przed przystąpieniem do wykonania ćwiczenia należy sprawdzić czy znajdujące się na stanowisku pracy przyrządu i urządzenia nie posiadają widocznych uszkodzeń.
Wszelkie nieprawidłowości i wątpliwości należy jak najszybciej zgłaszać profesorowi.
Po zezwoleniu profesora można przystąpić do pracy.
Podczas wykonywania ćwiczenia starać się nie dopuszczać do przeciążeń jakichkolwiek przyrządów.
Jeden z uczniów stanowiących grupę powinien zajmować miejsce w pobliżu wyłącznika zasilania.
Przed dołączeniem do sieci całego obwodu należy sprawdzić jego poprawność.
Spis przyrządów:
Miernik uniwersalny (M - 838)
Miernik uniwersalny (M - 3800)
Miernik uniwersalny (M - 3800)
Miernik uniwersalny (M - 3800)5. Rezystor dekadowy
Kondensator dekadowy o pojemności 6,44μF; 8,41μF; 1,84μF; 6,20μF i 3,93μF
Cewka bezrdzeniowa o 2 uzwojeniach L1 = 43,4mH i L2 = 92,6mH
Generator 289/E
Przebieg ćwiczenia:
Przeprowadzić analizę szeregowego obwodu zawierającego elementy R, L ,C przy zmianie częstotliwości napięcia zasilającego dla dwóch przypadków:
a.) U = const b.) J = const
Dla każdego z przypadków należy wykonać pomiary U, J, UR, UL, UC dla dwóch wartości rezystancji R.
Z = U/J
XC = UC/J
XL = √ ZL2 - RL2
ZL = UL/J
ROBW = √ Z2 - (XL - XC)2
a.) J = 25mA
C = 1,84μF L = 43,4mH RL = 9,32Ω J = 25mA R = 200Ω |
||||||||||
f |
U |
UR |
UL |
UC |
ZL |
XL |
XC |
Z |
ROBW |
|
Hz |
V |
V |
V |
V |
Ω |
Ω |
Ω |
Ω |
Ω |
|
200 |
8,7 |
4,5 |
1,7 |
8,8 |
68 |
67,35 |
352 |
348 |
200,1 |
|
250 |
7,0 |
4,6 |
2,2 |
6,9 |
88 |
87,50 |
276 |
280 |
207,0 |
|
300 |
5,9 |
4,5 |
2,7 |
5,4 |
108 |
107,5 |
216 |
236 |
209,5 |
|
350 |
5,5 |
4,6 |
3,3 |
4,3 |
132 |
131,6 |
172 |
220 |
216,2 |
|
400 |
5,35 |
4,6 |
3,9 |
3,9 |
156 |
155,7 |
156 |
214 |
213,9 |
|
450 |
5,5 |
4,6 |
4,4 |
3,4 |
176 |
175,7 |
136 |
220 |
216,3 |
|
500 |
5,65 |
4,5 |
5,0 |
3,0 |
200 |
199,7 |
120 |
226 |
211,4 |
|
550 |
6,0 |
4,6 |
5,5 |
2,7 |
220 |
219,8 |
108 |
240 |
212,3 |
|
600 |
6,4 |
4,5 |
6,1 |
2,4 |
244 |
243,8 |
96 |
256 |
209,0 |
|
650 |
7,0 |
4,6 |
6,8 |
2,2 |
272 |
271,8 |
88 |
280 |
211,2 |
|
C = 1,84μF L = 43,4mH RL = 9,32Ω J = 25mA R = 250Ω |
||||||||||
f |
U |
UR |
UL |
UC |
ZL |
XL |
XC |
Z |
ROBW |
|
Hz |
V |
V |
V |
V |
Ω |
Ω |
Ω |
Ω |
Ω |
|
200 |
9,6 |
5,8 |
1,7 |
8,8 |
68 |
67,35 |
352 |
384 |
257,7 |
|
250 |
8,0 |
5,8 |
2,2 |
6,9 |
88 |
87,50 |
276 |
320 |
258,5 |
|
300 |
7,0 |
5,8 |
2,8 |
5,4 |
112 |
111,6 |
216 |
280 |
259,8 |
|
350 |
6,6 |
5,8 |
3,3 |
4,3 |
132 |
131,6 |
172 |
264 |
260,8 |
|
400 |
6,5 |
5,8 |
3,9 |
3,9 |
156 |
155,7 |
156 |
260 |
259,9 |
|
450 |
6,6 |
5,8 |
4,4 |
3,4 |
176 |
175,7 |
136 |
264 |
260,9 |
|
500 |
6,9 |
5,8 |
5,0 |
3,0 |
200 |
199,7 |
120 |
276 |
264,2 |
|
550 |
7,1 |
5,8 |
5,5 |
2,7 |
220 |
219,8 |
108 |
284 |
261,0 |
|
600 |
7,5 |
5,8 |
6,1 |
2,4 |
244 |
243,8 |
96 |
300 |
261,0 |
|
650 |
8,0 |
5,8 |
6,8 |
2,2 |
272 |
271,8 |
88 |
320 |
261,9 |
|
b.) U = 8V
C = 1,84μF L = 43,4mH RL = 9,32Ω U = 8V R = 200Ω |
||||||||||
f |
J |
UR |
UL |
UC |
ZL |
XL |
XC |
Z |
ROBW |
|
Hz |
mA |
V |
V |
V |
Ω |
Ω |
Ω |
Ω |
Ω |
|
200 |
22,5 |
4,0 |
1,5 |
8,0 |
66,6 |
65,9 |
355,5 |
355,5 |
206,1 |
|
250 |
28,1 |
5,2 |
2,5 |
7,8 |
88,9 |
88,4 |
277,5 |
284,6 |
212,6 |
|
300 |
33,2 |
6,2 |
3,6 |
7,4 |
108,4 |
107,9 |
222,8 |
240,9 |
211,7 |
|
350 |
36,3 |
7,0 |
4,8 |
6,6 |
132,2 |
131,8 |
181,8 |
220,3 |
214,5 |
|
400 |
37,1 |
7,0 |
5,7 |
5,7 |
153,6 |
153,3 |
153,6 |
215,6 |
215,5 |
|
450 |
36,4 |
6,8 |
6,4 |
5,0 |
175,8 |
175,5 |
137,3 |
219,7 |
216,3 |
|
500 |
34,8 |
6,5 |
6,8 |
4,2 |
195,4 |
195,1 |
120,6 |
229,8 |
217,3 |
|
550 |
32,7 |
6,1 |
7,2 |
3,6 |
220,1 |
219,9 |
110,1 |
244,6 |
218,5 |
|
600 |
30,4 |
5,6 |
7,4 |
3,0 |
243,4 |
243,1 |
98,6 |
263,1 |
219,8 |
|
650 |
28,1 |
5,2 |
7,5 |
2,5 |
266,9 |
266,7 |
88,9 |
284,6 |
222,2 |
|
C = 1,84μF L = 43,4mH RL = 9,32Ω U = 8V R = 250Ω |
||||||||||
f |
J |
UR |
UL |
UC |
ZL |
XL |
XC |
Z |
ROBW |
|
Hz |
mA |
V |
V |
V |
Ω |
Ω |
Ω |
Ω |
Ω |
|
200 |
20,5 |
4,7 |
1,4 |
7,3 |
68,2 |
67,5 |
356,1 |
390,2 |
262,6 |
|
250 |
24,6 |
5,7 |
2,1 |
6,1 |
85,3 |
84,7 |
247,9 |
325,2 |
281,2 |
|
300 |
27,9 |
6,5 |
3,0 |
5,0 |
107,5 |
107 |
179,2 |
286,7 |
277,4 |
|
350 |
29,6 |
7,0 |
4,0 |
5,3 |
135,1 |
134,7 |
179,0 |
270,2 |
266,5 |
|
400 |
30,0 |
7,1 |
4,6 |
4,6 |
153,3 |
153 |
153,3 |
266,6 |
266,5 |
|
450 |
29,6 |
7,0 |
5,2 |
3,8 |
175,6 |
175,3 |
128,3 |
270,2 |
266,1 |
|
500 |
28,7 |
6,7 |
5,6 |
3,1 |
195,1 |
194,8 |
108,0 |
278,7 |
264,8 |
|
550 |
27,5 |
6,4 |
6,0 |
2,7 |
218,1 |
217,9 |
98,1 |
290,9 |
265,1 |
|
600 |
26,1 |
6,1 |
6,3 |
2,3 |
241,3 |
241,1 |
88,1 |
306,5 |
265,4 |
|
650 |
24,3 |
5,6 |
6,6 |
2,1 |
271,6 |
271,4 |
86,4 |
329,2 |
272,3 |
|
Wnioski:
1. W tym ćwiczeniu chcieliśmy doprowadzić do rezonansu napięć. Polega on na tym, że przy pewnej częstotliwości , zwanej częstotliwością rezonansową napięcie na kondensatorze (UC) i napięcie na cewce (UL) są równe co do wartości. W naszym przypadku rezonans napięć występuje przy częstotliwości 400Hz.
2. Wraz ze wzrostem częstotliwości prąd wzrasta bardzo szybko, przy czym przy częstotliwości zbliżonej do częstotliwości rezonansowej prąd wzrasta o wiele wolniej, a po jej przekroczeniu maleje.
3. Przy częstotliwości rezonansowej wartość prądu osiąga maksimum, a impedancja jest minimalna. Wraz ze wzrostem częstotliwości wzrasta reaktancja cewki (XL) i maleje reaktancja kondensatora (XC).
4. Obwody rezonansowe stosowane są do wydzielenia przebiegów elektrycznych o żądanych częstotliwościach (w filtrach nadajników i odbiorników radiowych, telewizyjnych i innych).
VI. Wykresy: