1.PRZYRZĄDY

Płytki z zamieszczonymi na nich: oporami, kondensatorami, cewkami, woltomierz, generator, przewody.

WPROWADZENIE

Zmienna siła elektromotoryczna w postaci generatora wymuszająca drgania w obwodzie elektrycznym składającym się z pojemności C, indukcyjności L oraz tłumiącego oporu R (nierozłącznie związanego z rzeczywistymi elementami elektrycznymi), może być do tego obwodu włączona w dwojaki sposób: szeregowo (rys.1a) lub równolegle (rys.1b).

Rys.1. Elektryczny obwód drgający: a - szeregowy, b - równoległy.

 

a. Połączenie szeregowe.

Ruch drgający ładunków w obwodzie przedstawionym na rys.1a opisuje równanie:

(1)

gdzie: E_m.-_. jest amplitudą zmiennej siły elektromagnetycznej wymuszającej

  częstość kołowa siły elektromotorycznej

Rozwiązaniem tego równania jest funkcja

(2)

skąd natężenie prądu

(3)

gdzie

Jak widać amplituda prądu i_m. jest funkcją częstotliwości i dla pewnej wartości ₀, przy której

(4)

osiąga maksimum. Stan ten nazywa się rezonansowym, a natężenie prądu wynosi wtedy

(5)

zaś częstotliwość rezonansowa

Sens fizyczny równania (4) jest taki, że opór indukcyjny L jest równy oporowi pojemnościowemu 1/C wskutek czego spadki napięcia na pojemności i indukcyjności przy częstotliwości rezonansowej są równe co do wartości lecz przeciwnie skierowane. Woltomierz włączony pomiędzy punkty A i B obwodu szeregowego (rys.1a) wykaże minimalne, bliskie zeru napięcie. Rezonans szeregowy nazywa się rezonansem napięć.

b. Połączenie równoległe

Równość oporów indukcyjnego L i pojemnościowego 1/C przy częstotliwości rezonansowej powoduje, że wypadkowy opór połączenia równoległego kondensatora i cewki osiąga największą wartość. Ze wzrostem częstotliwości maleje bowiem opór pojemnościowy w rezultacie maleje opór wypadkowy. Podobnie się dzieje gdy częstotliwość drgań wymuszonych jest mniejsza od rezonansowej, wtedy z kolei maleje opór indukcyjny. Woltomierz włączony pomiędzy punkty A i B obwodu równoległego (rys.1b) wykaże przy częstotliwości rezonansowej maksymalne napięcie. Rezonans równoległy nazywa się rezonansem prądów.

2. WYKONANIE ĆWICZENIA a. Rezonans szeregowy Łączymy elektryczny obwód rezonansowy według schematu przedstawionego na rys.2 i posługując się woltomierzem (W) oraz generatorem drgań (G)wyznaczamy częstotliwość rezonansową obwodu 0. W tym celu nastawiamy na generatorze kolejno różne wartości częstotliwości f i odczytujemy odpowiadające im wartości napięcia U na woltomierzu. Wyniki notujemy w tabeli, a następnie sporządzamy wykres zależności U = f(f). Minimum krzywej odpowiada częstotliwości rezonansowej. b. Rezonans równoległy Łączymy elektryczny obwód rezonansowy równoległy według schematu jak na rys.3 i analogicznie jak poprzednio wyznaczamy częstotliwość rezonansową 0, wyniki notujemy w tabeli, a następnie sporządzamy wykres U = f(f). Tym razem jednak częstotliwość rezonansowa odpowiada maksimum krzywej. L.p. Rezonans szeregowy Rezonans równoległy częstotliwość f napięcie U częstotliwość f napięcie U kHz V kHz V

---