Badanie zjawiska rezonansu napięć.

Przebieg ćwiczenia:

1. Obliczenie częstotliwości rezonansowej.

2. Wykreślenie charakterystyk częstotliwościowych.

3. Wykresy wskazowe.

4. Wyznaczenie dobroci Q.

Schemat układu:

Tabele pomiarów:

Tabela nr. 1 przy danych: R1 = 23 W, L = 3 mH, C = 3 mF, UG = 0,9 V:

Tabela nr. 2 przy danych: R2 = 30 W, L = 3 mH, C = 3 mF, UG = 0,9 V:

Tabela nr. 3 przy danych: R3 = 100 W, L = 3 mH, C = 3 mF, UG = 0,9 V:

Ad. 1

Częstotliwość rezonansowa układu wynosi fo = 1678 Hz według wzoru:

Prąd przy częstotliwości rezonansowej według wzoru:

Io = UG / RX

wynosi: I01 = 0,04 A ( R1 = 23 W );

I02 = 0,03 A ( R2 = 30 W );

I03 = 0,01 A ( R3 = 100 W ).

Ad. 2

Charakterystyki: ( |UL| / |U| ), ( |UC| / |U| ), ( |ULC| / |U| ), ( |I| / |I0| ) = f ( f / fo ):

przy R1 = 23 W : przy R2 = 30 W :

przy R3 = 100 W :

Wykresy wskazowe dla obciążęnia z R1 = 23 W:

a) przy: (f = 3751 Hz ) < fo: b) przy: (f = 6750 Hz ) > fo:

c) przy: (f = 5307.8 Hz ) = fo:

Dobroć układu Q wyznaczona:

z definicji: Q = |UL| / |U| = |UC| / |U|

gdy R1 = 23 W Q = 0,35

gdy R2 = 30 W Q = 0,29

gdy R3 = 30 W Q = 0,0022

graficznie z charakterystyk:

z pierwszej: Q = 0,36

z drugiej: Q = 0,29

z trzeciej: Q = 0,0022

Wnioski z ćwiczenia:

Zjawisko rezonansu napięć polega na tym, że przy częstotliwości rezo­nansowej napięcia na cewce i na kondensatorze są równe co do modułu, a przeciwne co do znaku, wobec czego ich suma jest równa zero. Można to za­uważyć na charakterystykach częstotliwościowych.

W chwili rezonansu obwód ma charakter rezystancyjny więc napięcie po­zostaje w fazie z prądem. W pozostałych przypadkach występuje przesunięcie w fazie. O wartości przesunięcia decyduje wartość reaktancji oraz częstotli­wość napięcia zasilającego. Przewaga jednej z reaktancji nad drugą decyduje o charakterze odbiornika.

W obwodach rezonansowych wykorzystuje się pojęcie dobroci. Dobroć cewki w stanie rezonansu jest równa dobroci kondensatora. Wartość dobroci można wyliczyć algebraicznie lub odczytać z wykresu. Okazuje się po porów­naniu wielkości, że są one zbieżne.

---