Дослід №1 Дослідження активного опору в колі змінного струму.
Мета: показати, що в колі змінного струму на активному опорі відсутній зсув фаз між напругою та силою струму.
Програмне забезпечення та обладнання: програми генератора звукових частот та осцилографа, атенюатор, резистор.
1. Зібрати коло за схемою, поданою на малюнку (Мал.3.9) і під'єднати атенюатор до комп'ютера.
2. Запустити програми генератора звукових частот та двох осцилографів і розмістити їх зручно на екрані монітора.
3. Ввімкнути генератор і встановити оптимальний рівень вихідного сигналу.
4. Налаштувати чутливість та розгортку осцилографа.
5. На одному з осцилографів натиснути кнопку «Вкл/Выкл» з групи «Y(X)».
6. Спостерігати на екранах осцилографів за відсутністю зсуву фаз між напругою та силою струму (Мал.3.10).
7. Змінюючи частоту, спостерігати на екранах осцилографів за стабільністю спаду напруги на активному опорі (активний опір в колі змінного струму залишається сталим при різних значеннях частот).
Мал.3.9 Схема дослідження активного опору
в колі змінного струму
Мал.3.10 В колі змінного струму на активному опорі
відсутній зсув фаз між напругою та силою струму
Дослід №2 Дослідження індуктивності в колі змінного струму.
Мета: показати, що індуктивний опір залежить від частоти і напруга на ньому випереджає силу струму на п/2.
Програмне забезпечення та обладнання: програми генератора звукових частот та осцилографа, атенюатор, котушка індуктивності (0,1-1 мГн).
1. Зібрати коло за схемою, поданою на малюнку (Мал.3.11) і під'єднати атенюатор до комп'ютера.
2. Запустити програми генератора звукових частот та двох осцилографів і розмістити їх зручно на екрані монітора.
3. Ввімкнути генератор, встановивши оптимальний рівень вихідного сигналу і частоту в межах 5-10 кГц.
4. Налаштувати чутливість та розгортку осцилографа.
5. На одному з осцилографів натиснути кнопку «Вкл/Выкл» з групи «Y(X)».
6. Спостерігати на екрані зсув фаз між напругою та силою струму (Мал.3.12).
7. Змінюючи частоту, спостерігати на екранах осцилографів за зміною індуктивного опору (при збільшенні частоти індуктивний опір зростає і навпаки – при зменшенні зменшується).
8.
Мал.3.11 Схема дослідження індуктивності
в колі змінного струму
Мал.3.12 В колі змінного струму на індуктивному опорі
напруга випереджає силу струму на п/2
Дослід №3 Дослідження ємності в колі змінного струму.
Мета: показати, що ємнісний опір залежить від частоти і напруга на ньому відстає від силу струму на п/2.
Програмне забезпечення та обладнання: програми генератора звукових частот та осцилографа, атенюатор, конденсатор (0,1-1 мкФ).
1. Зібрати коло за схемою, поданою на малюнку (Мал.3.13) і під'єднати атенюатор до комп'ютера.
2. Запустити програми генератора звукових частот та двох осцилографів і розмістити їх зручно на екрані монітора.
3. Ввімкнути генератор, встановивши оптимальний рівень вихідного сигналу і частоту в межах 5-10 кГц.
4. Налаштувати чутливість та розгортку осцилографа.
5. На одному з осцилографів натиснути кнопку «Вкл/Выкл» з групи «Y(X)».
6. Спостерігати на екрані зсув фаз між напругою та силою струму (Мал.3.14).
7. Змінюючи частоту, спостерігати на екранах осцилографів за зміною ємнісного опору (при збільшенні частоти ємнісний опір зменшується і навпаки – при зменшенні збільшується).
Збільшуючи ємність конденсатора, його ємнісний опір зменшується, і навпаки – зменшуючи, ємнісний опір збільшується.
Мал.3.13 Схема дослідження ємності
в колі змінного струму
Мал.3.14 В колі змінного струму на ємнісному опорі
напруга відстає від силу струму на п/2
Дослід №4 Демонстрація резонансу в паралельному колі.
Мета: показати, що в паралельному колі, яке складається з конденсатора та котушки індуктивності за певної частоти змінного стуму виникає резонанс струмів.
Програмне забезпечення та обладнання: програми генератора звукових частот та осцилографа, атенюатор, конденсатор (0,1-1 мкФ), котушка індуктивності (0,1-1 мГн ).
1. Зібрати коло за схемою, поданою на малюнку (Мал.3.15) і під'єднати атенюатор до комп'ютера.
2. Запустити програми генератора звукових частот та двох осцилографів і розмістити їх зручно на екрані монітора.
3. Ввімкнути генератор, встановивши оптимальний рівень вихідного сигналу .
4. Налаштувати чутливість та розгортку осцилографа.
5. На одному з осцилографів натиснути кнопку «Вкл/Выкл» з групи «Y(X)» для спостереження за зсувом фаз між напругою та силою струму.
6. Знайти частоту, при якій амплітуда коливань (напруги, струму) в коливальному контурі максимальна. Спостерігати відсутність зсуву фаз між напругою та силою струму (резонанс струмів).
7. При меншій частоті генератора в порівнянні з резонансною частотою коливального контуру домінує ємнісний опір, а при більшій – індуктивний. Спостерігати наявність зсуву фаз між напругою та силою струму (Мал.3.16 - Мал.3.18).
8. При збільшенні індуктивності (введення в котушку металевого осердя) і ємності (під'єднати додатковий конденсатор (0,1-1 мкФ)) власна резонансна частота коливального контуру зменшується і навпаки, при зменшенні – резонансна частота збільшується.
Мал.3.15 Схема дослідження паралельного коливального контуру
Мал.3.16 Резонанс напруг. Зсув фаз відсутній
Мал.3.17 Резонанс відсутній. Ємнісний опір більший індуктивного
Мал.3.18 Резонанс відсутній. Індуктивний опір більший ємнісного
Дослід №5 Демонстрація резонансу в послідовному колі.
Мета: показати, що послідовному колі, яке складається з конденсатора та котушки індуктивності за певної частоти змінного стуму виникає резонанс напруг.
Програмне забезпечення та обладнання: програми генератора звукових частот та осцилографа, атенюатор, конденсатор (0,1-1 мкФ), котушка індуктивності (0,1-1 мГн ).
1. Зібрати коло за схемою, поданою на малюнку (Мал.3.19) і під'єднати атенюатор до комп'ютера.
2. Запустити програми генератора звукових частот та двох осцилографів і розмістити їх зручно на екрані монітора.
3. Ввімкнути генератор, встановивши оптимальний рівень вихідного сигналу .
4. Налаштувати чутливість та розгортку осцилографа.
5. На одному з осцилографів натиснути кнопку «Вкл/Выкл» з групи «Y(X)» для спостереження за зсувом фаз між напругою та силою струму.
6. Знайти частоту, при якій амплітуда коливань (напруги, струму) в коливальному контурі мінімальна. Спостерігати відсутність зсуву фаз між напругою та силою струму (резонанс напруг).
7. При меншій частоті генератора в порівнянні з резонансною частотою коливального контуру домінує ємнісний опір, а при більшій – індуктивний. Спостерігати наявність зсуву фаз між напругою та силою струму (Мал.3.20 - Мал.3.22).
8. При збільшенні індуктивності (введення в котушку металевого осердя) і ємності (під'єднати додатковий конденсатор (0,1-1 мкФ)) власна резонансна частота коливального контуру зменшується і навпаки, при зменшенні – резонансна частота збільшується.
Мал.3.19 Схема дослідження послідовного коливального контуру
Мал.3.20 Резонанс струмів. Зсув фаз відсутній
Мал.3.21 Резонанс відсутній. Ємнісний опір більший індуктивного
Мал.3.22 Резонанс відсутній. Індуктивний опір більший ємнісногої
Дослід №6 Демонстрація фігур Лісажу.
Мета: показати, що замкнуті траєкторії, які утворюються на екрані осцилографа, як результат накладання двох взаємно перпендикулярних гармонічних коливань, є зручним методом дослідження співвідношень між періодами та фазами коливань.
Програмне забезпечення та обладнання: програми генератора звукових частот та осцилографа, атенюатор.
1. Підключити атенюатор до комп'ютера, закоротивши при цьому входи та виходи окремо лівого та правого каналу згідно схеми.
2. Запустити програми двох генераторів звукових частот та двох осцилографів і розмістити їх зручно на екрані монітора.
3. Встановити однакову частоту на обох генераторах і ввімкнути їх.
4. Встановити однаковий середній рівень сигналів на обох генераторах.
5. Налаштувати оптимальну чутливість осцилографів (сигнали без спотворень).
6. Встановити на одному з генераторів виведення сигналу по лівому, а на іншому по правому каналу.
7. Для спостереження фігур Лісажу натиснути кнопку «Вкл/Выкл» на панелі «Y(X)» осцилографа.
8. Встановлюючи співвідношення частот і зсув фаз згідно малюнка, спостерігати фігури Лісажу (при нестійких осцилограмах зменшіть частоту дискретизації осцилографа) (Мал.3.23). Інші фігури подані на малюнках (Мал.3.24).
Мал.3.23 Фігури Лісажу
Мал.3.24 Фігури Лісажу, утворені з використанням двох генераторів