3.1.1 Лабораторная работа «Исследование гармонических колебаний»
Цель работы: изучение условий возникновения колебаний и их вида в RLC-контуре.
Заданные значения элементов: L=100 mH, R=1 Ohm, Е=10 V, С=№ варианта от 1 до 25 (μF).
Порядок выполнения работы:
По заданным значениям рассчитать период собственных колебаний контура без учета потерь по формуле: .
Собрать электрическую схему RLC-контура, приведенную на рисунке 3.1, состоящую из катушки индуктивности L1, сопротивления R1, конденсатора C1, источника постоянного напряжения V и ключа S1.
Рис. 3.1 – Электрическая схема RLC-контура
Снять временную характеристику выходного сигнала при подключении контура к источнику напряжения Е=10 V (рис. 3.2).
Рис. 3.2 - Осциллограмма изменения напряжения на конденсаторе Uc при замыкании ключа S1
Определить периоды затухающих колебаний.
Затем собрать структурную схему RLC-контура, приведенную на рис. 3.3, где V1- источник постоянного напряжения (V1=V/LC), А1- сумматор, А2 и А3- интеграторы, К0 и K1- усилители (K1=R/L, K0=1/LC).
Рис. 3.3 – Структурная схема RLC-контура
И с помощью осциллографа снять характеристики: временную (рис. 3.4а) и фазовую (рис. 3.4б).
а) б)
Рис. 3.4 – Характеристики выходного сигнала: а) временная, б) фазовая
Определить периоды затухающих колебаний.
Сравнить периоды затухающих колебаний колебательного переходного процесса.
Пример выполнения лабораторной работы:
Заданные значения элементов: L=100 mH, R=1 Ohm, Е=10 V, С=10 μF
Период собственных колебаний контура без учета потерь, найденный по формуле, равняется .
Собираем электрическую схему RLC-контура и смотрим осциллограмму выходного сигнала. С помощью визирных линий и индикаторных окошек определяем длительность 6 периодов колебаний (рис. 3.5).
Рис. 3.5 - Использование визирных линий и индикаторных окошек для определения длительности 6 периодов колебаний
Как видно из рисунка 3.5 длительность 6 периодов колебаний равняется T2-T1=37.784 ms. Период затухающих колебаний колебательного переходного процесса равен T=T2-T1=37.784ms/6=6.297 ms.
Собираем структурную схему RLC-контура и смотрим осциллограмму выходного сигнала. С помощью визирных линий и индикаторных окошек определяем длительность 6 периодов колебаний (рис. 3.6).
Рис. 3.6 – Длительность 6 периодов колебаний структурной схемы RLC-контура
Длительность 6 периодов колебаний структурной схемы RLC-контура также равняется T2-T1=37.784 ms. Период затухающих колебаний колебательного переходного процесса равен T=T2-T1=37.784ms/6=6.297 ms.
Фазовая характеристика RLC-контура скручивающаяся логарифмическая спираль. По вертикали (канал А) отложена dUc/dt, по горизонтали (канал В) значение Uc (рис. 3.7).
Рис. 3.7 - Фазовая характеристика контура
Вывод:
Период затухающих колебаний колебательного переходного процесса, равный T=T2-T1=37.784ms/6=6.297 ms, немного больше, чем период, найденный по расчёту . Это вызвано тем, что наличие потерь в контуре увеличивает период колебаний.
- Лабораторные работы
- Содержание
- 2 Теоретические сведения по выполняемым
- Введение
- Глава 1 обзор виртуальных лабораторий
- 1.1 Star
- 1.2 Ewb
- 1.3 Simulink
- 1.4 Краткие сведения о пакетах Multisim и Mathcad
- 1.4.1 Multisim
- 1.4.2 Mathcad
- Глава 2 теоретические сведения по выполняемым лабораторным работам
- 2.1 Гармонические осцилляторы
- 2.2 Сложение гармонических колебаний
- 2.3 Ангармонический осциллятор
- 2.4 Параметрические колебания
- 2.5 Нелинейные волны
- 2.6 Хаотические колебания
- Глава 3 экспериментальная часть
- 3.1 Гармонические осцилляторы
- 3.1.1 Лабораторная работа «Исследование гармонических колебаний»
- 3.1.2 Лабораторная работа «Исследование затухающих гармонических колебаний»
- 3.1.3 Лабораторная работа «Исследование частотных свойств резонансных контуров»
- 3.2 Сложение гармонических колебаний
- 3.2.1 Лабораторная работа «Сложение однонаправленных колебаний»
- 3.2.2 Лабораторная работа «Сложение перпендикулярных колебаний»
- 3.3 Ангармонические осцилляторы
- 3.3.2 Лабораторная работа «Осциллятор Ван-дер-Поля»
- 3.4 Лабораторная работа «Параметрические колебания»
- 3.4.1 Лабораторная работа «Исследование параметрического усилителя»
- 3.5 Лабораторная работа «Нелинейные волны»
- 3.5.1 Лабораторная работа «Солитоны»
- 3.6 Лабораторная работа «Хаотические колебания»
- 3.6.1 Лабораторная работа «Осциллятор Лоренца»
- 3.6.2 Лабораторная работа «Генератор шума»
- Заключение
- Литература