Измерение разности фаз электрических колебаний

РАБОТА № 9

Цель: Измерить разность фаз электрических колебаний различными методами, сравнить измеренные значения с рассчитанными теоретически.

Оборудование: Лабораторная работа «Изучение разности фаз электрических колебаний» проводится на установке, собранной по схеме (рис. 9.1) и состоящей из лабораторного комплекса по электричеству и магнетизму, магазина сопротивлений, магазина емкостей и осциллографа С1-93. Принцип работы заключается в получении вынужденных колебаний, возникающих в интегрирующей RC-цепочке под воздействием внешней ЭДС (синусоидального сигнала, подаваемого с генератора ГССФ), изучении явлений, наблюдаемых при наложении колебаний с различными частотами, и в исследовании зависимости амплитуды и фазы этих колебаний от частоты вынуждающего воздействия. Наблюдение вынужденных колебаний ведется по экрану осциллографа, подключенного согласно схеме (рис. 9.1). Монтажная схема приведена на рисунках 9.2, 9.2 а, 9.2 б.

Ход работы: Собрать схему (рис. 9.1, 9.2). Подать сигнал с генератора ГССФ на вход первого канала осциллографа.

    ГССФ

R

общ

вых

C

U_г

Рис. 9.1. Электрическая схема

U_c

Рис. 9.2. Монтажная схема

Сигнал с выхода RC-цепочки подается на второй канал осциллографа. Выходной сигнал RC-цепочки отстает по фазе от входного на величину j, определяемую соотношением:

tgj = w RC,

где T = 2p /w, n = w /2p, w = 2p n, с учетом этого tgj = 2p nRC.

Для измерения разности фаз колебаний первым способом на экране осциллографа накладываются оба сигнала и совмещаются их средние значения (рис. 9.2 а).

Рис. 9.2а. Внешний вид монтажной схемы и наложенных сигналов

Рис. 9.2б. Внешний вид монтажной схемы и наложенных сигналов (сложение по Х, У)

Измерить по шкале осциллографа период Т и время запаздывания t (рис. 9.3 а).

Рис. 9.3 а, б. Определение разности фаз колебаний

Разность фаз определяется как j₁ = 2p t/T.

Затем разность фаз необходимо измерить вторым способом: подать сигнал с выхода генератора на вход X осциллографа, а с выхода RC-цепочки — на вход Y. Получается простейшая фигура Лиссажу — эллипс (рис. 9.2 б). Далее следует измерить отрезки H и h (рис. 9.3 б).

Разность фаз определяется соотношением:

sinj2 = h/H.

Найти абсолютную и относительную погрешности измерения: Dj₁ = /j – j₁/; Dj₂ = /j – j₂/; Dj₁(%) = (Dj₁/j₁) 100%; Dj₂(%) = (Dj₂/j₂) 100%.

По итогам исследования сделать выводы.

Контрольные вопросы

1. Какой вид цепочки — дифференцирующая или интегрирующая — используется в данном опыте?

2. Чем определяется разность фаз вынужденных колебаний в интегрирующей RC-це­почке?

3. Какие способы измерения разности фаз колебаний Вам известны?

4. Выведите выражения для измерения разности фаз колебаний.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Дата добавления: 2015-06-04