Цепь «резервуара» индуктора-конденсатора

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Осциллограф
• Ассортимент неполяризованных конденсаторов (от 0,1 мкФ до 10 мкФ)
• Понижающий силовой трансформатор (120 В / 6 В)
• резисторы 10 кОм
• Шестивольтовая батарея.

Силовой трансформатор используется просто как индуктор с подключенной только одной обмоткой. Неиспользуемую обмотку следует оставить открытой. Простой железный сердечник, однообмоточный индуктор (иногда известный как дроссель ) также можно использовать, но такие индукторы сложнее получить, чем силовые трансформаторы.

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , Том 2, глава 6:«Резонанс»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Чтобы узнать, как построить резонансный контур.
• Чтобы определить влияние размера конденсатора на резонансную частоту.
• Чтобы научиться производить антирезонанс

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Если катушка индуктивности и конденсатор соединены параллельно друг с другом, а затем на короткое время запитаны путем подключения к источнику постоянного напряжения, возникнут колебания, поскольку энергия передается от конденсатора к катушке индуктивности и наоборот. Эти колебания можно наблюдать с помощью осциллографа, подключенного параллельно цепи индуктивности / конденсатора. Параллельные цепи индуктора / конденсатора обычно известны как баковые цепи . .

Важное примечание: Я рекомендую против использование ПК / звуковой карты в качестве осциллографа для этого эксперимента, потому что очень высокое напряжение может генерироваться индуктором при отключении батареи (индукционная «отдача»). Это высокое напряжение наверняка повредит вход звуковой карты и, возможно, другие части компьютера.

Собственная частота контура резервуара, называемая резонансной частотой . , определяется размером катушки индуктивности и размером конденсатора в соответствии со следующим уравнением:

Многие малые силовые трансформаторы имеют индуктивность первичной (120 В) обмотки примерно 1 Н. Используйте это число как приблизительную оценку индуктивности вашей цепи для расчета ожидаемой частоты колебаний.

В идеале колебания, производимые контуром резервуара, продолжаются бесконечно. В действительности колебания будут затухать по амплитуде в течение нескольких циклов из-за резистивных и магнитных потерь индуктора. Катушки индуктивности с высокой добротностью, конечно, будут производить более продолжительные колебания, чем индукторы с низкой добротностью.

Попробуйте изменить номиналы конденсаторов и отметить влияние на частоту колебаний. Вы также можете заметить изменения в продолжительности колебаний из-за размера конденсатора. Поскольку вы знаете, как рассчитать резонансную частоту на основе индуктивности и емкости, можете ли вы найти способ рассчитать индуктивность катушки индуктивности на основе известных значений емкости цепи (измеренной измерителем емкости) и резонансной частоты (измеренной осциллографом)?

Сопротивление может быть намеренно добавлено к цепи - последовательно или параллельно - специально для гашения колебаний. Этот эффект колебания контура демпфирующего резервуара известен как антирезонанс . . Это аналогично действию амортизатора при гашении толчков автомобиля после столкновения с дорогой.

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Схема с номерами узлов SPICE:

R _{бродячий} помещается в схему для гашения колебаний и создания более реалистичного моделирования. Более низкий R _{бродячий} значение вызывает более длительные колебания, потому что рассеивается меньше энергии. Исключение этого резистора из схемы приводит к бесконечным колебаниям.

Список соединений (дословно создайте текстовый файл, содержащий следующий текст):

 контур резервуара с потерями l1 1 0 1 ic =0 rstray 1 2 1000 c1 2 0 0,1u ic =6 .tran 0,1m 20m uic .plot tran v (1,0) .end 

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

• Рабочий лист резонанса
• Таблица схем пассивных фильтров
• Таблица схем осциллятора