Лабораторная работа №10 (часть 2)


НазваниеЛабораторная работа №10 (часть 2)
страница6/11
Дата публикации03.07.2013
Размер1.15 Mb.
ТипЛабораторная работа
userdocs.ru > Физика > Лабораторная работа
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Вариант 1.

В однородном магнитном поле с индукцией B = 0,2 Тл равномерно вращается прямоугольная рамка площадью S = 80 см^ 2. Рамка вращается с частотой f = 10 об/сек вокруг оси, которая находится в плоскости рамки посередине двух противоположных узких сторон рамки и перпендикулярна силовым линиям магнитного поля. В момент времени t = 0 нормаль к плоскости рамки составляет угол  = 0о с линиями поля. Определить мгновенное значение э.д.с. , соответствующее углу поворота рамки  = 90о.
Вариант 2.

Максимальный магнитный поток  = 0,002 Вб пронизывает квадратную рамку, площадью S = 100 см2, которая равномерно вращается с частотой f = 16 об/сек. Ось вращения проходит в плоскости рамки через середины двух противоположных сторон квадрата и перпендикулярна силовым линиям однородного постоянного магнитного поля. В начальный момент времени плоскость рамки и вектор индукции перпендикулярен плоскости рамки. Определить индукцию B и амплитуду э.д.с. , которая возникает в контуре.
Вариант 3.

В однородном магнитном поле, индукция которого равна B = 0,2 Тл, равномерно вращается прямоугольная рамка площадью S = 80 см2 с частотой f = 10 об/сек. Ось вращения проходит в плоскости рамки через середины ее двух противоположных широких сторон перпендикулярно линиям индукции. Определить максимальную э.д.с. во вращающейся рамке.
Вариант 4.

В однородном магнитном поле, индукция которого равна B = 0,15 Тл, равномерно вращается прямоугольная рамка площадью S = 55 см2 с периодом обращения T = 0,05 сек. Ось вращения проходит в плоскости рамки через середины ее двух противоположных узких сторон перпендикулярно линиям индукции. Определить максимальную э.д.с. во вращающейся рамке.
Вариант 5.

Прямоугольная рамка площадью S = 100 см2 равномерно вращается в однородном магнитном поле (B = 0,15 Тл) с частотой f = 10 об/сек относительно оси, проходящей в плоскости рамки через середины ее двух противоположных узких сторон и перпендикулярно линиям индукции. В момент времени t = 0 нормаль к плоскости рамки составляет угол  = 0о с линиями поля. Определить мгновенную э.д.с.  в контуре в моменты времени t = 0,05; 0,1; 0,15; 0,2 сек.
Вариант 6.

Индукция однородного магнитного поля между полюсами двухполюсного генератора B = 0,2 Тл. Ротор представляет собой квадратную рамку площадью S = 120 см2, которая равномерно вращается вокруг оси, проходящей в плоскости рамки через середины ее двух противоположных сторон перпендикулярно линиям индукции. Сколько оборотов в секунду делает якорь, если максимальное значение э.д.с.  = 0,15 В?
Вариант 7.

Квадратная рамка площадью S = 120 см2 равномерно вращается в однородном магнитном поле (B = 0,2 Тл) с частотой f = 10 об/сек относительно оси, проходящей в плоскости рамки через середины ее двух противоположных сторон и перпендикулярно линиям индукции. В момент времени t = 0 нормаль к плоскости рамки составляет угол  = 0 с линиями поля. Определить три первых момента времени после начала вращения, когда мгновенная э.д.с. в рамке равна  = + 0,15 В.
Вариант 8.

В однородном магнитном поле с индукцией B = 0,2 Тл равномерно вращается квадратная рамка площадью S = 100 см^ 2. Рамка вращается с частотой f = 8 об/сек вокруг оси, которая находится в плоскости рамки посередине двух противоположных сторон квадрата и перпендикулярна силовым линиям магнитного поля. В момент времени t = 0 нормаль к плоскости рамки составляет угол  = 0 с линиями поля. Определить мгновенное значение э.д.с. , соответствующее углу поворота рамки  = 90о.
Вариант 9.

Индукция однородного магнитного поля между полюсами двухполюсного генератора B = 0,2 Тл. Ротор представляет собой прямоугольную рамку площадью S = 100 см2, которая равномерно вращается вокруг оси, проходящей в плоскости рамки через середины ее двух противоположных узких сторон перпендикулярно линиям индукции. Сколько оборотов в секунду делает якорь, если максимальное значение э.д.с. индукции  = 0,2 В?
Вариант 10.

Максимальный магнитный поток  = 0,002 Вб пронизывает квадратную рамку, площадью S = 100 см2, которая равномерно вращается с частотой f = 20 об/сек. Ось вращения проходит в плоскости рамки через середины двух противоположных сторон квадрата и перпендикулярна силовым линиям однородного постоянного магнитного поля. В начальный момент времени плоскость рамки и вектор индукции перпендикулярен плоскости рамки. Определить индукцию B и амплитуду э.д.с. , которая возникает в контуре.
Вариант 11.

Квадратная рамка площадью S = 100 см2 равномерно вращается (f = 10 об/сек) относительно оси, лежащей в плоскости рамки и перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля (B = 0,15 Тл). В момент времени t = 0 нормаль к плоскости рамки составляет угол  с линиями поля. Определить мгновенную э.д.с. в контуре в моменты времени t = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 сек.
Вариант 12.

В однородном магнитном поле с индукцией B = 0,15 Тл равномерно с частотой f = 16 об/сек вращается квадратная рамка площадью S = 100 см2. Ось вращения, проходящая в плоскости рамки через середины ее двух противоположных сторон, перпендикулярна линиям индукции. Определить максимальную э.д.с. индукции, возникающую в рамке.

Контрольные вопросы


  1. Чему равна сила Ампера, действующая на проводник с током в магнитном поле? Как найти ее направление?

  2. Что называется явлением электромагнитной индукции?

  3. Сформулируйте правило Ленца.

  4. Сформулируйте закон электромагнитной индукции Фарадея.

  5. Что называют магнитным потоком?

  6. Чему равна электродвижущая сила, возникающая во вращающейся в магнитном поле металлической рамке?

Лабораторная работа № 15 (часть 1).

Свободные колебания в RLC-контуре.
1. Краткая теория
bm148 bm149
Процессы, которые происходят в электрической цепи после того, как она была выведена из состояния равновесия и затем представлена самой себе, называются свободными (или переходными).

В замкнутой электрической цепи, состоящей из конденсатора (C), индуктивности (L) и резистора (R), эти процессы могут иметь колебательный характер. Начальным возмущением может служить заряд конденсатора Q0, переданный ему до замыкания цепи.

В идеальном электрическом контуре без потерь (R=0) последующий процесс представляет собой свободные незатухающие колебания на собственной частоте контура
bm151.
Этот процесс длится бесконечно долго. Два раза за период происходит процесс перекачки электрической энергии, запасенной в конденсаторе, в магнитную энергию катушки.

При наличии энергетических потерь (^ R ≠ 0) в контуре происходят затухающие колебания. Амплитуда колебаний уменьшается во времени по экспоненциальному закону. Время, за которое амплитуда колебаний уменьшается в e = 2.7 раза, называется временем затухания. Время затухания изменяется обратно пропорционально величине активного сопротивления R контура.

При достаточно большом значении R время затухания становится сравнимым с периодом T. В этом случае собственный процесс в контуре уже не является колебательным.

В реальной электрической цепи всегда имеются потери на джоулево тепло. Вся электрическая энергия, первоначально запасенная в конденсаторе, в конечном итоге превращается в тепло, выделяемое на резисторе.
^ 2. Изучение свободных колебаний в RLC-контуре
Контрольное задание 1
Теперь вам необходимо выполнить вариант задания, указанный преподавателем, из следующего списка. Полученные результаты необходимо занести в лабораторную тетрадь.
Вариант 1.

Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью C = 6,5 мкФ и катушки с индуктивностью L = 10 мГн. Омическим сопротивлением цепи пренебрегаем. Конденсатор зарядили количеством электричества Qo = 2 мкКл и цепь замкнули.

Найти:

1) период ^ T колебаний контура;

2) значения заряда на обкладках конденсатора и силы тока в цепи в моменты времени T/8, T/4 и T/2.

Вариант 2.

Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью C = 10 мкФ и катушки с индуктивностью L = 10 мГн и сопротивлением R = 6,7 Ом. До замыкания цепи конденсатор зарядили количеством электричества Qo = 2 мкКл и цепь замкнули.

Найти:

1) период ^ T колебаний контура;

2) время затухания ;

3) значения заряда на обкладках конденсатора и силы тока в цепи в моменты времени T/2, T, 3T/2 и 2T.

Вариант 3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью C = 5 мкФ, катушки с индуктивностью L = 5 мГн (активное сопротивление катушки пренебрежимо мало) и резистора с сопротивлением R. Известно, что за время t = 1 мс заряд на обкладках конденсатора уменьшился в два раза.

Найти:

1) значение сопротивления ^ R контура;

2) период T колебаний контура;

3) время затухания .
Вариант 4.

Колебательный контур состоит из емкости C = 7 мкФ, индуктивности L = 8 мГн и сопротивления R = 7,2 Ом.

Найти:

1) период T колебаний контура;

2) время затухания ;

3) во сколько раз уменьшится заряд на обкладках конденсатора за время одного периода.
Вариант 5.

Колебательный контур имеет емкость C = 9,1 мкФ и индуктивность L = 5 мГн. Время затухания контура  = 2 мс.

Найти:

1) значение сопротивления ^ R контура;

2) период T колебаний контура;

3) во сколько раз уменьшится заряд на обкладках конденсатора за время одного периода.

Вариант 6.

Колебательный контур имеет емкость C = 10 мкФ. Период колебаний контура равен T = 1,5 мс, время затухания  = 3,8 мс.

Найти:

1) индуктивность ^ L контура;

2) сопротивления R контура.

3) во сколько раз уменьшится заряд на обкладках конденсатора за время одного периода.
Вариант 7.

Колебательный контур имеет индуктивность L = 10 мГн. Период колебаний контура равен T = 1,7 мс, время затухания  = 5 мс.

Найти:

1) емкость C контура;

2) сопротивления R контура.

3) во сколько раз уменьшится заряд на обкладках конденсатора за время одного периода.
Вариант 8.

Колебательный контур содержит емкость C = 8,2 мкФ и индуктивность L = 10 мГн. Определить, каков был заряд Qo на обкладках конденсатора до замыкания цепи, если максимальная сила тока I max = 7 мА.

Найти:

1) период T колебаний контура;

2) значения заряда на обкладках конденсатора и силы тока в цепи в моменты времени T/6, T/3 и T/2.
Вариант 9.

Контур содержит конденсатор емкости C = 7 мкФ, катушку с индуктивностью L = 7 мГн и сопротивлением R = 5 Ом, а также ключ. При разомкнутом ключе конденсатор зарядили до Qo = 2 мкКл, после чего ключ замкнули, и начались колебания.

Найти:

1) период ^ T колебаний контура;

2) время затухания ;

3) значения заряда на обкладках конденсатора и силы тока в цепи в моменты времени T/2, T, 3T/2 и 2T.
Вариант 10.

Контур состоит из конденсатора емкости C = 6,1 мкФ и катушки с индуктивностью L = 6 мГн и активным сопротивлением R = 3 Ом.

Найти:

1) период T колебаний контура;

2) время затухания ;

3) отношение энергии магнитного поля катушки к энергии электрического поля конденсатора в момент максимума тока.
Вариант 11.

Колебательный контур имеет емкость C = 3,8 мкФ, индуктивность L = 4,3 мГн и сопротивление R = 3 Ом.

Найти:

1) период T колебаний контура;

2) время затухания ;

3) через сколько колебаний амплитуда тока в этом контуре уменьшится в 3 раза.

Вариант 12.

Контур состоит из катушки с индуктивностью L = 2 мГн и сопротивлением R = 10 Ом, конденсатора емкостью C = 4 мкФ и ключа. При разомкнутом ключе конденсатор зарядили от батарей аккумуляторов, после чего ключ замкнули, и начались колебания.

Найти:

1) период ^ T колебаний контура;

2) время затухания ;

3) какая доля периода соответствует переходу величины тока от нуля до максимального значения?

4) какая доля периода соответствует переходу величины заряда на конденсаторе от максимального значения до нуля?

5) отношение между энергиями магнитного поля в катушке и электрического поля в конденсаторе в момент максимального тока.
Теперь можно перейти ко второй части лабораторной работы.
Лабораторная работа № 15 (часть 2).

Вынужденные колебания в RLC-контуре.
^ 3. Краткая теория

bm153 bm154

Установившиеся колебания в электрической цепи под действием гармонического напряжения от генератора вида V cos t называются вынужденными колебаниями. Эти колебания всегда происходят на частоте генератора.

Если внешнее гармоническое напряжение включено в RLC контур, то амплитуда вынужденных колебаний в контуре (например, амплитуда напряжения на конденсаторе) сильно зависит от соотношения между частотой генератора и собственной частотой bm158колебательного контура. При  = 0 наступает резонанс - отношение амплитуды вынужденных колебаний к амплитуде внешнего генератора становится максимальным. Графическая зависимость этого отношения от частоты внешнего генератора называется резонансной кривой. При увеличении активного сопротивления контура, т.е. при увеличении энергетических потерь, резонансная кривая становится менее "острой".
Между напряжением генератора и напряжением на конденсаторе имеется фазовый сдвиг , зависящий от соотношения между и 0. При резонансе фазовый сдвиг становится равным 90o.

Соотношение между амплитудами напряжений и токов и их фазами при вынужденных колебаниях удобно анализировать с помощью векторных диаграмм. Так принято называть графическое изображение гармонических колебаний с помощью векторов. Два (или несколько) гармонических колебания, частота которых известна и равна частоте генератора , изображаются на диаграмме с помощью векторов, длины которых равны амплитудам колебаний, а угол между векторами равен фазовому сдвигу. Так вектор, изображающий напряжение на катушке индуктивности, должен быть повернут на угол 90o против часовой стрелки по отношению к вектору, изображающему ток в катушке. Говорят, что напряжение на катушке индуктивности опережает по фазе ток на угол 90o. Для конденсатора, наоборот, ток опережает напряжение на угол 90o. В замкнутой цепи векторная сумма всех напряжений на последовательно включенных элементах должна совпадать с вектором, изображающим напряжение внешнего генератора.

В последовательном RLC контуре при резонансе амплитуды напряжений VC и VL на конденсаторе и катушке индуктивности одинаковы, а фазовый сдвиг между ними равен 180o. Поэтому вектор входного напряжения совпадает на диаграмме с вектором напряжения на активном сопротивлении.

r2
Ток и напряжение связаны друг с другом выражением



a

.

Выражение



описывает сопротивление контура, а сопротивления отдельных элементов определяются выражениями: резистора R, катушки индуктивности XL= L и емкости XC=1/C.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Похожие:

Лабораторная работа №10 (часть 2) iconЛабораторная работа №3
Цель занятия: Работа в программе Проводник. Работа в системе окон Мой компьютер; быстрый поиск объектов; настройки пользовательского...
Лабораторная работа №10 (часть 2) iconЛабораторная работа 2012. Фэф часть 1
Перед выполнением лабораторной работы необходимо изучить «Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Статистика»,...
Лабораторная работа №10 (часть 2) iconЛабораторная работа №1
Работа в интегрированной среде borland pascal на примере программ линейной структуры
Лабораторная работа №10 (часть 2) iconЛабораторная работа Работа с почтовым клиентом
Майкрософт. Office Outlook 2010 помогает пользователям лучше распоряжаться временем и информацией, устанавливать любые контакты,...
Лабораторная работа №10 (часть 2) iconЛабораторная работа № Работа с массивами и записями
Получить представление о том, что такое массив и научиться разрабатывать алгоритмы решения задач с использованием массивов в среде...
Лабораторная работа №10 (часть 2) iconЛабораторная работа 3 Теоретическая часть
Оборотные средства — это совокупность оборотных производственных фондов и фондов обращения в денежном выражении. Эти составные части...
Лабораторная работа №10 (часть 2) iconЛабораторная работа №6 Работа с отчетами
Получить практические навыки работы с отчетами в бд microsoft Office Access 2003, научиться создавать отчеты и задавать параметры...
Лабораторная работа №10 (часть 2) iconЛабораторная работа №9 Тема: Построение модели межотраслевого баланса
Каждая отрасль является «чистой» − это условная отрасль, которая объединяет все производство данного продукта независимо от ведомственной...
Лабораторная работа №10 (часть 2) iconЛабораторная работа

Лабораторная работа №10 (часть 2) icon1 Работа в среде Visual Studio. Net 200 Часть II. Программирование на vb – первый уровень 200
Работа с мышью и клавиатурой 201 Часть III. Программирование на vb второй уровень 201
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница