С. Д. Варламов А. Р. Зильберман
жүктеу/скачать 1,21 Mb. Pdf көрінісі
|
experiment
| Исследование «чёрного ящика»
( 11—1—2008 ) Задание : определите схему соединения элементов внутри «чёрного ящика», измерьте параметры этих элементов. Оборудование : «чёрный ящик», генератор низкой часто- ты, миллиамперметр переменного тока, резистор 1 кОм, про- вода. В ящике содержатся два элемента — нужно определить тип этих элементов, схему их соединения, измерить с макси- мально высокой точностью их параметры. Миллиамперметр имеет два предела измерений — 5 и 50 мА, он хорошо ра- ботает на тех частотах, которые обеспечивает генератор, он содержит диодный выпрямитель, «падение напряжения» на миллиамперметре при максимальном отклонении стрелки прибора составляет примерно 0,6 В. (В ящике находились индуктивность и ёмкость, включён- ные параллельно друг другу, рис. 25.) 142 Часть 2 Рис. 25 Если включить последовательно гене- ратор, резистор, «чёрный ящик» и милли- амперметр и плавно изменять частоту, на которой работает генератор, то на часто- те около 10 кГц можно было обнаружить «падение» показаний миллиамперметра в узкой полосе частот. Это соответству- ет резонансу колебаний в контуре, состоящем из катушки индуктивности и конденсатора. При этом общее сопротивле- ние последовательной цепи становится очень большим, что соответствует параллельному соединению конденсатора и ка- тушки индуктивности внутри «чёрного ящика». Поскольку элементов внутри ящика всего два, можно убедиться в том, что там действительно конденсатор и катушка индуктивно- сти. Для этого собираем схему, в которой последовательно соединены генератор, «чёрный ящик» и измерительный при- бор. При достаточном удалении по частоте от резонанса как вниз, так и вверх показания прибора растут вплоть до его «зашкаливания». Это соответствует тому, что суммарный им- педанс «чёрного ящика» убывает и на низких, и на высоких частотах. Чтобы проверить, насколько «хорош» генератор (в том смысле, насколько мало его внутреннее сопротивление), со- берём схему, в которой «чёрный ящик» последовательно с миллиамперметром подключён к генератору. Выберем ча- стоту, при которой показание прибора составит примерно полную его шкалу и при дальнейшем удалении от резонанса продолжает расти. Для этого нужно уйти от резонанса либо вверх, либо вниз. Затем подключим к выводам генератора резистор 1 кОм. Если показание прибора изменилось мало, значит, его сопротивление значительно меньше сопротивле- ния резистора, то есть генератор достаточно хорош. Теперь подключим этот же резистор параллельно изме- рительному прибору. Если его показание изменится мало, значит, его внутреннее сопротивление значительно меньше сопротивления резистора, что тоже говорит о качестве при- бора. При изменении частоты генератора вблизи резонанса вверх и вниз можно добиться того, чтобы миллиамперметр Экспериментальные задачи физических олимпиад 143 показывал максимальное значение тока I 1 , которое опре- деляется параметрами «чёрного ящика» (сопротивлениями генератора и миллиамперметра пренебрегаем). После этого включаем в цепь последовательно с «чёрным ящиком» и ге- нератором ещё и резистор. По изменению показаний прибо- ра I 2 можно вычислить реактивное сопротивление «чёрного ящика» на соответствующей частоте. Это позволит найти величины ёмкости и индуктивности, сравнив их импедансы с сопротивлением резистора. Точные формулы для токов с учётом малости сопротивлений прибора и генератора тако- вы: жүктеу/скачать 1,21 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|