Laboratorní cvičení č.11 Název: Měření indukčnosti rezonanční metodou Zadání: Zjistěte velikost indukčnosti předložených cívek sériovou i paralelní rezonační metodou, výsledek porovnejte s údajem zjištěným pomocí RLC metru. Změřený rezonanční kmitočet RLC obvodu ověřte kontrolním výpočtem. Popis měřeného předmětu: Popište vlastnosti paralelního a sériového rezonančního RLC obvodu. Nakreslete předpokládaný průběh frekvenční napěťové charakteristiky paralelního a sériového RLC obvodu.
Sériový rezonanční obvod
U p ř e d p o kl Teoretický rozbor: á d a a) Sériové zapojení RLC obvodu n ý
~
Un
f0
f
L
R
Zn
Paralelní rezonanční obvod
V
C
Čím více se bude rezonanční kmitočet RLC obvodu blížit kmitočtu napájecího zdroje, tím menší napětí na voltmetru změříme.
b) Paralelní zapojení RLC obvodu
R
Zn
~
V
Un
L
C
Čím více se bude rezonanční kmitočet RLC obvodu blížit kmitočtu napájecího zdroje, tím větší napětí na voltmetru změříme.
Kontrolní výpočet rezonančního kmitočtu RLC obvodu z naměřených hodnot RLC metrem __ fr=1/(2 π √LnC) Rezonanční kmitočet fr (Hz)
L1
L2
L3
Lx
Výpočet indukčnosti z naměřeného rezonančního kmitočtu RLC obvodu: 2
Lvs=1/(2 π fns) *C 2
Lvp=1/(2 π fnp) *C Legenda: Lvs – vypočtená hodnota indukčnosti cívky sériového RLC obvodu Lvp – vypočtená hodnota indukčnosti cívky paralelního RLC obvodu Ln – naměřená indukčnost RLC metrem fr – rezonanční kmitočet RLC obvodu (vypočtená) fns – změřený rezonanční kmitočet u sériového RLC obvodu fnp – změřený rezonanční kmitočet u paralelního RLC obvodu C – kapacita kondenzátoru Výsledky: Indukčnost cívky Lvs (H) Lvp (H)
L1
L2
L3
Lx
Schéma zapojení: a) Měření RLC metrem
MP1
MP1
MP1
RLC
RLC
RLC
C
L
R
b) Měření indukčnosti v sériovém zapojení RLC obvodu
L
R
Zn
~
V
MP2
C
c) Měření indukčnosti v paralelním zapojení RLC obvodu
R
Zn
~
MP2
V
L
C
Seznam použitých přístrojů: Zde bude uvedeno – označení přístroje ve schématu, název, typ, parametry (třída přesnosti, vnitřní odpor a atd), inventární číslo Popis postupu měření: Nejdříve RLC metrem změříme jednotlivé hodnoty součástek RLC obvodu. Dále změříme hodnoty indukčnosti jednotlivých měřených cívek. Sestavíme sériový RLC obvod a připojíme ke zdroji střídavého napětí Zn (generátor). Na generátoru nastavíme úroveň výstupního napětí a měníme kmitočet na generátoru tak, abychom na nf voltmetru MP2 u sériového obvodu RLC naměřili nejmenší úroveň napětí. Po té hodnotu rezonančního kmitočtu zapíšeme do tabulky.U zapojení paralelního obvodu RLC postupujeme obdobným způsobem. Rezonanční kmitočet se snažíme změřit při nejvyšší úrovni napětí na nf voltmetru MP2.
Tabulky: Seznam naměřených hodnot RLC metrem Indukčnost
R (Ω) C (F)
(H)
L1 L2 Lx Změřený rezonanční kmitočet u sériového RLC obvodu Rezonanční kmitočet
(Hz)
fns1 fns2 fnsx Změřený rezonanční kmitočet u paralelního RLC obvodu Rezonanční kmitočet
(Hz)
fnp1 fnp2 fnpx Požadavky – přehledná tabulka, legenda
Vyhodnocení: Zde bude uvedeno: Výpočet chyby metody v jednotlivých metodách měření od jmenovité hodnoty měřené indukčnosti. Relativní chyba metody měření indukčnosti v sériovém zapojení RLC obvodu
δsL1=((Lvs – L1)/ L1)*100
(%)
Relativní chyba metody měření indukčnosti v paralelním zapojení RLC obvodu
δpL1=((Lvp – L1)/ L1)*100
(%)
Legenda: Lvs – vypočtená hodnota indukčnosti cívky sériového RLC obvodu Lvp – vypočtená hodnota indukčnosti cívky paralelního RLC obvodu
Tabulka s výsledky: Relativní chyba metody
δs (%) δp (%)
L1
L2
L3
Lx
Rezonanční kmitočet fr (Hz) fns (Hz) fnp (Hz)
L1
L2
L3
Lx
Legenda: fr – rezonanční kmitočet RLC obvodu (vypočtená) fns – změřený rezonanční kmitočet u sériového RLC obvodu fnp – změřený rezonanční kmitočet u paralelního RLC obvodu δs (%) – relativní chyba metody měření indukčnosti v sériovém zapojení RLC obvodu δp (%) – relativní chyba metody měření indukčnosti v paralelním zapojení RLC obvodu
- zhodnocení výsledků měření - porovnání výsledků měření s teoretickým rozborem (hraniční kapacita) - popsat chyby, kterých jste se dopustili během měření a případně navrhnou způsob jejich odstranění - popsat co vám měření této úlohy přineslo - z jakých informačních zdrojů jste čerpali - co vám činilo největší potíže
