Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Podobné dokumenty
Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze. Úloha č. 3 : Měření rezonanční křivky sériového a vázaného rezonančního obvodu

rezonančního obvodu 6. března 2010 Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Datum měření: , skupina: 9. v pondělí 13:30, klasifikace: Abstrakt

Úloha 11 Verze Abstrakt: RLC obvody mají široké využití především ve sdělovací technice. Velmi

Cívka. Odpor. Obrázek 1: Ekvivalence mechanických a elektrických kmitů. Abstrakt

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Poř. č. Příjmení a jméno Třída Skupina Školní rok 2 BARTEK Tomáš S /10

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

galvanometrem a její zobrazení na osciloskopu

Laboratorní úloha č. 2 Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon. Max Šauer

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Měření pilového a sinusového průběhu pomocí digitálního osciloskopu

1. Změřte závislost indukčnosti cívky na procházejícím proudu pro tyto případy:

Fyzikální praktikum II

2. Stanovte hodnoty aperiodizačních odporů pro dané kapacity (0,5; 1,0; 2,0; 5,0 µf). I v tomto případě stanovte velikost indukčnosti L.

Mˇeˇren ı vlastn ı indukˇcnosti Ondˇrej ˇ Sika

Systém vykonávající tlumené kmity lze popsat obyčejnou lineární diferenciální rovnice 2. řadu s nulovou pravou stranou:

Rezonanční jevy na LC oscilátoru a závaží na pružině

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Základním praktikum z laserové techniky

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Příloha č.: 1 ze dne: je nedílnou součástí osvědčení o akreditaci č.: 456/2012 ze dne: List 1 z 6

ELEKTROMAGNETICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

3. Změřte závislost proudu a výkonu na velikosti kapacity zařazené do sériového RLC obvodu.

List 1 z 6. Akreditovaný subjekt podle ČSN EN ISO/IEC 17025:2005: FORTE a.s. Metrologická laboratoř Mostkovice 529

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úloha č. 6. Název: Měření účiníku. dne: 16.

Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení)

Rezonance v obvodu RLC

Teorie elektronických

Harmonický ustálený stav pokyny k měření Laboratorní cvičení č. 1

Měření kapacity kondenzátoru a indukčnosti cívky. Ověření frekvenční závislosti kapacitance a induktance pomocí TG nebo SC

13 Měření na sériovém rezonančním obvodu

Rezonance v obvodu RLC

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Pavel Ševeček stud. skup.: F/F1X/11 dne:

Czech Technical University in Prague Faculty of Electrical Engineering. Fakulta elektrotechnická. České vysoké učení technické v Praze.

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Návrh frekvenčního filtru

SMĚŠOVAČ 104-4R

Studium ultrazvukových vln

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. stud. skup. FMUZV (73) dne

Pomůcky. Postup měření

Rezonanční obvod jako zdroj volné energie

Fyzikální praktikum...

Název: Měření paralelního rezonančního LC obvodu

Elektronické praktikum EPR1

Srovnání charakteristik tónového generátoru a zvukové karty PC

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jiří Kozlík dne:

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 9: Základní experimenty akustiky. Abstrakt

Fyzikální praktikum...

E L E K T R I C K Á M Ě Ř E N Í

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

pracovní list studenta Střídavý proud Fázové posunutí napětí a proudu na cívce Pavel Böhm

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úlohač.5 Název: Měření osciloskopem. Pracoval: Lukáš Ledvina

Laboratorní cvičení č.11

NTIS-VP1/1: Laboratorní napájecí zdroj programovatelný

Teoretický úvod: [%] (1)

3.5 Ověření frekvenční závislosti kapacitance a induktance

Určení koncentrace plynů a par z rezonančních charakteristik interdigitálního systému T. Blecha 1 1

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 7: Rozšíření rozsahu miliampérmetru a voltmetru. Cejchování kompenzátorem. Abstrakt

Rozšíření rozsahu miliampérmetru a voltmetru, cejchování kompenzátorem

1. Změřte průběh intenzity magnetického pole na ose souosých kruhových magnetizačních cívek

5. Pro jednu pružinu změřte závislost stupně vazby na vzdálenosti zavěšení pružiny od uložení

Elektromechanický oscilátor

Praktikum II Elektřina a magnetismus

Základní experimenty akustiky

Operační zesilovač, jeho vlastnosti a využití:

LABORATORNÍ PROTOKOL Z PŘEDMĚTU SILNOPROUDÁ ELEKTROTECHNIKA

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Obvod střídavého proudu s kapacitou

Unipolární tranzistor aplikace

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Účinnost tepelného stroje

9 V1 SINE( ) Rser=1.tran 1

Mechanické kmitání a vlnění, Pohlovo kyvadlo

Abstrakt. fotodioda a fototranzistor) a s jejich základními charakteristikami.

3. Kmitočtové charakteristiky

PRAKTIKUM IV Jaderná a subjaderná fyzika

pracovní list studenta RC obvody Měření kapacity kondenzátoru Vojtěch Beneš

Harmonický průběh napětí a proudu v obvodu

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Přechodové jevy v RLC obvodu. stud. skup.

Fázorové diagramy pro ideální rezistor, skutečná cívka, ideální cívka, skutečný kondenzátor, ideální kondenzátor.

Elektromagnetický oscilátor

Graf I - Závislost magnetické indukce na proudu protékajícím magnetem. naměřené hodnoty kvadratické proložení. B [m T ] I[A]

5. A/Č převodník s postupnou aproximací

2 Přímé a nepřímé měření odporu

Mechanické kmitání - určení tíhového zrychlení kyvadlem

Obvod střídavého proudu s indukčností

Necht na hmotný bod působí pouze pružinová síla F 1 = ky, k > 0. Podle druhého Newtonova zákona je pohyb bodu popsán diferenciální rovnicí

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze. Úloha č. 9 : Akustika

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze. Úloha č. 10 : Harmonické oscilace, Pohlovo torzní kyvadlo

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne

18A - PRINCIPY ČÍSLICOVÝCH MĚŘICÍCH PŘÍSTROJŮ Voltmetry, A/D převodníky - principy, vlastnosti, Kmitoměry, čítače, fázoměry, Q- metry

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne. Marek Teuchner Příprava Opravy Učitel Hodnocení. 1 c p. = (ε r

Transkript:

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze Úloha 11: Sériový a vázaný rezonanční obvod Datum měření: 29. 10. 2015 Skupina: 8, čtvrtek 7:30 Vypracoval: Tadeáš Kmenta Klasifikace: 1 Zadání 1. DÚ: Vyhledejte příklad praktického užití RLC obvodu v zařízeních užívaných v běžném životě. Jaký význam má rezonanční obvod např. v radiopřijímači či defibrilátoru? Popište stručně princip činnosti těchto zařízení a zaměřte se na funkci RLC obvodu v těchto přístrojích. 2. Sestavte sériový rezonanční obvod dle Obr. 8 v [1] s indukční dekádou. Pozorujte vliv změny parametrů R, L a C na obvod. Určete frekvenci vlastních kmitů rezonančního obvodu s cívkou pro hodnoty R = 50 Ω, L = 1 mh a C = 500 pf. Porovnejte s předpokládanou hodnotou získanou z Thompsonova vzorce (12) v [1]. 3. Zobrazte v módu rozmítání proudovou rezonanční křivku na osciloskopu a popište její změny při zasouvání jádra do cívky. Na základě toho odhadněte, z jakého je jádro materiálu. 4. Proměřte proudovou rezonanční křivku v závislosti na frekvenci. Měření proveďte dvakrát: pro vzduchovou cívku a cívku s jádrem. Znázorněte obě rezonanční křivky do společného grafu a fitováním stanovte činitele jakosti obou rezonančních obvodů. Z toho určete indukčnost cívky s jádrem. 5. Proměřte proudovou rezonanční křivku v závislosti na kapacitě. Fitováním stanovte parazitní kapacitu v obvodu a aplikujte tuto korekci do Thompsonova vzorce (12) v [1]. Jak se změnila korespondence mezi předpovězenými a naměřenými hodnotami? 6. Proveďte vzájemné porovnání hodnoty 1000 pf kapacitních normálů Ulrich a Tesla. Je zde nutné aplikovat korekci na parazitní kapacitu obvodu? 7. Určete kapacitu neznámého kondenzátoru, o němž víte, že má kapacitu menší než je maximální hodnota kapacity kondenzátoru Tesla. Znázorněte do protokolu schéma použitého zapojení. 8. Sestavte induktivně vázaný obvod a v módu rozmítání zobrazte jeho napěťovou rezonanční křivku. Cívky posouvejte tak, abyste dosáhli vazby nadkritické, kritické a podkritické. Nalezněte vzdálenost, při níž dochází k vazbě kritické, a vzdálenost, při níž k vazbě již nedochází. Nepovinné: Proměřte napěťovou křivku pro vazbu nadkritickou a znázorněte do grafu. 1

2 Pomůcky Frekvenční generátor UNI-T UTG9020A, osciloskop GoldStar, bezkontaktní ampérmetr TEK CT-1 (5mV/mA), odporová dekáda CMT R1-1000 (1Ω - 11Ω), indukční dekáda CMT L3-250 (1µH 11H), vzduchová cívka PHYWE (1mH, 0.4mΩ), jádro cívky, kapacitní normál Tesla (100-1100pF), kapacitní normál Ulrich (1000pF), kondenzátor neznámé kapacity, dva koaxiální kabely, spojovací vodiče, dvě cívky pro vázané obvody s ladícím kondenzátorem na stavebnicových dílech PHYWE. 3 Teoretický úvod V běžném životě se s RLC obvodem setkáme hlavně v zářivkách či výbojkách. Dále je můžeme nalézt při kompenzaci účinku u motoru, ve zdrojích či v mikrovlnce. V radiopřijímačích slouží k naladění správné rezonanční frekvence pomocí změny kapacity kondenzátoru. U defibrilátoru ke tvorbě elektrický impulzů, kdy se shromažďuje energie v kondenzátoru, která se při požadované hodnotě se uvolní. Pro rezonanční frekvenci obvodu f 0 při malém či nulovém tlumení používáme Thomsonův vzorec kde L je indukčnost cívky a C kapacita kondenzátoru. f 0 = 1 2π LC, (1) Činitel jakosti Q je bezrozměrná veličina vyjadřující citlivost rezonátoru vůči signálům kolem určité frekvence x je prodloužení pružiny vyvolané působením síly F. Platí pro ní vztah Q = α2πf 0L R = α R L C, (2) kde do koeficientu α zahrnujeme různé parazitní či přenosové vlastnosti obvodu. Proudovou rezonanční křivku v závislosti na frekvenci lze vyjádřit vztahem I 0 (f) = I max 1 + Q 2 ( f f 2 0) f 0 f, (3) kde I max je největší amplituda, Q je konstantní činitel jakosti (2), f 0 rezonanční frekvence obvodu- Proudovou rezonanční křivku v závislosti na kapacitě lze vyjádřit vztahem I 0 (C) = I max 1 + Q 2 ( C C 2 0) C 0 C = I max, 1 + α2 L R 2 C ( C C 2 0) C 0 C (4) kde I max je největší amplituda, Q je proměnný činitel jakosti (2) závislý na měnící se kapacitě C při konstantním odporu R a indukčnosti L, α je bezrozměrný parametr, C 0 je kapacita kondenzátoru při rezonanční frekvenci f 0. Dva paralelní rezonanční obvody naladěné na stejnou rezonanční frekvenci f 0 spolu mohou být vázány například induktivní napěťovou vazbou, při níž se změnou proudu v první cívce indukuje napětí na druhé vlivem vzájemné indukčnosti M. Velikost vazby se určuje činitelem vazby k vztahem k = M. (5) L 1 L 2 2

Pro činitele jakosti obvodů naladěných na stejnou rezonanční frekvenci 1 f 0 = (1) platí 2π L 1,2 C 1,2 Q 1 = 2πf 0L 1 R 1, Q 2 = 2πf 0L 2 R 2. (6) Za předpokladu, že oba rezonanční obvody jsou stejné (L 1 = L 2 a C 1 = C 2 ), je jejich činitel jakosti taky stejný (Q 1 = Q 2 = Q) a napětí U na indukovaném obvodu nabývá maxima při frekvencích blízkých f 0 f 1,2 = f 0 1 ± k 2 Q 2. (7) Při jisté vzdálenosti cívek nastane rezonance. Napěťová rezonanční křivka vázaného obvodu má pak tvar znázorněný na obrázku 1, který je určen odmocninou ve jmenovateli vzorce (7), závisející na součinu kq. Obrázek 1: Napěťové rezonanční křivky pro různé činitele vazby [1] kq > 1, f 1,2 má dvě řešení. Nastává nadkritická vazba. kq = 1, f 1,2 se ztotožní s f 0. Nastává kritická vazba. kq < 1, f 1,2 Nastává podkritická vazba. 4 Postup měření V celém měření je rezonanční frekvence označována jako f 0 a rezonanční kapacita C 0 = 500 pf. Pro úlohy 2-7 je obvod znázorněn na obrázku 2, kdy A je bezkontaktní ampérmetru, R značí odporovou dekádu, L je cívka o vnitřním odporu R L, C představuje kapacitní normál Tesla s proměnnou kapacitou, který byl zapojen přes bílou izolovanou zdířku. Obrázek 2: Schéma sériového RLC obvodu [1] Na output terminál frekvenčního generátoru jsme připojili koaxiální kabel, jehož černý konec jsme zapojili do kondenzátoru a červený na plusový vodič bezkontaktního ampérmetru. Druhý vodič 3

ampérmetru je zapojen v odporové dekádě. Na kanál 1 osciloskopu jsme paralelně připojili kondenzátor, na kanál 2 výstup z bezkontaktního ampérmetru. Obvod jsme uzemnili. 4.1 Vlastní frekvence kmitů Místo vzduchové cívky jsme zapojili indukční dekádu. Na kondenzátoru Tesla jsme nastavili kapacitu C = C 0. Generátor jsme nastavili do módu obdélníkových kmitů s frekvencí f = 1 khz. Na osciloskopu jsme nastavili kanál 1 a změnami rozlišení vertikální a horizontální osy jsme získali charakteristické signály zobrazené na obrázku 3. Pozorovali jsme změny na osciloskopu v závislosti na změnách parametrů R, L, C. Obrázek 3: Obdélníkové pulzy [1] Obrázek 4: Kmity rezonančního obvodu [1] Indukční dekádu jsme nahradili za vzduchovou cívku a nastavili hodnoty parametrů na C = C 0, R = 50 Ω, L = 1 mh. Kmity jsou znázorněny na obrázku 4. Zaměřili jsme se na detail jednoho kmitu a pomocí kurzorů odečítali periodu deseti různých dvou okamžiků se stejnou fázi, jež byla osciloskopem přepočtena na frekvenci. 4.2 Odhad jádra materiálu Generátor jsme nastavili do módu harmonických kmitů a zapnuli rozmítací režim. Zvolili jsme symetrické frekvence od 167 khz po 267 khz. Osciloskop jsme nastavili na kanál 2 a zobrazili statickou rezonanční křivku. Pozorovali jsme změny při zasouvání jádra do cívky. 4.3 Měření proudové rezonanční křivky v závislosti na frekvenci Generátor jsme nechali v módu harmonických kmitů a osciloskop na kanálu 2, vypli jsme rozmítací režim. Zapsali jsme si převodní vztah uvedený na ampérmetru. Na kondenzátoru Tesla jsme ponechali C = 500 pf a pro 20 hodnot frekvencí blízkých f 0 jsme pomocí kurzorů odečetli amplitudu proudu. Zasunuli jsme jádro do cívky a změnili kapacitu na kondenzátoru Tesla tak, abychom obvod vyladili znova do rezonance. Pomocí kurzorů jsme opět měřili amplitudu proudu pro 20 hodnot stejných frekvencí. Ze vztahu ( Q 2 2 ) Q 1 = C 1 C 2 L 2 L 1, (8) kde veličiny s indexem 1 odpovídají obvodu s cívkou bez jádra a veličiny s indexem 2 cívce s jádrem, jsme spočetli indukčnost cívky s jádrem. 4.4 Měření proudové rezonanční křivky v závislosti na kapacitě Ponechali jsme rezonanční frekvenci f 0 a pro 20 hodnot kapacity C normálu Tesla v rozsahu C 0 ± 200pF jsme změřili amplitudu proudu cívky bez jádra. Fitováním vztahem (4), kdy C C + C p jsme získali parazitní kapacitu C p, kterou jsme aplikovali jako korekci do Thompsonova vztahu (1) a porovnali s hodnotami vlastní frekvence f 0 z úkolu 2 a 4. 4.5 Srovnání dvou kapacit Místo kapacitního normálu Tesla, jsme zapojili normál Ulrich, který má kapacitu C U = 1000 pf. Změnou frekvence generátoru jsme obvod vyladili do rezonance a změřili amplitudu proudu pomocí kurzorů. Normál Ulrich jsme zaměnili za normál Tesla a změnou kapacity normálu Tesla na hodnotu 4

C 1 jsme obvod vyladili do rezonance tj. do místa označeného kurzory. Měření jsme provedli pětkrát. Rozdíl kapacit odpovídá výchylce na normálech Tesla a Ulrich. 4.6 Měření neznámé kapacity C = C U C 1 (9) Schéma zapojení je znázorněno na obrázku 5. V obvodu je normál Tesla, na němž jsme nastavili libovolnou hodnotu kapacity C N. Změnou frekvence jsme obvod vyladili do rezonance. Kapacitu jsme si poznamenali jako C 1 a kurzory změřili amplitudu proudu. Neznámý kondenzátor jsme paralelně připojili k normálu a změnou kapacity normálu na hodnotu C 2 jsme obvod vyladili znovu do rezonance. Při rezonanci musí kapacita zůstat stejná, a tedy platí vzorec C 2 + C x = C 1. (10) Měření jsme provedli pětkrát pro různé počáteční kapacity C N. Obrázek 5: Schéma zapojení pro měření neznámé kapacity, využito [1] 4.7 Induktivně vázaný LC obvod Schéma zapojení je znázorněno na obrázku 6. Obrázek 6: Schéma zapojení induktivně vázaného LC obvodu Cívky jsme přiblížili úplně k sobě a generátor nastavili do módu harmonických kmitů na frekvenci f 0 = 350 khz. Měli jsme pozorovat amplitudu napětí v na osciloskopu závisející na vzdálenosti cívek. Bohužel se nám na osciloskopu nezobrazovalo vůbec nic. 5 Naměřené hodnoty 5.1 Vlastní frekvence kmitů Pro hodnoty R = 50 Ω, L = 1 mh, C = 500 pf má podle Thompsonova vztahu (1) vyjít vlastní frekvence f 0 = 225 khz. V tabulce 1 je uvedeno 10 naměřených frekvencí f 0. 5

Měření č. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 f 0 [khz] 215.5 215.5 211.9 215.5 215.5 217.4 213.7 215.5 213.7 215.5 Tabulka 1: Vlastní frekvence kmitů Pomocí aritmetického průměru a směrodatné odchylky je námi naměřená vlastní frekvence rovna 5.2 Odhad materiálu jádra f 0 = (215.0 ± 1.5) khz Při zasouvání jádra do cívky jsme pozorovali zmenšení amplitudy proudové rezonanční křivky, způsobené sníženou permeabilitou. Jádro je tedy z diamagnetického materiálu. 5.3 Měření proudové rezonanční křivky v závislosti na frekvenci Převodní vztahu uvedený na ampérmetru je 5mV/mA. Kapacita normálu Tesla bez jádra je rovna C 1 = 500 pf, po zasunutí jádra jsme změnou kapacity na C 2 = 800 pf vyladili obvod do rezonance. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v příloze v tabulce 4. Na obrázku 7 jsou znázorněny proudové rezonanční křivky pro cívku bez jádra i s jádrem. Fity jsou tvaru (4). Pro cívku bez jádra jsou parametry rovny I max = (4.48 ± 0.03) ma, Q = 8.09 ± 0.11, f 0 = (211.97 ± 0.14) khz. Pro cívku s jádrem jsou parametry rovny I max = (2.37 ± 0.01) ma, Q = 2.69 ± 0.04, f 0 = (211.86 ± 0.31) khz. Obrázek 7: Proudová rezonanční křivka v závislosti na frekvenci Fitováním dat jsme určili činitele jakosti pro cívku bez jádra Q 1 a činitel jakosti pro cívku s jádrem Q 2 na Q 1 = 8.09 ± 0.11, Q 2 = 2.69 ± 0.04. Ze vztahu (8), kdy L 1 = 1mH, jsme určili indukčnost cívky s jádrem na L 2 = (0.177 ± 0.010) mh. 5.4 Měření proudové rezonanční křivky v závislosti na kapacitě Převodní vztahu uvedený na ampérmetru je 5mV/mA. Rezonanční frekvence f 0 = 212 khz. Naměřené hodnoty amplitud proudu v závislosti na kapacitě normálu Tesla jsou uvedeny v příloze v tabulce 5. Na obrázku 8 je znázorněna proudová rezonanční křivka v závislosti na kapacitě. Fit je rovnice tvaru (4) tedy I 0 (C) = I max 1+β 2L C ( C C0 C 0 C )2,nafitované parametry jsou rovny I max = (4.41 ± 0.05) A, β 2 = (3.53 10 6 ± 1.80 10 5 )Ω 2, C 0 = (503.96 ± 1.69) pf, kdy L = 1 mh. 6

Obrázek 8: Proudová rezonanční křivka v závislosti na kapacitě Pro frekvenci f 0 = 212 khz nastává rezonance v obvodu při kapacitě kondenzátoru 5.5 Srovnání dvou kapacit C 0 = (503.96 ± 1.69) pf. V tabulce číslo 2 jsou uvedeny naměřené hodnoty kapacity C na normálu Tesla pro pět měření. Hodnota C je vypočtena vzorcem (9), kdy kapacita normálu Ulrich je C U = 1000 pf. A značí amplitudu proudu. TODO je třeba parazitní kapacita? f 0 [khz] A [ma] C [pf] C [pf] 163 4.92 1007-7 163 4.92 1003-3 163 4.92 1011-11 163 4.92 1005-5 163 4.92 1007-7 Tabulka 2: Srovnání kapacit Pomocí aritmetického průměru a směrodatné odchylky je potom 5.6 Měření neznámé kapacity C = ( 6.6 ± 2.7) pf V tabulce číslo 3 jsou ke každé nastavené hodnotě kapacity C 1 uvedeny naměřené hodnoty rezonanční frekvence f 0, hodnota amplitudy proudu A, naměřená hodnota kapacity C 2 a vypočítaná kapacita neznámého kondenzátoru C x pomocí vztahu (10) C 1 [pf] f 0 [khz] A [ma] C 2 [pf] C x [pf] 500 212 4.44 98 402 550 204 4.52 162 388 600 198 4.6 205 395 700 187 4.68 298 402 800 177 4.76 404 396 Tabulka 3: Měření neznámé kapacity Pomocí aritmetického průměru a směrodatné odchylky je potom C x = (396.6 ± 5.2) pf 7

5.7 Induktivně vázaný LC obvod Úloha nefungovala, na osciloskopu se nic nezobrazovalo. Kritická vazba měla nastávat při vzdálenosti okolo 3cm, přičemž k vazbě mělo docházet i u vzdálenosti 1m. 6 Diskuse Při opakovaném měření vlastních kmitů rezonančního obvodu jsme naměřili vlastní frekvenci f 0 = (215.0 ± 1.5) khz. S pomocí Thompsonova vzorce (1) jsme ovšem frekvenci vypočítali na hodnotu f 0 = 225 khz. Rozdíl 10kHz považuji za malý a lze jej přičíst k ne příliš přesnému odečítání z osciloskopu či dodatečnému odporu. Thompsonův vzorec je tedy experimentálně ověřen. Při měření proudové rezonanční křivky v závislosti na frekvenci jsme rezonanční frekvenci určili na hodnotu f 0 = (211.86 ± 0.31) khz, činitel jakosti pro cívku bez jádra na Q 1 = 8.09 ± 0.11 a pro cívku s jádrem na Q 2 = 2.69 ± 0.04. Následně spočetli indukčnosti cívky s jádrem na hodnotu L 2 = (0.177 ± 0.010) mh. Měření hodnoty amplitudy proudu bylo na osciloskopu poměrně náročné. Často se stávalo, že signál se na chvíli úplně ztratil, amplituda se rapidně zmenšila nebo naopak zvýšila, a tak bylo potřeba chvíli počkat, než se vše vrátilo do normálu. Při měření proudové rezonanční křivky v závislosti na kapacitě jsme určili rezonanční kapacitu frekvence f 0 = 212 khz na hodnotu C 0 = (503.96 ± 1.69) pf, což odpovídá předpokládané hodnotě 500 pf. Bohužel se nepodařila nafitovat parazitní kapacita v obvodu. Vzájemným srovnáním kapacitních normálů Tesla a Ulrich jsme určili odchylku kapacity Tesly na hodnotu C = ( 6.6 ± 2.7) pf. Kapacitní normál Tesla je tedy mírně nadhodnocen. Kapacitu neznámého kondenzátoru jsme určili na C x = (396.6 ± 5.2) pf, přičemž na kondenzátoru byla uvedená kapacity C x1 = 396 pf. Měření tedy bylo velice přesné. Úlohu číslo 8 se nám nepodařilo ani s pomocí asistenta a nápovědy na telefonu zprovoznit. Kritická vazba měla nastávat u vzdálenosti 3cm a k vazbě mělo docházet i ve vzdálenosti 1m. 7 Závěr Opakovaným měřením vlastních kmitů jsme naměřili vlastní frekvenci f 0 = (215.0 ± 1.5) khz. Skrze měření proudové rezonanční křivky v závislosti na frekvenci jsme rezonanční frekvenci naměřili na hodnotu f 0 = (211.86 ± 0.31) khz, činitel jakosti cívky bez jádra je Q 1 = 8.09 ± 0.11 respektive Q 2 = 2.69 ± 0.04 pro cívku s jádrem. Indukčnost cívky s jádrem jsme vypočítali na hodnotu L 2 = (0.177 ± 0.010) mh. Rezonanční kapacita pro frekvenci f 0 = 212 khz je rovna C 0 = (503.96 ± 1.69) pf. Odchylka kapacity normálu Tesla činí C = ( 6.6 ± 2.7) pf. Kapacita neznámého kondenzátoru je C x = (396.6 ± 5.2) pf. Úloha 8 nefungovala. 8 Reference [1] Návod Sériový a vázaný rezonanční obvod. Citace 27. 10. 2015. http://praktikum.fjfi.cvut.cz/pluginfile.php/123/mod_resource/content/6/rezonance - 2015-04-12.pdf 9 Příloha V Tabulce číslo 4 jsou uvedeny naměřené amplitudy proudu v mv přepočtené na ma. Hodnoty A 1 značí amplitudu pro cívku bez jádra, hodnoty A 2 pro cívku s jádrem. 8

f khz A 1 [mv] A 1 [ma] A 2 [mv] A 2 [ma] 177 7.6 1.52 8.6 1.72 182 8.8 1.76 9.0 1.80 187 10.0 2.00 9.8 1.96 192 11.8 2.36 10.4 2.08 197 14.4 2.88 11.2 2.24 202 17.8 3.56 11.4 2.28 207 20.8 4.16 11.8 2.36 210 21.8 4.36 12.0 2.40 212 22.2 4.44 11.8 2.36 215 22.0 4.40 11.8 2.36 217 21.2 4.24 11.6 2.32 220 19.2 3.84 11.6 2.32 222 18.2 3.64 11.4 2.28 227 15.0 3.00 11.2 2.24 232 12.6 2.52 10.8 2.16 237 10.8 2.16 10.0 2.00 242 9.2 1.84 9.6 1.92 247 8.0 1.60 9.0 1.80 252 7.2 1.44 8.6 1.72 257 6.4 1.28 8.4 1.68 Tabulka 4: Amplitudy proudu na frekvenci V Tabulce číslo 5 jsou uvedeny naměřené amplitudy proudu v mv přepočtené na ma. C [pf] A [mv] A [ma] 300 6.8 1.36 320 7.4 1.48 340 8.4 1.68 360 9.8 1.96 380 11.2 2.24 400 12.8 2.56 420 14.8 2.96 440 17.0 3.40 460 19.2 3.84 480 21.2 4.24 500 22.2 4.44 520 21.8 4.36 540 21.2 4.24 560 20.0 4.00 580 18.2 3.64 600 16.8 3.36 620 15.6 3.12 640 14.2 2.84 660 13.4 2.68 680 12.4 2.48 700 11.6 2.32 Tabulka 5: Amplitudy proudu na kapacitě 9