Висновок:

1. Яку фізичну величину Ви визначали? Описати, яким чином Ви це робили.

2. Дати аналіз отриманим даним. Для чого Ви розраховували похибки?

Контрольні запитання

1. Які коливання називають затухаючими?

2. Записати диференціальне рівняння затухаючих коливань і вказати фізичний зміст величин, які входять у нього.

3. По якому закону змінюється зміщення затухаючих коливань з часом? Напишіть рівняння затухаючих коливань та намалюйте його графік.

4. Як залежить амплітуда затухаючих коливань від часу?

5. Дати визначення і записати вираз для логарифмічного декремента затухання.

6. Що називається часом релаксації?

7. Який фізичний зміст логарифмічного декремента та коефіцієнта затухання?

8. Дати визначення добротності. Який її фізичний зміст?

9. Записати зв’язок між коефіцієнтом затухання і логарифмічним декрементом затухання.

10. Як залежить коефіцієнт затухання коливань пружинного маятника від маси?

Розділ 4. Електродинаміка

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 40

Дослідження властивостей конденсаторів.

Мета роботи: визначити енергію зарядженого конденсатора, дослідити послідовне та паралельне з’єднання конденсаторів.

Завдання:

1 Визначити енергію зарядженого конденсатора та його ємність

2 Дослідити послідовне з’єднання конденсаторів.

3 Дослідити паралельне з’єднання конденсаторів

Обладнання та інструменти: електролітичний конденсатор, мікроампер метр, вольтметр, резистор (50 – 100 кОм), джерело постійного струму, ключ, з’єднувальні провідники, секундомір.

Вказівки на теоретичний матеріал:

1. Конденсатор, енергія конденсатора.

2. Послідовне з’єднання конденсаторів

3. Паралельне з’єднання конденсаторів

Теоретичні положення

Енергія зарядженого конденсатора

Якщо підключити лампу до зарядженого конденсатора, то спостерігається короткочасний спалах світла. Це означає, що заряджений конденсатор має енергію.

Виведемо формулу потенціальної енергії конденсатора, користуючись такими міркуваннями.

Процес виникнення на обкладках конденсатора зарядів +Q і -Q можна уявити так, що від одної обкладинки послідовно віднімаються дуже малі порції заряду DQ і переміщуються на другу обкладинку. Робота переміщення чергової порції заряду дорівнює

(1)

( U - напруга на конденсаторі).

Замінюючи U на і, переходячи до диференціалів, маємо

. (2)

Після інтегрування одержимо формулу зарядженого конденсатора:

. (3)

Енергію зарядженого до напруги U конденсатора, який має заряд q, можна обчислити за формулою (3). У даній роботі пропонується розрахувати енергію конденсатора, вимірявши вольтметром напругу на кон­денсаторі й визначивши його заряд.

Для цього необхідно спочатку скласти електричне коло, подане на рис. 13 кольорової вкладки, і, замкнувши ключ, зарядити досліджуваний конденсатор до напруги джерела; потім розімкнути ключ, змушуючи конденсатор розряджатися через резистор і мікроамперметр. Очевидно, що заряд, який пройде через мікроамперметр за час повного розряджання конденсатора, дорівнює заряду конденсатора в початковий момент часу.

Визначити цей заряд пропонується графічним методом: побудувати графік залежності l{t) сили струму в колі від часу (приблизний вигляд цього графіка подано на рисунку) і обчислити площу фігури, обмеженої осями та графіком залежності I(t). Ця площа відповідатиме заряду, який пройшов через мікроамперметр за час розряджання конденсатора.

Таким чином, вимірявши мікроамперметром силу струму в колі в різні моменти часу в процесі розряджання конденсатора й побудувавши графік залежності І(і) сили струму від часу, можна оцінити заряд q конденсат площу під графіком l(t).