Лабораторная работа № 20 Изучение затухающих электромагнитных колебаний

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение закономерностей затухающих электрических колебаний.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ

Колебательный контур, содержащий конденсатор переменной емкости, катушку индуктивности, магазин сопротивлений; осциллограф.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Выведите дифференциальное уравнение затухающих колебаний в – контуре.

2. Запишите и проанализируйте решение дифференциального уравнения затухающих колебаний.

3. Циклическая частота и период и амплитуда затухающих колебаний.

4. При каком условии колебания становятся апериодическими? Какое сопротивление называется критическим? Какие процессы происходят при этом в контуре?

5. Физический смысл коэффициента затухания.

6. Какая величина называется логарифмическим декрементом затухания? Каков его физический смысл?

7. Дайте определение добротности.

8. Получите функции зависимости заряда и напряжения на конденсаторе, силы тока в контуре от времени.

9. Приведите примеры аналогий между электрическими и механическими затухающими колебаниями.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ

В работе исследуется свободные колебания в колебательном контуре. Блок–схемы измерительной установки изображены на рисунке.

Электроемкость , индуктивность и сопротивление образуют колебательный контур. Колебания в контуре наблюдаются с помощью осциллографа. Для ударного возбуждения колебаний служит генератор импульсов, соединенный с контуром через конденсатор . Генератор импульсов 50 раз в секунду вырабатывает короткие импульсы.

Конденсатор контура получает некоторый начальный заряд. В промежутках между импульсами в контуре совершаются свободные затухающие колебания.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1. Включить макет и осциллограф.. Установить значения

, , .

(учитывая, что к величине всегда добавляется сопротивление катушки ).

2. С помощью ручки осциллографа «время/деление» «остановить» картину колебаний на экране осциллографа.

3. Ручку «развертка» установить на 1 – 2 мкс, (так, чтобы на экране осциллографа помещалось 3 – 4 полных колебания). Ручка «развертка плавно» должна находиться в выключенном, крайне правом, положении.

4. С помощью осциллографа измерить период затухающих колебаний и амплитуды двух соседних колебаний и

5. Измерения следует проделать для 3 – 5 различных значений емкости при постоянной индуктивности (емкость изменять переключателем «×0,1» в пределах от 0,1 до 1 мкФ). Затем 3 – 5 раз меняя индуктивность при постоянной емкости (индуктивность изменять переключателем «×10» в пределах от 10 до 100 мГн). И при постоянных значениях емкости и индуктивности провести 3 измерения меняя сопротивление (на магазине сопротивлений множителем «×10»).

6. Определить критическое сопротивление. Для этого постепенно увеличивая включенное в колебательный контур сопротивление (переключателем «×100»), следует наблюдать за возрастанием скорости затухания колебаний и проследить переход из колебательной формы разряда в апериодическим. Определить критическое сопротивление . Сравнить это значение с вычисленным из условия .