6

Московский государственный университет путей сообщения рф (миит) Кафедра «Физика-2»

Институт, группа ИСУТЭ, АТС-152 К работе допущен___________________

(Дата, подпись преподавателя)

Студент Литенков Г. Работа выполнена___________________

(ФИО студента) (Дата, подпись преподавателя)

Преподаватель Пыканов И. В . Отчёт принят_______________________ (Дата, подпись преподавателя)

Отчёт по лабораторной работе №29

Изучение затухающих электромагнитных колебаний в колебательном контуре с помощью осциллографа.

Цель работы:

Изучение с помощью электронного осциллографа электромагнитных колебаний, возникающих в колебательном контуре, содержащем индуктивность, емкость и активное сопротивление; изучение условий возникновения затухающих колебаний в контуре; расчет основных физических величин, характеризующих эти колебания.

2. Принципиальная схема установки (или её главных узлов):

Схема установки для исследования

затухающих колебаний

в контуре RLC

C₁, C₂ – конденсаторы;

L₁, L₂ – катушки;

Rм – магазин сопротивлений;

R_l – активное сопротивление катушки;

K₁, K₂ – ключи;

C₀ – разделительный конденсатор;

X, Y – вход, выход осциллографа;

A, B – клеммы колебательного контура.

3. Основные теоретические положения к данной работе (основополагающие утверждения: формулы, схематические рисунки):

Для возбуждения колебаний в данной работе используется пилообразное напряжение генератора развертки луча осциллографа. Напряжение U снимается с выхода Х-пластин, расположенного на задней панели осциллографа, и подается к клемме В колебательного контура, перераспределяясь между конденсаторами С₀, С₁ и С₂. Поскольку в схеме подобрано С₀ << С₁ и С₀ << С₂ то

т. е. все напряжение падает почти полностью на конденсаторе C₀

При линейном возрастании пилообразного напряжения развертки линейно возрастает напряжение на конденсаторе С₀: . У станавливается постоянный ток зарядки конденсатора С₀:

и, следовательно, на участке аb линейно возрастаюшего напряжения ЭДС самоиндукции в катушках L₁,L₂ не возникает:

Таким образом, в контуре напряжение отсутствует как на конденсаторах С₁, С₂, так и в катушках L₁,L₂ ,и колебаний не возникает.

В момент начала быстрого нелинейного спадa пилообразного напряжеиия : dUco/dt изменяется, т.е. и ток разрядки конденсатора С₀ непостоянен (I≠const), а следовательно, в катушках L₁,L₂ возникает ЭДС L₁,L₂,

которая и является источником энергии, вызывающим появление затухающих колебаний. Возникающие в контуре затухающие колебания будут продолжаться и во время следующего периода нарастания напряжения развертки, смещающего луч по горизонтальной оси (X) экрана осциллографа. Их можно наблюдать на экране осциллографа при подаче напряжения Uс (клемма А контура) на вход Y осциллографа. Клемма «вход Y» расположсна на передней панели осциллографа. Клемма Е («земля») контура соединя-ется с земляной клеммой осииллографа.. Устойчивое изображение затухающих колебаний можно получить на экране осциллографа при правильном подборе частоты развертки, частоты синхронизации, усиления сигнала по вертикальной (Y) и горизонтальной (X) осям.

Ход работы.

1. Собираем схему как показано на рисунке.

2. Подключаем осциллограф к внешней сети, и даем прогреться 2-3 минуты, отрегулируем яркость и фокусировку луча. Переключатель «синхрониза­ция» поставим в положение «внутр.», тумблер «делитель» на передней панели осциллографа—в положение «до 5 В».

3. Выставим на магазине сопротивлений R=0. С помощью ручек усиления и установки частоты развертки и синхронизации осциллографа получим на экране устойчивое изображение затухающих колебаний.

4. Установим некоторое значение индуктивности и емкости в контуре.

5. Проведите количественное исследование влияния со­противления R контура на характеристики затухающих ко­лебаний

а) установите с помощью ключей К1 и К2 максимальное L_об и минимальное С_об для исследуемого контура. Получите изображение затухающих колебаний при сопротивлении R_м=0. Пользуясь калибровочной сеткой осциллографа, из­мерьте величины любых четырех последовательно расположен­ных (через период) амплитуд колебаний: U₀₁; U₀₂;U₀₃;U₀₄ (см. рис. 2,б). Данные измерений занесите в табл. 1. Рассчи­тайте величины логарифмического декремента , , и зна­чения добротности Q1, Q2, Q3 : результаты занесите в табл. 2.

Запишите в таблицу 1 параметры контура С, L, RL., R_ц и величину сопротивления R_кр, при котором колебательный процесс переходит в апериодический (рис. 2,в).

б) не изменяя величины индуктивности и емкости конту­ра, проведите измерения, описанные в п. 5а при трех раз­личных значениях сопротивления Rм << R_кр. Выполните соот­ветствующие расчеты , , и Q1, Q2, Q3.

в) повторите все измерения, проделанные в п. 5а, 5б для положения ключей К, К, при которых L_об —минимальна, а С_об — максимальна

6. Рассчитайте для заданных значений С, L, RL., Rм, R_ц величины характеристического сопротивления  ,критиче-ского сопротивления R_кр,собственной частоты  и периода Т0 ко­лебаний контура, коэффициента затухания , декремента за тухания т и добротности Qт контура и занесите расчеты в таб -лицу 2. Сравните полученные расчетные значения R_кр, т, и Qт с экспериментальными.