
- •3. Колебания и волны
- •Свободные колебания
- •1. Введение
- •2. Описание свободного процесса в контуре
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Программа работы
- •4.1. Измерения
- •4.2. Обработка результатов
- •Вынужденые колебания
- •1. Теоретические соотношения
- •1.1. Уравнение процесса в последовательном контуре
- •1.2. Установившееся решение
- •1.3. Амплитудно-частотная и фазовая характеристики
- •1.4. Полоса пропускания контура. Добротность
- •1.5. Резонанс
- •2. Измерение фазовых сдвигов
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Программа работы
- •4.1. Снятие амплитудно-частотных характеристик
- •4.2. Снятие фазо-частотной характеристики
- •4.3. Обработка и представление результатов
- •Релаксационные колебания
- •1. Принцип возбуждения релаксационных колебаний
- •1.1. Релаксационные колебания
- •1.2. Релаксационный генератор
- •1.3. Вольт-амперная характеристика газоразрядной лампы
- •1.4. Газоразрядная лампа
- •1.5. Условие возбуждения релаксационных колебаний
- •2. Экспериментальная установка
- •3. Измерения
- •3.1. Снятие вольт-амперной характеристики
- •3.2. Измерения параметров релаксационных колебаний
- •4. Представление результатов
- •Волны в двухпроводной линии
- •1. Теория
- •1.1. Цепи с сосредоточенными
- •1.2. Двухпроводная линия и её эквивалентная схема
- •1.3. Телеграфные уравнения
- •1.4. Решение телеграфных уравнений для линии без потерь
- •1.5. Вторичные параметры линии без потерь
- •1.5.1. Волновое сопротивление
- •1.5.2. Входное сопротивление
- •1.5.3. Коэффициент отражения
- •1.5.4. Волновое число и фазовая скорость
- •1.6. Режимы работы линии без потерь
- •1.6.1. Режим бегущих волн
- •1.6.2. Режим стоячих волн
- •1.6.3. Режим смешанных волн
- •1.7. Коэффициент стоячей волны
- •2. Эксперимент
- •2.1. Предварительные расчёты
- •2.2. Задачи эксперимента
- •2.3. Экспериментальная установка
- •2.4. Измерения
- •2.5. Обработка и представление результатов
- •Сложение колебаний
- •1. Теория
- •1.1. Сложение однонаправленных
- •1.2. Биения
- •1.3. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний
- •1.4. Фигуры Лиссажу
- •1.5. Определение скорости звука в воздухе
- •2. Эксперимент
- •2.1. Лабораторная установка
- •2.2. Измерения
- •2.2.1. Сложение однонаправленных колебаний
- •2.2.2. Наблюдение биений
- •2.2.3. Наблюдение эллипсов
- •2.2.4. Наблюдение фигур Лиссажу
- •2.2.5. Определение скорости звука в воздухе
- •2.3. Представление результатов
- •4. Электротехнические устройства
- •Трансформатор
- •1. Назначение, устройство
- •1.1. Назначение
- •1.2. Устройство трансформатора
- •1 .3. Принцип действия трансформатора
- •2 . Режимы работы трансформатора
- •2.1. Режим холостого хода
- •2.2. Режим нагрузки
- •2.3. Нагрузочная характеристика трансформатора
- •2.4. Потери мощности и кпд трансформатора
- •3. Специальные трансформаторы
- •3.1. Автотрансформатор
- •3.2. Трансформатор тока
- •4. Экспериментальное исследование трансформатора
- •4.1. Объект исследования и приборы
- •4.2. Опасности в работе
- •4.3. Программа работы
- •4.3.1. Общая постановка задачи
- •4.3.2. Прозванивание обмоток
- •4.3.3. Нахождение сетевой обмотки 220 в
- •4.3.4. Измерение напряжений на вторичных обмотках
- •4.3.5. Снятие нагрузочной характеристики
- •4.3.6. Измерение кпд трансформатора
- •4.4. Представление результатов
- •Выпрямители
- •1. Основные понятия
- •1.1. Вольт-амперная характеристика р-п перехода
- •1.2. Параметры полупроводниковых диодов
- •1.3. Параметры выпрямителей
- •1.4. Схемы простейших выпрямителей
- •1.4.1. Однополупериодный выпрямитель
- •1.4.2. Мостовой выпрямитель
- •1.4.3. Мостовой выпрямитель со сглаживающим фильтром
- •2 Эксперимент и расчёты
- •2.1. Экспериментальная установка
- •2.2. Снятие вольт-амперной характеристики диода
- •2.3. Измерения в однополупериодном выпрямителе
- •2.4. Измерения в мостовом выпрямителе
- •2.5. Графики и расчёты
- •Трёхфазная цепь
- •1. Элементы теоРии трёхфазных цепей
- •1.1. Понятие трёхфазной цепи
- •1.2. Получение трёхфазной системы эдс
- •1.3. Соединения генератора с нагрузкой
- •Грамма фазных и линейных напряжений при соединении звездой
- •1.4. Нарушения в нулевом проводе
- •1.5. Соединение фаз нагрузки звездой без нулевого провода
- •1.6. Выпрямление трёхфазного напряжения
- •2. Лабораторная установка
- •3. Программа измерениЙ
- •3.1. Предварительные измерения
- •3.2. Симметричная нагрузка
- •3.3. Несимметричные нагрузки
- •3.4. Обрыв нулевого провода
- •3.5. Измерения параметров пульсирующего напряжения
- •4. Обработка и представление результатов
- •Машина постоянного напряжения
- •1. Назначение, принцип работы и устройство
- •1.1. Назначение
- •1.2. Генератор синусоидального напряжения
- •1.3. Генератор постоянного (пульсирующего) напряжения
- •1.4. Мотор постоянного напряжения
- •2. Элементы теории машин постоянного напряжения
- •2.1. Генератор
- •2.2. Мотор
- •3. Лабораторная установка
- •4. Измерения
- •4.1. Снятие характеристик генератора
- •4.2. Снятие характеристик мотора
- •5. Обработка и представление результатов
- •Литература
- •Физический практикум по электромагнетизму
- •400131, Волгоград, просп. Им. В. И. Ленина, 28.
- •400131, Волгоград, ул. Советская, 35.
4. Представление результатов
В качестве письменного отчёта о работе представляется следующее.
1. Вольт-амперная характеристика последовательной цепи «лампа-резистор», на которой выписаны значения из, иг, iз, iг с максимально возможной точностью.
2. Вольт-амперная характеристика только неоновой лампы i(ил), полученная графическим вычитанием линейной характеристики резистора i=иr/r (r=10 кОм) их ВАХ цепочки «лампа-резистор» (рис. 5). Ток на ВАХ откладывается в миллиамперах, напряжение – в вольтах.
3. На клетчатой бумаге рисунок осциллограммы релаксационных колебаний, полученной в п. 3.2.5, с указанием на нём всех данных, а также с периодом Ттеор, рассчитанным по формуле (2). Здесь же должны быть указаны значения τз и τр по п. 3.2.6.
4. Экспериментальное (по измерениям п. 3.2.7) и теоретическое (по формуле (3)) значения критического сопротивления.
5. Вид осциллограммы предельно устойчивых колебаний по п. 3.2.8.
6. Для колебаний по п. 3.2.9 значения и .
7. Рисунок осциллограммы по п. 3.2.12 с указанием на нём значений R, C, U0, Δи, Тэксп и Ттеор.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1. Что такое автоколебания? Что такое релаксационные колебания? Привести примеры.
2. Объяснить работу генератора релаксационных колебаний на газоразрядной лампе.
3. Изобразить вольт-амперную характеристику газоразрядной лампы и прокомментировать её. Почему для снятия такой ВАХ нужен генератор тока?
4. Объяснить принцип графического построения ВАХ последовательной цепочки двух нелинейных элементов, если заданы ВАХ каждого элемента по отдельности.
5. Объяснить принцип графического построения ВАХ двух параллельно соединённых нелинейных элементов, если заданы ВАХ каждого элемента по отдельности
6. Что такое тлеющий разряд в газе?
7. Что такое самостоятельный и несамостоятельный разряды в газе?
8. Объяснить стабилизирующее свойство газоразрядной лампы.
9. Объяснить работу газоразрядной лампы в качестве автоматического ключа в релаксационном генераторе.
10. Сформулировать и обосновать условия возбуждения релаксационных колебаний в схеме с газоразрядной лампой.
11. Вывести законы иС(t) заряда и разряда конденсатора через сопротивление R, т.е. формулу (1) и следующую за ней.
12. Почему при отсутствии добавочного сопротивления RД (рис. 8) подключение осциллографа к релаксационному генератору может привести к срыву релаксационных колебаний? Если срыва всё-таки не произошло, то как изменится их период?
ЛИТЕРАТУРА
1. Калашников С. Г. Электричество. – М.: Наука, 1977. – §§ 169-171, 74, 176, 216.
2. Савельев И. В. Курс общей физики, т.2.– М.: Наука, 1982. – §§ 80-82, 85, 86.
Работа № Ф315
Волны в двухпроводной линии
Цель работы – изучение теории волновых процессов в двухпроводной линии и определение её электрических параметров, экспериментальное исследование работы линии в режимах стоячих, бегущих и смешанных волн.
Содержание:
1. ТЕОРИЯ.
1.1. Цепи с сосредоточенными и цепи с распределёнными параметрами.
1.2. Двухпроводная линия и её эквивалентная схема.
1.3. Телеграфные уравнения.
1.4. Решение телеграфных уравнений для линии без потерь
при установившемся синусоидальном процессе.
1.5. Вторичные параметры линии без потерь.
1.5.1. Волновое сопротивление.
1.5.2. Входное сопротивление.
1.5.3. Коэффициент отражения.
1.5.4. Волновое число и фазовая скорость.
1.6. Режимы работы линии без потерь.
1.6.1. Режим бегущих волн.
1.6.2. Режим стоячих волн.
1.6.3. Режим смешанных волн.
1.7. Коэффициент стоячей волны.
2. ЭКСПЕРИМЕНТ.
2.1. Предварительные расчёты.
2.2. Задачи эксперимента.
2.3. Экспериментальная установка.
2.4. Измерения.
2.5. Обработка и представление результатов.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ.
ЛИТЕРАТУРА.