3. Экспериментальная установка

У становка для наблюдения свободных процессов в контуре представляет собою небольшой стенд, подключаемый к сети 220 В. В стенде смонтированы генератор импульсов и колебательный контур с двумя конденсаторами С₁ и С₂ (рис. 4), ёмкости которых указаны. Индуктивность катушки L и активное сопротивление r её обмотки неизвестны и подлежат определению. Эквивалентная схема катушки на рис. 4 обведена пунктиром. В цепь контура включается внешний магазин сопротивлений R_маг, так что общее активное сопротивление контура, входящее во все формулы раздела 2,

R=r+R_маг, R_min=r. (18)

Сигнал с контура, т.е. напряжение и(t) с конденсатора, подаётся на вход Y осциллографа и наблюдается на экране.

Генератор импульсов формирует прямоугольные импульсы амплитудой около 50 В, длительностью τ_и≈10 мкс и с периодом Т_и≈10 мс. Каждый импульс возбуждает в контуре свободный процесс. Длительность и мпульсов выбрана такой, чтобы за время τ_и успел достаточно зарядиться конденсатор, а их период следования Т_и таким, чтобы между двумя импульсами колебания в контуре успели бы почти полностью затухнуть, т.е. Т_и≫Т=2π/ω (рис. 5).

4. Программа работы

С каждым из конденсаторов контура в работе подлежат определению следующие величины:

● период свободных колебаний Т,

● частота колебаний f=1/Т,

● время релаксации τ,

● логарифмический декремент затухания δ,

● добротность Q,

● индуктивность катушки L и её внутреннее сопротивление r,

● критическое сопротивление R_кр.

Все они определяются на основе осциллографичеких измерений периода Т и амплитуд U_k и U_k+N затухающих колебаний.

4.1. Измерения

1. Выписать указанные на стенде ёмкости конденсаторов и параметры возбуждающих контур импульсов.

2. Подключить к стенду магазин сопротивлений и осциллограф. Выставить R_маг=0, так что активное сопротивление контура R=r. Ввести в контур конденсатор С₁.

3. Включить осциллограф и установить на нём режим непрерывной развёртки с внутренней синхронизацией. На экране должна появиться линия развёртки. Отрегулировать её тонкой, умеренно яркой и выставить точно по центральной горизонтальной линии разметки экрана.

4. Включить генератор импульсов. На экране осциллографа должна появиться картина затухающих колебаний. Ручкой уровня синхронизации добиться её стабильности. Длительность развёртки установить такой, чтобы на экране помещалось 6-10 полных колебаний.

5 . По картине колебаний определить их период Т и амплитуды U_k и U_k+N для вычисления логарифмического декремента затухания δ; при этом для повышения точности определения Т и δ надо использовать не одно-два, а, скажем, 7 полных колебаний, т.е. по возможности всю площадь экрана. Тогда период Т=Δt₇/7 (рис. 6), а δ вычисляется по формуле (11), в которой N=7.

6. Провести измерения, необходимые для расчёта R_кр. Для этого надо увеличивать R_маг до тех пор, пока колебания в контуре совершенно не исчезнут. При этом для лучшего разрешения картины на экране, возможно, потребуется прибавить усиление канала Y и частоту развёртки, т.е. растянуть картинку как по вертикали, так и по горизонтали.

7. Аналогичные измерения провести для контура с конденсатором С₂.

8. Выключить осциллограф и стенд.

Результаты измерений по п.п. 5, 6, и 7 внести в таблицу 1:

Таблица 1. Результаты измерений на экране.

	ΔtN, мкс	Т, мкс	U0, дел	UN, дел	, Ом
С1=…нФ, N=…
С2=…нФ, N=…