5 Лабораторная работа / 5-Лабораторная работа (Физика)_6 / Отчет по ЛР №5 - 16.05 20ч 48м

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра физики

ОТЧЕТ

Лабораторная работа по курсу "Общая физика"

ИЗУЧЕНИЕ ЗАТУХАЮЩИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Преподаватель Студент группы

___________ / / __________ / /

___________2003 г. 18 мая 2003 г.

Томск 2003

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью данной работы является изучение работы колебательного контура, свободных затухающих электромагнитных колебаний и их характеристик.

2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА

С хема установки представлена на рис. 2.1.. Колебания в контуре II возбуждаются с помощью генератора импульсного напряжения, вырабатываемого в контуре I, собранного на резисторе R₁ , емкости C₁ и диоде VD₁ ( в качестве генератора импульсного напряжения можно использовать стандартный генератор импульсов или генератор релаксационных колебаний).

Схема смонтирована на съемной панели лабораторного макета. В качестве резистора RP₁ в колебательном контуре II используется переменное сопротивление, максимальное значение которого RP₁ = 400 Ом устанавливается поворотом ручки потенциометра по часовой стрелке в крайнее положение. При повороте ручки против часовой стрелки в крайнее положение значение сопротивления RP₁ = 0. В этом случае активное сопротивление колебательного контура R складывается из сопротивления соединительных проводов контура и активного сопротивления катушки индуктивности. Возбуждение контура производится периодически от генератора импульсного напряжения I, регистрируются колебания на осциллографе III. Каждый импульс, подаваемый с генератора на колебательный контур, возбуждает один цуг колебаний.

Измерения амплитуды и периода колебаний осуществляются непосредственно с помощью осциллографа.

3. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Значения логарифмического декремента затухания:

, (3.1)

где n - номер измерений амплитуды.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ

Экспериментальные данные и результаты их обработки представлены в следующей таблице.

Таблица

Результаты прямых и косвенных измерений.

Значение активного сопротивления контура R	Номер измеряемой амплитуды n	Значение амплитуды Un, мм (дел.)	Значение логариф-мического декремента затухания 	Среднее значение <>		Период затухающих колебаний T, мc
R = Rх 0,Ом	1 2 3 4 5	29,3 26,8 24,5 22,4 20,5	0,089 0,088 0,089 0,088	0,0885	0 0,089 0,179 0,269 0,357	0,89
R = Rx + RP1 400,Ом	1 2 3 4 5	26,8 17,2 11,0 7,1 4,5	0,443 0,447 0,438 0,456	0,446	0 0,443 0,891 1,328 1,784	0,892

Определяем значения коэффициентов затухания

Определим величину индуктивности контура

Рассчитываем активное сопротивление проводников

Рассчитываем собственную частоту контура

Частота затухающих колебаний

Критическое сопротивление

=220(кОм)

Добротность контура

5. ВЫВОДЫ

Изучили работу колебательного контура, исследуя свободные затухающие электромагнитные колебания. Определили основные характеристики колебательного контура, такие как коэффициент затухания, добротность, критическое сопротивление, собственная частота и др. исходя из тех данных, которые получили при измерениях.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1. цель работы – изучение работы колебательного контура, свободных затухающих электромагнитных колебаний и их характеристик.

6.2. Для получения свободных колебаний нужно собрать цепь из последовательно соединенных конденсатора, индуктивности и активного (омического) сопротивления.

6.3. Увеличение активного сопротивления в колебательном контуре вызовет изменение коэффициента затухания, логарифмический декремент затухания, добротность.

6.4. Чтобы изменение напряжения происходили по колебательному закону, необходимо, чтобы величины R,L и С не зависели от приложенного напряжения и протекающего тока в цепи.

6.5. Справедливость экспоненциального убывания амплитуды напряжения со временем, проверяется построением линеаризированного графика ln(U₀/U_n)=δT.

6.6. Коэффициент затухания определяется как угловой коэффициент прямой ln(U₀/U_n)=δT.

6.7. Частота собственных колебаний определяется индуктивностью и емкостью в контуре.

6.8. Частота собственных колебаний контура связана с частотой затухающих колебаний соотношением .

6.9. По колебательному закону в контуре изменяется сила тока в контуре, напряжения и заряд на конденсаторе.

6.10. Конденсатору сообщают заряд. Затем он начинает разряжаться через катушку с индуктивностью и его энергия электрического поля переходит в энергию магнитного поля катушки. В катушке протекает ток, который перезаряжает конденсатор. Процесс периодически повторяется.

6.11. Условный период колебаний под действием коэффициента затухания увеличивается.

6.12. Логарифмический декремент затухания при этом уменьшится, а добротность контура увеличивается.

6.13. Колебания в контуре затухают из за наличия активного сопротивления, при протекании тока через него, происходит потеря энергии в виде выделения тепла.

6.14. Изменение индуктивности в контуре приведет к изменению коэффициента затухания, собственной частоты колебаний в контуре, периода колебаний, добротности, логарифмического декремента затуханий, критического сопротивления контура.

6.15. В реальном контуре закон сохранения электромагнитной энергии не выполняется, так как часть энергии переходит в тепловую энергию при нагревании проводников.

6.16. Так как размеры контура не большие, то можно считать, что мгновенное значение тока во всех точках контура одинаковы, а это условие справедливо для квазистационарных токов, для которых справедливы и закон Ома и правила Кирхгофа.

6.17. Для разрядки контура по апериодическому закону необходимо, чтобы активное сопротивление контура было больше величины критического сопротивления.

6.18. Колебания называются непериодическими, если колеблющаяся величина не сохраняет свои значения с течением времени (амплитуда уменьшается). Затухающие колебания не являются периодическими.

6.19. Количественной характеристикой убывания амплитуды затухающих колебаний является логарифмический декремент затухания. Она определяется параметрами контура R, L, С.

6.20. Время, в течение которого амплитуда колебаний уменьшается в e раз, называется временем релаксации затухающих колебаний.