5 Лабораторная работа / 5-Лабораторная работа (Физика)_7 / Отчет Лр5(физика)

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО 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

___________ / Васильев Н.Ф. / __________ / /

___________2002 г. 1 апреля 2002 г.

Томск 2002

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.

Линеаризованная зависимость коэффициента затухания

где U₀ —начальная амплитуда колебаний

U— значение огибающей затухающих колебаний

 — коэффициент затухания

Т — Период затухающих колебаний

По определению , где R – омическое сопротивление всех элементов контура, L- индуктивность контура.

Добротность контура и критическое сопротивление

частота собственных незатухающих колебаний контура

частота свободных затухающих колебаний контура

период свободных затухающих колебаний контура

4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ

Вычисления производились в программе Mathcad:

Измеренные значения амплитуды:

U n1-измерение при R=Rx

Un2-измерение при R=Rx+RP1

Поскольку в условии нет указания не погрешность измерения, а выводимые цифровые значения явно намного точнее погрешности невыверенного прибора (1мм судя по макету), оценку погрешности не производим, а измеренные значения принимаем за истинные.

Л огарифмический декремент затухания для особых случаев:

З а истину принимаем среднее арифметическое:

Л инеаризованная зависимость :

З а U₀ , приняты первые измеренные амплитуды (момент t₀ ).

П ериод колебаний T=(Кол-во дел / Кол-во периодов)*(цена деления)

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, c
R = Rх	1 2 3 4 5	29.3 26.8 24.5 22.4 20.5	0,0892 0,0897 0,0896 0,0886	0,089	0 0,089 0,179 0,269 0,357	8,90E-04
R = Rx + RP1	1 2 3 4 5	26.8 17.2 11.0 7.1 4.5	0,443 0,447 0,438 0,456	0,447	0 0,443 0,891 1,328 1,784	8,92E-04

По результатам измерений строим графики линеаризованной зависимости при разном затухании. Для удобства время выразим в периодах колебаний:

Коэффициенты затухания можно найти как отношение

в измеренных точках.

З а истину примем среднее:

Из системы уравнений

или

при RP=400 Ом, находим суммарное активное сопротивление контура, и его индуктивность.

Т.е.

,

ч астота собственных незатухающих колебаний контура при С=0,04F

примем ₀7052 рад/с

частота свободных затухающих колебаний контура

П римем

откуда

как видим различие с измеренным значением периода около 0,1%

Добротность контура и критическое сопротивление

5. ВЫВОДЫ

Мы на практике убедились в том, что затухание колебаний происходит по экспоненциальному закону , что затухание колебаний в электрическом контуре происходит в основном из-за теплового рассеяния энергии на активном сопротивлении катушки индуктивности и соединительных проводов (при условии достаточно малых размеров и достаточно низкой частоты контура ).