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. / __________ / /

___________2005 г. 18 мая 2005 г.

Томск 2005

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.

Величина напряжения при t=0:

U₀=U_n/e^-n (3.2)

Время n-го колебания:

t = n · T (3.3)

Величина индуктивности:

L = RP₁ / 2·(δ₂-δ₁) (3.4)

Суммарное активное сопротивление проводников:

R_x = 2LQ1 (3.5)

В случае слабых затуханий, величина добротности определяется параметрами колебательного контура:

(3.6)

Частота затухающих колебаний

W = 2 · π / T (3.7)

Сопротивление контура R_KP определяется из условия ω₀ = δ:

(3.8)

4. Результаты работы и их анализ

Экспериментальные данные и результаты их обработки представлены в таблице 4.1.

На рис. 4.1. и 4.2. представлены линеаризованные графики зависимости Ln(U₀ /U)=f(nT) для R = R₁ и R = R₂, соответственно. Используя линеаризованные графики зависимости Ln(U₀ /U)=f(nT) были определены значения коэффициентов затухания δ₁ и δ₂. Зная значения коэффициентов затухания δ₁ и δ_2, была определена величина индуктивного контура. Была рассчитана величина суммарного активного сопротивления проводников R_x. А учитывая, что в контуре используется конденсатор с емкостью С = 0,04 мкФ, рассчитана собственная частота контура на частоту затухающих колебаний. Значение критического сопротивления составило R = 7816 Ом. Добротность контура составила при R = R_х Q₁ = 27,065, при R = R_х + RP₁ Q₂ = 7,0835.

Таблица 4.1.

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	29,2 26,0 23,3 20,8 18,6	0,116 0,110 0,114 0,112	0,113	0,116072 0,232144 0,341788 0,455288 0,567079	0,001034
R = Rx + RP1	1 2 3 4 5	26,8 17,2 11,0 7,0 4,5	0,443 0,447 0,452 0,442	0,446	0,443493 0,886985 1,333999 1,785984 2,227817	0,001038

Таблица 4.2.

U_n для R=R_x и для R = R_x + RP₁

Значение активного сопротивления контура R	Значение амплитуды Un, мм (дел.)	Цена деления	U = Un*Цена деления
R=Rx	U1= 29,2	0,5	14,60
	U2=26,0	0,5	13,00
	U3= 23,3	0,5	11,65
	U4= 20,8	0,5	10,40
	U5= 18,6	0,5	9,30
R = Rx + RP1	U1= 26,8	0,5	13,40
	U2= 17,2	0,5	8,60
	U3= 11,0	0,5	5,50
	U4= 7,0	0,5	3,50
	U5= 4,5	0,5	2,25

Находим величину напряжения при t=0 : по формуле 3.2. при n =1

При R = R_х

U₀ = 14,60 / 0,89041 = 16,39692 B

При R = R_х + RP₁

U₀ = 13,40 / 0,64179 = 20,87907 B

Находим периоды колебаний: T = [длительность этих колебаний] / [количество полных колебаний] [количество полных колебаний] - если было сделано 5 периодов, то это число = 5

R = R_х: T = 0,001034 c

R = R_x + RP₁: T = 0,001038 c

Находим время n-го колебания по формуле 3.3.

Таблица 4.3.