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

___________ / __________ / /

___________2000 г.

Томск 2004

1. Цель работы

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

2. Описание установки и методики эксперимента

Схема 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.

Угловой коэффициент

(3.2)

где - приращение функции, а - приращение аргумента.

Величина индуктивного контура

_(3.3)

Суммарное активное сопротивление проводников

R_x=2L (3.4)

Частота собственных колебаний

(3.5)

Частота свободных затухающих колебаний

(3.6)

Период

(3.7)

Сопротивление

(3.8)

Добротность

(3.9)

4. Результаты работы и их анализ

Экспериментальные данные и результаты их обработки представлены в следующей таблице.

Таблица 4.1

Результаты прямых и косвенных измерений.

Значение активного сопротивления контура R	Номер измеряемой амплитуды n	Значение амплитуды Un, мм (дел.)	Значение логарифмического декремента затухания Q	Среднее значение <Q>		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	0,0893	0,0892 0,1784 0,2681 0,3577 0,4464	0,89*10-3
R = Rx + RP1	1 2 3 4 5	26,8 17,2 11,0 7,1 4,5	0,4435 0,447 0,4378 0,456	0,4461	0,4435 0,8869 1,334 1,7718 2,2278	0,892*10-3

Найдем U_n для R = R_x

U₁= 29,3*0,5 = 14,65

U₂= 26,8*0,5 = 13,4

U₃= 24,5*0,5 = 12,25

U₄= 22,4*0,5 = 11,2

U₅= 20,5*0,5 = 10,25

Найдем U_n для R = R_x + RP₁

U₁= 26,8*0,5 = 13,4

U₂= 17,2*0,5 = 8,6

U₃= 11*0,5 = 5,5

U₄= 7,1*0,5 = 3,55

U₅= 4,5*0,5 = 2,25

Вычислим значения логарифмического декремента затухания Q по формуле 3.1 для R = R_x

для R = R_x + RP₁

Найдем средние значение величины

<> для R = R_x

<> для R = R_x + RP₁

Вычислим

Но вначале найдем значение U₀ для R = R_x

=16,0167

U₀ для R = R_x + RP₁

=20,8783

Тогда рассчитаем для R = R_x

= 0,0892

0,1784

= 0,2681

=0,3577

= 0,4464

для R = R_x + RP₁

0,4435

= 0,8869

= 1,334

=1,7718

= 2,2278

Найдем период Т длительность/количество полных колебаний

Т для R = R_x

Т = 4,45/5 = 0,89

Т для R = R_x + RP₁

Т = 4,46/5 =0,892

График 5.1

График 5.2

По формуле 3.2 рассчитала коэффициенты

= 100,33

= 500,08

Найдем индуктивность контура по формуле 3.3

_{Рассчитаем суммарное сопротивление по выражению 3.4}

_{Используя значения индуктивности и емкости конденсатора вычислим собственную частоту контура и частоту затухающих колебаний.}

Определим период для двух значений сопротивления R₁ и R₂

_{Найденные периоды отличаются на 0,000001 это свидетельствует о справедливости экспоненциального закона убывания амплитуды со временем.}

Определим значение R_кр

Ом

Вычислим добротность контура

для R = R_x

для R = R_x + RP₁