Изучение затухающих электромагнитных колебаний.-2

10

4.3Включить питание компьютера. Для этого на системном блоке компьютера нажать кнопку «»Сеть» и дождаться загрузки Windows. Войти в «среду» «Реально-виртуальная лаборатория», для чего на экране монитора установить указатель мыши на значок «Лаборатория» и нажать дважды на левую кнопку. При этом открывается меню с перечнем работ.

4.4Выбрать строку с названием работы и дважды щелкнуть мышью. На экране появится график затухающих колебаний и электронная таблица (рис.4.3)

..

Рисунок 4.3 - Вид экрана монитора

4.5Вращением рукоятки на макете против часовой стрелки, установить нулевое значение сопротивления R1= RP2=0.

4.6Измерить амплитуды и периоды пяти первых колебаний. Для этого, взяв мышью вертикальные измерительные маркеры, находящиеся в углах экрана осциллографа, подвести их к двум соседним максимумам, а горизонтальные маркеры скобки подвести соответственно к оси симметрии картины колебаний и к выбранному максимуму. Всякий раз нажимать кнопку «добавить результат». В таблицу появятся значения амплитуды и периода колебаний.

4.7Если записанный в электронный журнал результат не верен, то его нужно удалить. Для этого выделяют ошибочную запись и нажимают кнопку «Удалить результат».

4.8Заполненную таблицу переписать в рабочую тетрадь.

11

4.9На макете, вращая рукоятку потенциометра, увеличить сопротивление RP2 до максимально возможного, следя за тем, чтобы в картине колебаний оставалось не менее пяти максимумов. Зафиксировать в таблице значение R2 = RP2. Повторить п. 4.5

4.10На основании результатов измерений вычислить значения логарифмического декремента затухания для обоих случаев

Θ = ln Un , где n – номер измеряемой амплитуды.

Un+1

За истинное значение логарифмического декремента контура взять значение среднего арифметического для каждого из двух значений RP2.

4.11 Проверить справедливость экспоненциального закона убывания амплитуды со вре-

менем U =U0e−δt . Для этого привести выражение к виду ln UU0 =δ.t , из которого

следует, что в координатах ln UU0 , δ.t экспериментальные точки должны укладываться на прямую, а δ – угловой коэффициент этой прямой. В данном случае время удобнее вы-

Таблица 4.1 - Результаты измерений

4.13 Зная δ1 и δ2, определить индуктивность контура.

12

4.14Рассчитать суммарное активное сопротивление проводников Rx.Учитывая, что в контуре используется конденсатор с емкостью, указанной в таблице 3.1, рассчитать собственную частоту контура и частоту затухающих колебаний.

4.15Рассчитать период колебаний для двух значений сопротивлений RP21=0 и RP2=R2.. Полученные значения сравнить с измеренными. Рассчитать критическое сопротивление Rкр. Оценить добротность контура.

5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

5.1Какова цель работы?

5.2Какие элементы должен содержать колебательный контур чтобы наблюдать свободные незатухающие колебания.

5.3Какие характеристики колебаний изменяются при увеличении активного сопротивления в контуре?

5.4Каким должно быть соотношение между элементами контура (R, L, C), чтобы в контуре смогли существовать электромагнитные колебания?

5.5Каким образом можно подтвердить экспоненциальный характер изменения амплитуды со временем?

5.6Как экспериментально определяется коэффициент затухания?

5.7Какими параметрами контура определяется его собственная частота?

5.8Как соотносятся между собой собственная частота и частота затухающих колебаний?

5.9Какие физические величины изменяются в контуре по колебательному закону?

5.10Чем обусловлено затухание колебаний в контуре?

5.11Какие характеристики колебаний изменятся при изменении индуктивности контура?

5.12Как должны соотноситься параметры контура, чтобы при однократной зарядке конденсатора его разрядка осуществлялась в апериодическом процессе?

5.13Как изменится частота затухающих колебаний, если конденсатор заменить на другой меньшей емкости.

5.14Чему равен логарифмический декремент колебаний, если число колебаний, за кото-

рое амплитуда колебаний уменьшается в ераз равно 20.

5.15 Колебательная система состоит из конденсатора емкостью С, катушки индуктивности L, сопротивления R. Изменение какого параметра не влияет на величину коэффициента затухания.

5.17 Запишите выражение, позволяющее определить энергию конденсатора в любой м о- мент времени.

13

5.18 Запишите выражение позволяющее определить величину тока в контуре в любой момент времени.

5.19 Что называется амплитудой колебаний. Нарисуйте график зависимости амплитуды напряжения на конденсаторе в изучаемом контуре.

5.20 Запишите второй закон Кирхгофа для изучаемого контура и получите дифференциальное уравнение, описывающее затухающие колебания.

5.21 Как отличаются по фазе колебания заряда на обкладках конденсатора от колебаний тока в контуре.