Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с элементами схемы, собранной на панели. Присоединить к входу У осциллографа соответствующие точки контура, а конденсатор С₁ соединить с гнездом Х генератора развертки (сзади осциллографа).

2. Включить с помощью переключателя на панели какое-либо сопротивление R из набора сопротивлений ( например, R₁=100 Ом ) и какой-либо конденсатор С из набора конденсаторов ( С₁=4700 пкФ )

3. Включить осциллограф в сеть ( 220 В ). Переключая ручки сначала “диапазон частот”, затем “частота плавно”, добиться на экране устойчивой картины затухающих колебаний, аналогичной той, которая приведена на рис.2. При этом “усиление по Х и “усиление по У” выбирают так, чтобы картина занимала около половины экрана осциллографа и располагалась в центральной его части. Полученную картину зарисовывают на кальку.

4. Измерить с точностью до 1 мм соседние амплитуды, отстоящие друг от друга по времени на период. Измерения производят 2 - 3 раза: U_сm1 и U_сm2 ; U_сm2 и U_сm3 ; U_сm3 и U_сm4. Для уменьшения ошибки измерения амплитуд следует производить в одном и том же месте экрана, перемещая кривую по горизонтали, для чего используют ручку управления лучом “смещение по Х”. Для каждой пары измеренных U_сm рассчитывают по формуле (10) логарифмический декремент затухания, а также его среднее значение. Результаты записывают в таблицу.

5. По формуле (9) рассчитать период затухающих колебаний. По формуле (13) и (19) определить добротность контура при разных значениях R.

6. Включить в цепь контура поочередно R₂, R₃, R₄, R₅. При каждом значении активного сопротивления контура повторить операции, описанные в п. п. 3,4,5. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу.

7. Рассчитать величину критического сопротивления для использованных С и L контура по формуле (21). Выбрать из набора сопротивлений R_к и включить его. Получить осциллограмму апериодического разряда конденсатора.

8. Для наблюдения фазовой кривой выключить генератор развертки того осциллографа, на экране которого получена была картина затухающих колебаний .Для этого ручку “диапазон частот” ставят в положение “0”. В контуре ставят какое-либо R из исследованных в предыдущих заданиях, но R < R_к.

К конденсатору С₁ с помощью проводов подключить напряжение от генератора развёртки другого осциллографа. Вращая ручки “усиление по Х” и “усиление по У”, добиться, чтобы размер скручивающейся спирали был удобен для измерения и занимал не более 2/3 длины экрана по вертикали и горизонтали. Зарисовать полученную фазовую кривую на кальку. По ней измерить две последовательные амплитуды U_сm так, как показано на рис. 4а. и определить логарифмический декремент затухания .

9. Включив R, равное R_к, наблюдать фазовую кривую для критического режима изучаемого контура.

10. Построить график зависимости:  = f ( R).

11. Изменить емкость контура на иное, меньшее по величине значение и повторить измерения, расчеты и наблюдения, описанные в п.п. 3-9

12. Выключить осциллограф из сети и отключить рабочую панель от осциллографа.

Таблица

№ п/п

С

R

Последоват. ампл. Uсm

Лог. декрем. затухания 

ср

Т

Q (13)

Q (19)

Uсm1

Uсm2

Uсm3

Uсm4

1

2

3

Вопросы для допуска к работе

1. Объясните назначение всех элементов установки для изучения свободных колебаний в контуре.

2. Каким образом происходит первоначальная зарядка конденсатора? Какова роль генератора развёртки в этом процессе?

3. Как практически определить логарифмический декремент затухания?(два способа).

4. Каким образом следует добиться картины затухающих колебаний на экране осциллографа?

5. Как получить фазовую кривую на экране осциллографа?

6. Формулы для определения периода свободных колебаний контура, его добротность и величины критического сопротивления.

Вопросы для защиты работы

1. Какую цель называют колебательным контуром?

2. Объясните возникновение электромагнитных колебаний в контуре .Какие преобразования энергии происходят при колебаниях в контуре?

3. Запишите дифференциальное уравнение затухающих электромагнитных колебаний .На основании каких законов оно получено? Анализ его решения при разных  и ₀.

4. Что показывает коэффициент затухания, отчего он зависит и в каких единицах он измеряется?

5. Объясните два способа измерения логарифмического декремента затухания: по фазовой кривой и по зависимости u_с = f(t).

6. Каков физический смысл коэффициента затухания, логарифмического декремента затухания?

7. Какая величина называется добротностью контура?

8. Каким образом добротность контура связана с изменением энергии контура при слабом затухании?

9. Какова зависимость логарифмического декремента затухания от величины R контура?

10. Что называют фазовой кривой? Какой вид она имеет при слабом затухании? при отсутствии затухания? при критическом режиме контура?

11. Получите формулу ,связывающую период затухающих колебаний Т и активное сопротивление контура R (при неизменных С и L). Покажите, что 1/T² линейно зависит от R². Каким образом по найденной зависимости можно найти R_к?