Исследование затухающих колебаний в электрическом контуре. Методические указания к лабораторной работе

Если R > 2 L , то частота и период становятся мнимыми, колебания

C

не возникают, происходит апериодический разряд конденсатора. Величина сопротивления контура

пропорциональна отношению энергии колебаний к потерям энергии за один период

сопротивлении контура R за один период T.

4.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Вданной лабораторной работе исследуется затухание гармонических колебаний, вырабатываемых низкочастотным генератором ГЗ-112/1 и преобразователем импульсов ПИ. Для регистрации процесса затухания используется осциллограф С1-117/1. Устройство и принцип работы осциллографа описаны в методических указаниях к лабораторной работе №241 [5]. Схема установки дана на рис.6.

-12 -

Рис.6. Принципиальная схема установки

От генератора ГЗ-112/1 электрический сигнал синусоидальной формы подается на преобразователь импульсов ПИ, который формирует прямоугольный импульс той же частоты. Затем прямоугольный сигнал подается на вход кассеты ФПЭ-10. В кассете находится колебательный контур с катушкой индуктивности L и конденсатор С. Магазин сопротивлений МС, подключенный к кассете ФПЭ-10, необходим для изменения сопротивления R колебательного контура. Преобразованный в колебательном контуре электрический сигнал через гнезда PQ и ┴ подается на вход осциллографа (рис.6).

Подготовка осциллографа к работе

Перед включением осциллографа органы управления, расположенные на передней панели, установите в следующие положения:

–ручку СЕТЬ нажмите (питание в этом случае отключено);

–ручку яркость ☼ установите в среднее положение;

–ручку фокус ○ установите в среднее положение;

–ручку ↔ в среднее положение;

–ручку ↕ канала А.В. в среднее положение;

–ручку НОРМ–ИЗМЕР нажмите;

–переключатель ОДНОКР–ЖДУЩ–АВТ в положение АВТ;

–переключатель ВНУТР–ВНЕШ–СЕТЬ в положение ВНУТР;

–переключатель СИНХР–РЕЖИМ в положение А.

Остальные органы управления могут находиться в произвольном положении.

- 13 -

l2

Рис.7. К определению периода и декремента затухания колебаний

2. Измерьте расстояние l1, и вычислите период колебаний затухающих колебаний Т. Для определения периода колебаний измерьте его на экране осциллографа в больших делениях горизонтальной шкалы. Для определения периода синусоидального сигнала в секундах необходимо умножить период, измеренный в делениях шкалы, на цену деления k. Цена деления указывается в

3. Измерьте амплитуды колебаний U1, U2 (рис.7), взятых через один период колебания, по вертикальной шкале осциллографа в делениях шкалы U (дел). Для определения амплитуды измеряемых сигналов необходимо умножить значение амплитуды, измеренной в делениях шкалы, на цену деления вертикальной шкалы k*. Цена деления вертикальной шкалы k* указывается в верхнем (светлом) секторе переключателя V / ДЕЛ.

4.Вычислите по формуле (12) декремент затухания, по формуле

(13)определите логарифмический декремент затухания λ и коэффициент затухания β. Результаты измерений занесите в таблицу 1.

5.Выполнить измерения (пункты 2, 3), включив в магазине МС сопротивления 100, 300, 500, 600 Ом. Результаты измерений и расчетов (пункт 4) также занесите в табл.1.

-15 -

5. Подберите сопротивление магазина RMK , при котором наблюдается апериодический разряд конденсатора. При этом полное сопротивление контура будет равно RL RM .

Согласно формуле (35) апериодический разряд начинается при условии:

Контрольные вопросы

1.Характеристики затухающих колебаний: декремент и логарифмический декремент, время релаксации, добротность

2.Дифференциальное уравнение затухающих колебаний в электрическом колебательном контуре и его решение.

3.Основные блоки экспериментальной установки по исследованию затухающих колебаний в контуре.

4.Графический метод определения декремента затухания.

-18 -

Библиографический список

1. Детлаф А.А. Курс физики / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский. – М.:

Высшая школа, 1989.

2.Савельев И.В. Курс общей физики. Кн.2. Электричество и магнетизм / И.В. Савельев. М.: Апрель-АСТ, 2003.

3.Калашников С.Г. Электричество / С.Г. Калашников. – М.:

Физматлит, 2003.

4.Трофимова Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. – М.: Высшая школа, 2001.

5.Изучение электрических колебаний с помощью электронного осциллографа / сост.: В.П.Архипов [и др.]. Казань: КГТУ, 2010.

- 19 -