5. Порядок выполнения работы
1. Подготовить приборы к работе.
- на преобразователе импульсов ПИ/ФПЭ-08 нажать на клавишу «скважность грубо»;
- установить на генераторе 400 Гц;
- установить на магазине сопротивление 100 Ом.
2. Включить лабораторный стенд.
3. Получить на экране осциллографа устойчивую картину затухающих колебаний (рисунок 5.1)
Происходящие в
контуре затухающие колебания наблюдаются
на экране осциллографа. Цикл зарядки и
разрядки конденсатора длится (1/ν) секунд,
где ν – частота, задаваемая звуковым
генератором. На экране осциллографа
ему соответствует отрезок l1.
Из пропорции
получаем
.
(5.1)
Рис. 5.1
4. Измерить расстояния l, l1 и вычислить период колебаний по формуле (5.1).
5. Измерить амплитуды колебаний и, комбинируя их попарно, вычислить по формуле (2.5) логарифмический декремент затухания
.
(5.2)
По формуле (2.19) определить коэффициент затухания β. Полученные данные занести в таблицу.
6. Повторить измерения, включив в магазине сопротивления 200, 300, 600 Ом.
7. Построить график зависимости логарифмического декремента затухания λ от сопротивления Rм магазина (рисунок 5.2), откладывая значения Rм по оси абсцисс от произвольной точки О и экстраполируя график к λ = 0. Полное сопротивление контура R складывается из сопротивления Rк катушки самоиндукции и сопротивления магазина Rм: R = Rк + Rм.
Согласно формуле (2.17)
.
(5.3)
Сопротивлению Rк соответствует отрезок (смотри рисунок 5.2).
Рис. 5.2
8. Используя найденные значения периода Т и логарифмического декремента затухания λ, вычислить индуктивность контура по формуле (5.3), а затем емкость по формуле (2.6).
9. Подобрать сопротивление Rкр магазина сопротивлений, при котором наблюдается апериодический разряд конденсатора.
Таблица
|
Rм |
u01 |
u02 |
u03 |
λ |
β |
L |
C |
Rк |
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Требования к отчету
Отчет к лабораторной работе должен содержать:
1) название лабораторной работы, цель работы;
2) перечень приборов и принадлежностей;
3) краткую теорию и основные формулы для выполнения расчетов;
4) таблицы с результатами измерений и вычислений;
5) графики, выполненные на миллиметровой бумаге;
6) выводы к работе.
7. Контрольные вопросы
1. Какие токи называются квазистационарными?
2. В какой электрической цепи могут возникнуть электромагнитные колебания?
3. Какие величины в электрическом контуре изменяются периодически?
4. Выведите дифференциальное уравнение колебаний в контуре без активного сопротивления.
5. Какие колебания называются затухающими? Дайте определение логарифмического декремента затухания. Каков физический смысл логарифмического декремента затухания?
6. Выведите дифференциальное уравнение затухающих колебаний.
7. Какова связь между собственной частотой и частотой затухающих колебаний?
8. Чему равен период затухающих колебаний?
9. Как связаны добротность контура и логарифмический декремент затухания?
10. Чему равен сдвиг фаз между током и напряжением на конденсаторе в случае электромагнитных колебаний в контуре без активного сопротивления, с активным сопротивлением?
Список литературы
1. Савельев И.В. Курс физики. Т. 2. – М.: Наука, 1998.
2. Детлаф А.А., Яворский В.М. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2002.
3. Калашников Н.П., Смондырев М.А. Основы физики. Т. 1, 2. – М.: Дрофа, 2004 .
4. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2003.