Описание экспериментальной установки

Колебательный контур (рис. 13.3) состоит из последова­тельно соединенных катушки индуктивности L и двух раз­дельно подключаемых конденсаторов C1, С2. Активным сопротивлением R контура является сопротивление проволоки катушки индуктивности. Остальные элементы цепи обеспечивают нормальный режим работы.

Рис. 13.3

Конденсаторы C1, C2 могут поочередно присоеди­няться к контуру с помощью переключателя П. Напряжение с конденсатора подается на «Вход Y» электронного осцилло­графа (ЭО). Отклонение луча ЭО по вертикали пропорцио­нально поданному на «Вход Y» напряжению U, причем одному большому делению вертикальной шкалы соответст­вует определенное напряжение, задаваемое переключателем «Вольт/дел.». Развертка луча по горизонтали осуществ­ляется таким образом, что одно большое деление горизон­тальной шкалы луч проходит за определенное время t₀, за­даваемое переключателем «Время/дел.». Поэтому на экране осциллографа можно наблюдать в определенном мас­штабе зависимость U(t), т.е. график затухающих коле­баний.

Конкретные задачи

1. Измерить характеристики затухающего колебатель­ного процесса в контуре с первым конденсатором (логариф­мический декремент затухания , период колебаний Т, коэф­фициент затухания , добротность Q).

2. Измерить характеристики колебательного процесса в контуре со вторым конденсатором.

3. Вычислить энергию колебаний в моменты времени, когда полная энергия равна энергии заряженного конден­сатора.

4. Построить графики зависимости энергии, запасенной в колебательном контуре, от времени; определить относи­тельное уменьшение энергии за период.

Порядок выполнения работы

1. Соединить «Вход Y» осциллографа с соответствую­щими клеммами установки.

2. Включить установку и осциллограф в сеть.

3. С помощью переключателя П включить в контур пер­вый конденсатор.

4. Вывести изображение колебательного процесса в сред­нюю часть экрана осциллографа с помощью ручек «↕» и «↔».

5. Для определения логарифмического декремента зату­хания и энергии колебаний измерить шесть последователь­ных (через период) амплитудных значений напряжения на конденсаторе: U_а0, U_а1,…, U_а5. За U_а0 принять одно из первых амплитудных значений напряжения. Значения U_аm выразить в больших делениях шкалы с точностью до десятых долей большого деления. Результат измерения занести в табл. 13.1. Записать цену К большого деления вертикальной шкалы осциллографа, которая указана переключателем «Вольт/дел.». Измеренное напряжение в вольтах равно цене деления, умноженной на число делений. (Например, цена деления К = 0,02 В/дел., отсчет по шкале равен 3,4 деления, тогда U_am =0,023,4 = 0,068 В.).

L= ; С₁= ; С₂= Таблица 13.1

Конденсатор	m	Uam		Wm, Дж	Wm/W0
		дел.	В		эксп.	теор.
С1 К= В/дел.	0
	1
	2
	3
	4
	5
С2 К= В/дел.	0
	1
	2
	3
	4
	5

6. Для измерения периода Т затухающих колебаний определить по горизонтальной шкале осциллографа, за какое время t совершаются несколько полных колебаний. В табл. 13.2 занести число полных колебаний N; время t, измеренное в больших делениях горизонтальной шкалы осциллографа (с точностью до десятых долей большого деления), и цену одного деления в мс/дел. Цена деления t₀ горизонтальной, шкалы осциллографа задается с помощью переключателя «Время/дел.». Время t, мс, равно цене деления t₀, умно­женной на число больших делений. (Например, t₀ = 0,2 мс/де­л., время в больших делениях горизонтальной шкалы равно 4,2 деления, тогда t = 0,2·4,2 = 0,84 мс). Экспериментальное значение периода колебаний определяется по формуле

. (13.7)

Таблица 13.2

Конденсатор	Число колебаний N	t0 , мс/де­л.	Время t		Тэксп, мс
			дел.	мс
С1
С2

7. С помощью переключателя П включить в контур вто­рой конденсатор и повторить действия пп. 4 — 6 для колеба­тельного контура со вторым конденсатором. Результаты из­мерений занести в табл. 13.1 и 13.2.