4.1.Описание лабораторной установки

Свободные электромагнитные колебания можно получить в цепи, собранной по схеме, приведенной на рис. 2, основными узлами которой являются генератор импульсов 1, контур 2 и осциллограф 3.

Генератор импульсов формирует импульсы напряжения, которые поступают на конденсатор Сконтура. При разряде конденсатора в контуре возникают свободные затухающие колебания. Регистрируется этот колебательный процесс с помощью осциллографа.

Рис. 2. Схема лабораторной установки

Лабораторная установка (см. рис. 2) представляет собой электрический колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности L, конденсатора C и активного сопротивления R, которое можно изменять с помощью переключателя, расположенного на корпусе колебательного контура. Общее сопротивление колебательного контура будет складываться из сопротивления катушки R_к и сопротивления R. Контур подключается ко входу усилителя вертикального отклонения луча. Одновременно к колебательному контуру подается возбуждающий сигнал прямоугольной формы с периодом, равным периоду напряжения, развертывающего входной сигнал на экране электронного осциллографа по горизонтали. За время действия импульса конденсатор колебательного контура заряжается, а затем происходят затухающие колебания в контуре. К моменту поступления следующего возбуждающего импульса колебания в контуре могут полностью прекратиться при достаточно большом активном сопротивлении контура.

4.2. Краткие теоретические сведения

В реальном колебательном контуре, содержащем конденсатор емкостью С, катушку индуктивностьюL и омическое (активное) сопротивлениеR, колебания будут затухающими. Циклическая частота затухающих электромагнитных колебаний определяется по формуле:

, (9)

где коэффициент затухания (приняты и другие обозначения коэффициента затухания, например, в электротехнике –γ ),;

– циклическая частота собственных электромагнитных колебаний,.

На практике затухание колебаний принято характеризовать логарифми-ческим декрементом затухания (в электротехнике –α).

4.3.Задание

Получить на экране осциллографа устойчивую осциллограмму напряжения в колебательном контуре при значении сопротивления R₁, измерить по экранной сетке значения амплитуды двух колебаний  A_i1 и A_i2 (i₁ и i₂ – номера этих колебаний), определить логарифмический декремент затухания по формуле:

. (10)

Аналогично выполнить измерения еще для четырех значений сопротивления (R₂ – R₅), построить график зависимости  от R, определить сопротивления катушки R_к.. Для определения R_к аппроксимировать экспериментальную зависимость  от R прямой линией и определить точку пересечения этой прямой с осью R.

4.4.Порядок выполнения работы

1) Получить на экране ЭО устойчивую картину одной серии затухающих колебаний для измерения значений амплитуд A_i1иA_i2.

2) Зафиксировать сопротивление R₁и измерить для него пять значений амплитуды. Такие измерения провести для остальных четырех различных значений сопротивления (R₂ – R₅). Результаты измерений записать в табл. 4.

3) По пяти измеренным значениям амплитуды вычислить четыре значения логарифмического декремента по формуле (10). При вычислениях удобно комбинировать значениеА_i1 с каждым из оставшихся значенийА_i2. Результаты вычислений подписать у преподавателя/

4) По полученным четырем значениям найти среднее значение< >и вычислить абсолютную ошибку измерений как для прямых измерений. Все полученные данные записать в табл. 5.

5) По полученным данным (см. табл. 5) построить график зависимости  = f(R).Точка пересечения полученной линейной зависимости с осью сопротивления позволяет оценить значение сопротивления катушки контураR_к.

6) По результатам измерений и вычислений сделать выводы.

Т а б л и ц а 4

Результаты измерений амплитуды колебаний

R1,Ом		R2,Ом		R3,Ом		R4,Ом		R5,Ом
i	Ai, мм	i	Ai, мм	i	Ai, мм	i	Ai, мм	i	Ai, мм

Т а б л и ц а 5

Результаты вычислений логарифмического декремента

Ri,Ом	1	2	3	4	<>	Q