2. Описание установки

Принципиальная схема установки показана на рис.7.5.

Для возбуждения колебаний в контуре, образованном сопротивлением R, емкостью С и индуктивностью L (величины даны на установке), со звукового генератора (ЗГ) подается переменное напряжение.

Рис.7.5

Цифровой вольтметр (ЦВ) регистрирует амплитуды колебания напряжения на емкости и на индуктивности. Для удобства соединения ЦВ с L и С используется переключатель П. Миллиамперметр (mА) служит для измерения тока в контуре. Необходимо помнить, что приборы показывают эффективные

значения тока и напряжения, которые связаны с амплитудными значениями следующими соотношениями:

,

Осциллограф (ОС) используется для визуального наблюдения изменения частоты вынужденных колебаний и амплитуды напряжения на емкости и индуктивности. Исследуемый контур подключается к ЗГ, mА, ЦВ и ОС с помощью шнуров, имеющих на конце по два штекера.

3. Задание и отчетность

1. Собрать схему согласно рис.7.5. Начальное положение ручек приборов указано на рабочем месте. Там же приведены все необходимые данные.

2. При заданных значениях L и С рассчитать резонансную частоту.

3. Снять резонансные кривые I_m = I_m(), U_cm = U_cm(), U_Lm = U_Lm() для двух значений R при постоянном выходном напряжении ЗГ. При этом следует учитывать сопротивление амперметра и активное сопротивление катушки. Отсчет частоты по шкале ЗГ следует делать через 5 Гц вблизи резонансной частоты и через 10 Гц вдали от нее.

4. Построить кривые I_m= I_m() для обоих значений R на одном графике, определить по графикам _р и сравнить ее с расчетной. Убедиться, что _р зависит только от L и С.

5. Построить аналогичные кривые для U_cm и U_Lm также на одном рисунке. Определить по графикам _cр, _Lр и _р. Убедиться, что _cр и n_Lр зависят от величины R при фиксированных L и C.

6. Определить добротность контура Q₁ и Q₂ при значениях R₁ и R₂ согласно соотношению (7.14).

7. Дополнительное задание. Определить добротность контура Q₁ и Q₂ при R₁ и R₂ из графиков I = I() по формуле (7.18). Сравнить полученные значения с результатами, полученными в п.6.

4. Контрольные вопросы

1. Какие колебания называют вынужденными? Запишите дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и решите его.

2. От чего зависит амплитуда вынужденных колебаний? Что называется резонансом? Какова его роль?

3. Как определяются резонансные частоты _р, _cр и _Lр?

4. Нарисуйте и объясните векторную диаграмму для цепи с последовательным включенным резистором, катушкой индуктивности и конденсатором.

5. Чему равно полное сопротивление контура? От чего зависит индуктивное сопротивление, емкостное сопротивление?

6. Что показывает добротность контура и как ее определяют?

Литература. [1, §§ 22.1, 22.2; 2, §§ 51; 3, §§ 91]

8. Исследование колебаний струны методом резонанса

Цель работы: изучение колебаний струны с закрепленными концами; исследование зависимости скорости распространения поперечных колебаний в струне от ее натяжения.

Приборы и принадлежности: закрепленная на штативе струна, чашка для грузов, набор разновесов, генератор ГЗ-33, постоянный магнит, линейка, микрометр.