Завдання 3. Визначення періоду вільних коливань рамки гальванометра.

Для визначення періоду вільних коливань рамки гальванометра необхідно одержати відхилення світлового “зайчика” до кінця шкали, а потім розімкнути коло гальванометра ключем К₂ . Спостерігаючи коливання рамки необхідно вимірити час 10-20 повних коливань секундоміром і знайти їхній період Т₀. Дослід повторити 7 разів.

Завдання 4. Визначення зовнішнього критичного опору гальванометра.

Зовнішній критичний опір гальванометра можна розрахувати по формулі:

, (27)

де (за схемою Мал.1)

.

Виходячи з формул (19) можна одержати

(28)

У результаті перетворень на підставі (20) маємо

. (29)

Як видно з формул (28) і (29), для визначення зовнішнього критичного опору гальванометра потрібно експериментальним шляхом визначити логарифмічний декремент загасання. Для цього, замкнувши ключі K₁ і K₂ домагаються відхилення світлового покажчика на всю шкалу. Потім, відключивши батарею E ключем К₁, спостерігають коливання "зайчика" гальванометра, записуючи величини А₁ першого і наступного 5-го відхилень А₅ в одному напрямку. Визначають відношення цих амплітуд

При цьому опори R₁ i R₂ підбирають такими, щоб виконувалася умова , де А₂ амплітуда наступного через період коливання.

Дослід повторюють 7 разів при різних значеннях струму в гальванометрі і беруть середнє значення для величини . Потім, визначивши логарифмічний декремент згасання, обчислюють по формулі (29) і R_kp по формулі (28).

Методика обробки результатів вимірів

Усі розрахунки провести в електронному табличному процесорі Ехсеl.

Контрольні питання

1. Принцип дії приладів магнітоелектричної системи.

2. Який режим роботи гальванометра є критично заспокоєним?

3. Як залежить значення зовнішнього критичного опору гальванометра від індукції магнітного поля у повітряному зазорі магніту гальванометра?

Лабораторна робота 45

ВИМУШЕНІ ЕЛЕКТРИЧНІ КОЛИВАННЯ І ПОСЛІДОВНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ РЕЗОНАНС

Мета роботи

По максимальному значенню струму в залежності від величини ємності конденсатора знайти ємність, при якій настає послідовний резонанс в електричному коливальному контурі. Розрахувати індуктивність та омічний опір контура. Частота змушуючї напруги електричної мережі є сталою і дорівнює 50 Гц.

Прилади та обладнання.

• магазин конденсаторів з кроком С₀=2 Ф,

• міліамперметр,

• індуктивнісить,

• блок живлення.

Коротка теорія.

Розглянемо коливальний контур, що складається з послідовно зєднаних конденсатора ємністю С , котушки індуктивності L і омічного опору R (Мал.1), до якого прикладена змінна напруга

.

Рівняння коливання заряду на обкладках конденсатора контуру у випадку вимушених коливань має вид

, (1)

де частота власних коливань контуру і коефіцієнт загасання  визначаються по формулах

(2)

При усталених змушених коливаннях величина заряду на обкладках конденсатора описується рівнянням

, (3)

де

. (4)

Вираз (4) можна одержати прямою підстановкою (3) в (2).

Сила струму в контурі при усталених коливаннях змінюється за законом

, (5)

де зсув по фазі між струмом у контурі і прикладеною напругою U. Значеннявизначаються з формул

де

(6)

(7)

Величина називається повним опором контуру, а величини

(8)

відповідно ємнісним і індуктивним опорами (загальна назва  реактивні опори). Опір R у теорії перемінного струму називається активним опором.

З(6) і (7) видно, що амплітуда і початкова фаза змушених коливань залежать як від частоти прикладеної напруги, так і від параметрів контуру R,L i C. Залежність амплітуди струму від частоти , що описується (6) являє собою функцію, що має максимум при

, (9)

або , тобто приX_L=Xc.

Гострота цього максимуму збільшується зі зменшенням опору R.