Порядок выполнения задания

1. Собирают цепь по схеме:

Рис. 8

2. Выключают генератор развертки осциллографа (рукоятка «Диапазон частот» в положении «Выкл») и устанавливают рукоятки усиления по осям X и Y на нуль. Рукоятка звукового генератора «Амплитуда» так же устанавливается на «0».

3. Включают в сеть звуковой генератор, осциллограф и трансформатор. Фокусируют и выводят световое пятно в центр координатной сетки.

4. Вращая рукоятку «Усиление по оси Х», добиваются горизонтальной полоски на экране в длины шкалы.

5. Вращением рукоятки звукового генератора «Амплитуда» добиваются появления на экране фигур Лиссажу.

6. Вращая регулятор частоты звукового генератора, добиваются появления устойчивой фигуры.

7. Определяют число точек пересечения кривой с осями Х(n_x) и Y(n_y).

8. По формуле (1) вычисляют частоту при данном делении шкалы N₁ регулятора частоты.

9. Проверяют, совпадает ли полученное значение с частотой, указанной на регуляторе частоты.

10. Изменяя частоту звукового генератора, получают новые устойчивые фигуры. Повторяют пункты 7,8,9.

Контрольные вопросы

1. Из каких основных элементов состоит электронный осциллограф?

2. Назначение и устройство электронно-лучевой трубки.

3. Что называется чувствительностью трубки по напряжению, как она определяется?

4. Что такое фигуры Лиссажу? Как их можно получить? От чего зависит вид фигур Лиссажу?

5. Приведите примеры использования осциллографа.

Литература

1. Яворский Б.М., Детлаф А.А. и др. Курс физики, т.2.

2. Шубин А.С. Курс общей физики.

3. Савельев И.В. Курс общей физики, т.2.

4. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики, т.2.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

ПРИ РАЗРЯДЕ КОНДЕНСАТОРА

Цель работы: ознакомиться с процессом разряда конденсатора в различных цепях с разными параметрами.

Задачи работы:

1. Определить постоянную времени и емкость С конденсатора.

2. Определить период Т, частоту собственных колебаний напряжения и коэффициент затухания колебаний.

Приборы и принадлежности: электронный осциллограф, батарея аккумуляторов (12 В), магазин сопротивлений, батарея конденсаторов, поляризационное реле, катушка индуктивности, ключ, соединительные провода.

Теоретическое введение

Разряд конденсатора через сопротивление

Рассмотрим электрическую цепь, состоящую из конденсатора емкостью С и сопротивления R, соединенных с источником тока как показано на рис. 1.

1 К 2

3

С R

Е

Рис. 1

С помощью ключа К конденсатор присоединяется к источнику напряжения и заряжается. Обозначим напряжение на обкладках конденсатора . Если теперь ключ К повернуть в положение (2), то конденсатор начнет разряжаться через сопротивление R, напряжение на обкладках конденсатора постепенно спадает до нуля. Ток в цепи, начиная от нуля, быстро достигает максимального значения, а затем уменьшается до нуля. Весь этот процесс длится небольшой промежуток времени (доли секунды), величина которого зависит от величины сопротивления R и емкости C конденсатора.

Такой процесс, когда при замыкании цепи величина тока устанавливается не сразу, а постепенно, называется переходным. Запишем второй закон Кирхгофа для цепи, содержащей конденсатор С и сопротивление R:

(1)

Так как , а, то(2)

Подставив выражение (2) в уравнение (1), получим дифференциальное уравнение первого порядка:

или

(3)

Решение этого уравнение имеет вид:

, (4)

где - напряжение на обкладках конденсатора в начальный момент времени (). Произведение, стоящее в показателе степени имеет размерность времени и называетсяпостоянной времени цепи с и С, обозначается:

Тогда уравнение (4) перепишется:

(5)

Уравнение (5) выражает закон изменения напряжения со временем на обкладках конденсатора при его разряде.

Выясним физический смысл постоянной времени. Если, тоили.

Следовательно, постоянная времени - это промежуток времени, за который напряжение на обкладках конденсатора при разряде уменьшается враз.

Величина, обратная ,называетсякоэффициентом затухания.

Коэффициент затухания характеризует скорость уменьшения напряжения при разряде конденсатора. Чем больше R и С, тем меньше, т.е. тем медленнее происходит разряд конденсатора.