Результаты измерений и расчеты записать в таблицы

Таблица 2

Таблица 3

Вывод

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 К

ИЗУЧЕНИЕ ЗАТУХАЮЩИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Цель работы: определить индуктивность и емкость колебательного контура, а также логарифмический декремент затухания.

Приборы и принадлежности: электронный осциллограф, колебательный контур.

ЗАДАНИЕ.

Подготовьте теоретическое обоснование к лабораторной работе по предложенным вопросам, используя литературу:

1. Трофимова, Т.И. Курс физики §161-164 (глава 20 "Электромагнитные колебания")

2. Максименко В.А., Прокопович М.Р., Прокопович В.Ф. Изучение затухающих электромагнитных колебаний, 2013 г.

1. Какие колебания называются гармоническими? Запишите уравнения описывающие гармонические колебания.

________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Дайте определение колебательной системы

________________________________________________________________________________________________________________________________

3. В какой цепи могут возникнуть электромагнитные колебания?

________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Какие колебания называются затухающие? Запишите уравнения описывающие эти колебания.

________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Запишите формулу периода собственных колебаний колебательного контура

________________________________________________________________________________________________________________________________

Порядок выполнения работы

Метод работы

Колебательный контур

Схема колебательного контура приведена на лабораторном стенде. Колебательный контур состоит из катушки L, конденсаторов С 21- С 26, активного сопротивления R ₁, выключателя S 1 и SA 1. Переключатель SA 1 имеет 6 положений и позволяет включать в колебательный контур 6 конденсаторов для изменения его собственной частоты. Помимо собственного активного сопротивления с помощью выключателя S 1 в колебательный контур можно включать активное сопротивление R 1.

Клемма 1 колебательного контура соединяется с гнездом “V” осциллографа, клемма 2 – с входом “Y”.

Измерения и их обработка

Определение периода колебаний, собственной емкости

и индуктивности катушки колебательного контура.

1. Определить длительность развертки Т _р. Для этого нужно взять значение по указателю на регуляторе длительности (в микросекундах) и умножить на 10. Записать длительность развертки в таблицу 1.

2. Подсчитать число колебаний N в пределах развертки, записать его в таблицу1.

3. По формуле вычислить период колебаний Т, переписать с панели колебательного контура значения емкости конденсатора С ₂ и записать их в таблицу 1.

4. Выполнить п.п. 2 и 3 для положений переключателя SA 1 2-6.

5. Вычислить и записать в таблицу 1 квадраты периодов.

6. Построить график зависимости квадрата периода Т ² от емкости конденсатора С ₂. По вертикали откладывать квадрат периода Т ², а по горизонтали емкость конденсатора С ₂. В соответствии с формулой где коэффициенты a и b постоянные для данной установки:

, , (1)

график должен представлять собой прямую линию. Ее следует провести так, чтобы часть экспериментальных точек была выше нее, а часть ниже. Причем суммарные расстояния от линии до нижележащих и вышележащих точек должны быть приблизительно равны.

7. Выбрав на линии произвольно две точки, записать две пары значений С ₂ и Т ² и найти по ним из формулы значения коэффициентов a и b, решив систему из двух уравнений с двумя неизвестными.

8. По формулам (1) и вычислить собственную емкость C ₁ и индуктивность L колебательного контура.

Определение логарифмического декремента затухания, добротности и активного сопротивления колебательного контура

1. Установить переключатель конденсаторов SA 1 и выключатель S 1 в положение 1. В этом положении добавочное сопротивление R ₁ не входит в состав колебательного контура. Выключить генератор меток.

2. С помощью ручек переключателя длительности развертки и плавной регулировки длительности установить на экране развертку такой, чтобы минимальная амплитуда колебания была примерно в 1,5 – 2 раза меньше максимальной. Установить ручкой плавной регулировки канала “Y” максимальную амплитуду в пределах масштабной сетки.

3. Измерить на экране амплитуду начального колебания А ₀ в делениях масштабной сетки с погрешностью 0,5 деления. Записать А ₀ в таблицу 2.

Не считая начального колебания, подсчитать число колебаний n, при котором амплитуда n -го колебания A_n. Значение A_n и n записать в таблицу 2.

4. Выключатель S 1 перевести в положение 2, что соответствует введению в колебательный контур помимо собственного сопротивления R ₀ дополнительного сопротивления R ₁. Выполнить п. п. 3 и 4.

5. Вычислить по формуле собственное сопротивление колебательного контура R ₀, а по формуле добротность, приняв R = R ₀. Результаты вычислений записать под таблицей 2.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Объясните процесс колебаний в колебательном контуре.

2. Почему электромагнитные колебания в реальном контуре затухают?

3. Как получить в контуре незатухающие колебания?

4. Что понимается под логарифмическим декрементом затухания и что он характеризует?

5. Теоретически доказать связь между коэффициентом затухания и логарифмическим декрементом затухания.

6. Объясните физический смысл добротности колебательного контура.