Лабы_Задания / Lab.25
.pdf
Лабораторнаяработа№25. «Затухающиеэлектромагнитныеколебания»
Цель работы: изучение свободных колебаний в колебательном контуре.
Внешний вид установки:
Принципиальная схема установки:
R0 R1 R2 R3
L |
С |
Магазин |
|
Конденсатор, С |
сопротивлений, R |
|
|
|
|
|
|
|
|
Электроемкость конденсатора: С = 0,03мкФ. Активное сопротивление катушки R0 и индуктивность L рассчитываются только один раз по самым первым результатам измерений
(подключена крайняя левая клемма магазина сопротивлений).
Основные формулы:
Катушка индуктивности,
L, R0
T = |
t |
= 1 |
= |
|
2π |
|
|
|
(1) |
||||||
N |
|
ω |
|
|
|||||||||||
|
|
|
ν |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
ω = |
2πN |
|
|
|
|
|
|
(2) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2π |
|||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|||
ω0 = |
|
|
= 2πν0 = |
(3) |
|||||||||||
|
LC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T0 |
|
|
L = |
1 |
|
|
= |
( |
|
t)2 |
|
|
(4) |
|||||
ω2C |
4π |
|
2CN 2 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
0 |
|
|
1 |
|
|
A1 |
|
|
|
|||||
|
= |
|
|
ln |
|
|
(5) |
||||||||
|
|
|
N |
A |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
||
При R = R0 |
Т Т0 |
|
|
|
|
|
|||
R0 = |
2L |
= |
( |
t) |
ln |
A1 |
(6) |
|
Рис.2 |
T |
2π2CN 2 |
AN |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
U,B |
||||
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
δ = 2L |
|
|
(7) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
A1 |
A2 |
|
|
τ = δ |
|
|
|
(8) |
|
|
|
|
|
Q = π |
|
|
|
(9) |
|
|
|
R = R0 + R1 +R2 + R3 + … |
(10) |
|
t, mc |
||||||
|
|
||||||||
|
|
Rкр = 2 |
L |
|
|
(11) |
|
t |
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Рис.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Методика и порядок выполнения работы №25
1.Установите все кнопочные переключатели осциллографа согласно описанию лабораторной работы №25.
2.Положение переключателя в магазине сопротивлений должно соответствовать крайней левой клемме магазина сопротивлений (рис.1)).
3. |
Подсчитайте число периодов N за время существования процесса t (рис.2 и 3). |
4. |
Рассчитайте период Т (формула (1)) и циклическую частоту ω (формула(2)). |
5. |
Учитывая, что в условиях слабого затухания, ω ≈ ω0 (3) по известной емкости конденсатора С |
= 0,03 мкФ вычислите индуктивность катушки по формуле (4).
6.Измерьте первые 10 амплитуд колебаний Ai (рис.3).
7. Рассчитайте отношение амплитуд, разделенных промежутком времени t в N периодов и рассчитайте логарифмический декремент затухания по формуле (5).
8.Рассчитайте сопротивление катушки R0 по формуле (6).
9.Рассчитайте коэффициент затухания δ по формуле (7).
10.Рассчитайте время релаксации τ по формуле (8).
11.Рассчитайте добротность контура Q по формуле (9).
12.Измерьте с помощью осциллографа время релаксации τ и сравните с результатами расчета.
13.С помощью магазина сопротивлений введите в контур дополнительные сопротивления R1, R2, … (их значения указаны на магазине сопротивлений) и повторите все операции, указанные в пп. 3,4, 6,7, 9 – 11. Сопротивления, включенные в магазин сопротивлений, суммируются (формула
(10)).
14.Рассчитайте величину критического сопротивления Rкр.теор. по формуле (11).
15.Увеличивая значения R с помощью магазина сопротивлений, экспериментально (формула (10))
определите величину критического сопротивления Rкр.экс. – это сопротивление, при котором колебания в контуре не возникают. Сравните Rкр.теор. и Rкр.экс.
16.Результаты измерений и вычислений занесите в следующую таблицу:
Таблица измерений и результатов расчетов:
№ |
R |
A1 |
A2 |
A3 |
A4 |
A5 |
A6 |
A7 |
A8 |
A9 |
A10 |
t |
N |
T |
|
τ |
Q |
п./п. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Раз- |
Ом |
В |
В |
В |
В |
В |
В |
В |
В |
В |
В |
мс |
- |
мс |
- |
мс |
- |
мер- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
R0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
R0+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
R0+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
R0+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
R0+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
R0+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
R0+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L = |
R0 = |
Rкр.теор = |
Rкр.эксп = |