- •Лабораторная работа № 1.1 определение цены деления и внутреннего сопротивления гальванометра
- •1.Основные указания
- •2.Описание установки
- •3.Порядок выполнения работы
- •4.Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 1.2 изучение электростатического поля
- •1.Основные указания
- •2.Описание установки
- •3.Порядок выполнения работы
- •1.Основные положения
- •2.Описание установки
- •3.Порядок выполнения работы
- •4.Контрольные вопросы
- •Определение удельного заряда электрона
- •1.Основные положения
- •2.Описание установки
- •3.Порядок выполнения работы
- •4.Контрольные вопросы
- •Определение электроемкости конденсаторов
- •1.Основные положения
- •2.Описание установки
- •3.Порядок выполнения работы
- •4.Контрольные вопросы
- •Проверка закона ампера
- •1.Вывод рабочих формул и описание установки
- •2.Порядок выполнения работы
- •4.Контрольные вопросы
- •1.Вывод рабочих формул и описание установки
- •2.Порядок выполнения работы
- •3.Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2.2
- •Определение радиуса сферы при помощи сферического маятника
- •1.Вывод рабочих формул и описание установки
- •2.Порядок выполнения работы
- •Определение характеристик колебательного контура
- •1.Вывод рабочих формул и описание установки
- •2.Порядок выполнения работы
- •3.Контрольные вопросы
- •1.Вывод рабочих формул и описание установки
- •2.Порядок выполнения работы
- •3.Контрольные вопросы
- •Проверка закона ома для переменного тока
- •1.Вывод рабочих формул и описание установки
- •2.Порядок выполнения работы
- •3.Контрольные вопросы
- •Определение частоты биений
- •1.Вывод рабочих формул и описание установки
- •Уравнение биений, получающихся в результате сложения колебаний
- •2.Порядок выполнения работы
- •3.Контрольные Вопросы
- •Сложение взаимно перпендикулярных колебаний
- •1.Вывод рабочих формул и описание установки
- •2.Порядок выполнения работы.
- •3.Контрольные Вопросы
- •Изучение колебаний струны и градуировка шкалы частот звукового генератора
- •1.Описание установки и вывод рабочих формул
- •2.Порядок выполнения работы
- •3.Контрольные вопросы
- •Исследование электромагнитных волн в двухпроводной линии
- •1.Вывод рабочих формул и описание установки
- •2.Порядок выполнения работы
- •Изучение распространения электромагнитного импульса в кабеле
- •1.Описание установки и вывод рабочих формул
- •2.Порядок выполнения работы
- •3.Контрольные вопросы
- •Определение длины волны лазерного излучения с помощью интерференции от двух щелей
- •1.Вывод рабочих формул и описание установки
- •2.Порядок выполнения работы
- •3.Контрольные вопросы
- •Определение радиуса кривизны линзы с помощью колец ньютона
- •1.Вывод рабочих формул и описание установки
- •2.Порядок выполнения работы
- •3.Контрольные вопросы
- •1.Вывод рабочих формул и описание установки
- •3.Контрольные вопросы
- •1.Описание установки и вывод рабочих формул
- •2.Порядок выполнения работы
- •3.Контрольные вопросы
- •1.Вывод рабочих формул и описание установки
- •2.Порядок выполнения работы
- •3.Контрольные вопросы
Определение характеристик колебательного контура
Цель работы: исследовать затухающие электромагнитные колебания и определить характеристики колебательного контура.
Приборы и принадлежности: осциллограф, магазины сопротивлений, индуктивностей и емкостей, соединительные провода и кабели.
1.Вывод рабочих формул и описание установки
Затухающими колебаниями называются такие колебания, энергия которых уменьшается с течением времени.
Затухающими гармоническими колебаниями называются такие колебания, при которых колеблющаяся величина изменяется по закону синуса или косинуса и одновременно убывает по экспоненциальному закону:
,
где - амплитуда затухающих колебаний; β – коэффициент затухания; α, φ – начальная фаза;
ω – циклическая частота колебаний: ; ωо – циклическая частота незатухающих колебаний.
Период затухающих колебаний .
Величина коэффициента затухания β определяет скорость уменьшения амплитуды колебаний:
через время t = 1/β амплитуда колебаний уменьшается в е раз (е 2,72).
Для характеристики затухающих колебаний используют:
логарифмический декремент затухания колебаний: ;
добротность системы, совершающей колебания: .
Колебательный контур - это замкнутая электрическая цепь, состоящая из конденсатора С, индуктивности L, и сопротивления R (рис.1).
Согласно второму закону Кирхгофа, в любом замкнутом контуре алгебраическая сумма падений напряжения на отдельных участках контура равна алгебраической сумме действующих в нем ЭДС. В данном случае ЭДС нет, поэтому закон Кирхгофа может быть записан в виде:
,
Рис.1
Их величину удобно выразить через величину заряда на конденсаторе: .
Тогда закон Кирхгофа принимает вид: .
Это уравнение совпадает с дифференциальным уравнением гармонических затухающих колебаний, причем: .
Отсюда следует, что величина заряда на конденсаторе в колебательном контуре будет совершать затухающие гармонические колебания, происходящие по закону: , где .
Период этих колебаний , где - волновое сопротивление контура.
Для периода незатухающих колебаний (при R=0) получаем формулу Томсона: .
При выполнении условия , по формуле томсона можно рассчитать и величину периода затухающих колебаний.
Периодическое изменение заряда на обкладках конденсатора вызывает периодическое изменение напряжения на нем и силы тока в цепи. Эти изменения будут происходить по закону затухающих гармонических колебаний с теми же значениями и 0.
При выполнении условия или или , колебания в контуре происходить не могут.
Сопротивление контура , при котором колебательный процесс переходит в апериодический, называют критическим.
В данной работе затухающие колебания, возникающие в колебательном контуре, наблюдают с помощью осциллографа (рис.2). Заряд конденсатора производится импульсом напряжения, снимаемым с блока развертки данного осциллографа. При этом на индуктивности, сопротивлении и конденсаторе происходит периодическое изменение напряжения. Это напряжение подают на вход Y осциллографа, и на его экране наблюдают затухающие колебания (рис.3). Следует отметить, что затухающие электромагнитные колебания можно наблюдать только при выполнении условия: β << ωο . В противном случае амплитуда уже второго колебания будет практически равна нулю.
На рис.2 R0 – собственное сопротивление контура, которое слагается из внутреннего сопротивления соответствующего блока осциллографа и активного сопротивления катушек индуктивности. На экране осциллографа можно измерить период колебаний T=kl, где k – положение переключателя длительности развертки осциллографа; l – расстояние на экране между точками в одинаковых фазах (рис.3).