2015-05-27
776
Лабораторная работа № 15
Изучение свободных электромагнитных колебаний в колебательном контуре
В данной работе используются сведения из краткой теории №1.
Цель работы:
1. Получить график зависимости свободных затухающих колебаний в колебательном контуре при заданных параметрах контура и измерить период колебаний.
2. Получить частотный спектр колебаний.
3. Исследовать зависимость добротности колебательного контура от величины сопротивления.
4. Определить критическое сопротивление.
Ход работы
Собрать электрическую схему колебательного контура. Позвать преподавателя для проверки схемы. Записать значение индуктивности L, емкости контура C, величину сопротивления R (в первом задании R=RL – омическому сопротивлению катушки индуктивности).
Задание 1. Получение на экране монитора графика свободных затухающих колебаний при минимальном сопротивлении R=RL.
1.) Включить источник питания. Подать на конденсатор напряжение U=5-12 В. Ключ K поставить в положение 1 (рис. 1).
|
|
|
Рис. 1. Принципиальная схема установки.
2.) Включить компьютер. Запустить программу «работа_15». Если необходимо, закрыть лишние дочерние окна. В главном окне отобразится сетка координат X-Y (рис. 1).
По умолчанию, на вкладке «Standard» ось X является осью времени, а по оси Y могут быть выведены различные величины, список которых расположен на панели инструментов в верхней части окна:
Здесь IA1 – ток в контуре, UB1 – напряжение на конденсаторе, которые измеряются с помощью Sensor-Cassy. Величина U в этом задании не используется. С помощью параметров A, T2, f5, D, можно аппроксимировать экспериментальную кривую затухающих колебаний UB1(t) функцией f1.
3.) Нажать кнопку 
, отвечающую за начало измерений. На экране при этом должна появиться надпись «НЕТ СТАРТОВОГО СИГНАЛА». Переключить ключ К в положение 2. При этом в контуре начнутся свободные колебания. По умолчанию, на вкладке «Standard» отображаются графики функций UB1(t), IA(t).
4.) Вывести на график кривую f1(t). Чтобы отобразить кривую на графике, необходимо подвести курсор к иконке f1, расположенной на панели инструментов. Захватив иконку левой кнопкой мыши, разместить её справа к оси напряжения. Отпустить левую кнопку мыши. При этом кривая f1 появится на графике. Убрать f1 можно в обратном порядке.
|
Рис. 2. Размещение функции f1 на графике.
5.) Совместить функцию f1(t) с экспериментальной кривой U1B(t).
Для этого:
а.) Нажать курсором на кнопку 
на панели инструментов, после чего появится окно настройки параметра D (рис. 3). Захватив бегунок (1) нажатием левой кнопки мыши, перемещаем его в нужном направлении до тех пор, пока ось t функции f1 не совместиться с осью X.
|
|
|
Рис. 3. Окно настройки параметра D: 1 – бегунок.
Другие параметры: A – позволяет изменять амплитуду колебаний, f5 – меняет частоту функции, T2 – отвечает за время релаксации (декремент затухания). Вызвав по очереди все три параметра, совместить график f1 с экспериментальной кривой.
6.) Для численного описания функции f1 щелкаем правой кнопкой в области графика. В открывшемся всплывающем меню выбираем «приближение кривой», затем «огибающая вида e^(-x)». Приблизить курсор к оси Y и, зажав левую кнопку мыши, переместить курсор в правую часть графика. При этом аппроксимируемая кривая должна окраситься в голубой цвет. После отпускания левой кнопки на экране появится огибающая кривая вида 
.
Правой кнопкой вызываем всплывающее меню, выбираем графу «поставить маркер», затем «текст» (либо просто нажав комбинацию Alt+T). В открывшемся окне в разделе «текст» появятся значения параметров огибающей функции
Очевидно, что δ=1/B. Чтобы вывести значения параметров на экран, необходимо нажать «OK» и переместить появившуюся рамку в свободное место на графике. Щелкнуть левой кнопкой мыши.
Рис. 4. Окно настройки текстового маркера.
7.) Распечатать на принтере графики функций. Чтобы распечатать график функций, нужно нажать на кнопку 
панели инструментов. Т.к. принтер черно-белый, сразу же подпишите кривые UB1(t), IA(t) и f1(t).
8.) Вывести на экран частотный спектр, нажав на вкладке «Frequency spectrum», поставить на вершину пика. Частотный спектр колебаний необходимо распечатать и подписать на нем значения величины амплитуды пика и частоты, взятые из таблицы.
