2018-02-13
208
1. Изучите схему лабораторной установки (см. рис. 9.4).
2. Подготовьте осциллограф к работе. Для этого органы управления установите в следующие положения:
переключатель СЕТЬ – в положение НЕ НАЖАТ;
ручку * – в крайнее левое положение;
ручку O – в среднее положение;
переключатель V/ДЕЛ – в положение – 2;
переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛ – в положение 2;
ручки 
– в среднее положение;
переключатель ~/~ – в положение НАЖАТ;
переключатель YI – в положение НАЖАТ;
переключатель YII – в положение НЕ НАЖАТ;
переключатель 
– в положение НЕ НАЖАТ;
переключатель Ц/П – в положение НЕ НАЖАТ;
переключатель YI/YII – в положение НАЖАТ;
переключатель ВНУТР/ВНЕШН – в положение НАЖАТ;
переключатель ТВ/НОРМ – в положение НЕ НАЖАТ;
ручку УРОВЕНЬ – в крайнее правое положение.
3. С помощью пакетного переключателя на панели измерительной установки введите в колебательный контур конденсатор, емкость которого указывается преподавателем. Дополнительное сопротивление в контуре выведите до нуля.
|
|
|
4. Подключите осциллограф к сети 220 В и нажатием кнопки СЕТЬ включите его.
5. Ручками * и О добейтесь оптимальной яркости и фокусировки луча, а ручками сместите начало луча развертки в левую часть экрана и установите его по центру.
6. Включите в сеть выпрямитель, питающий генератор импульсов, и переведите его тумблер в положение СЕТЬ. После прогрева генератора импульсов на экране осциллографа появится картина затухающих колебаний (см. рис. 9.3).
7. Ручкой УРОВЕНЬ добейтесь неподвижного изображения картины затухающих колебаний на экране осциллографа.
8. Ручкой переключателя V/ДЕЛ установите такой коэффициент отклонения, чтобы изображение на экране осциллографа не выходило за его пределы.
9. Приступите к определению периода затухающих колебаний. Для этого переключателем ВРЕМЯ/ДЕЛ выберите такой коэффициент развертки, при котором на экране осциллографа установится минимальное количество периодов. При необходимости ручкой УРОВЕНЬ добейтесь неподвижности изображения.
10. Ручкой 
сместите изображение так, чтобы период можно было легко измерить в делениях шкалы по горизонтали. С целью повышения точности отсчета каждое деление (их по горизонтали 10, а по вертикали 8) разбито на 5 частей.
11. Измерьте в делениях шкалы с точностью до десятых долей длину l, соответствующую периоду колебаний. Для получения периода в миллисекундах (мс) умножьте найденную длину на значение коэффициента развертки t, указываемое переключателем ВРЕМЯ/ДЕЛ (
). Результаты запишите в табл. 15.
12. Используя формулу (9.4) для периода колебаний, вычислите емкость конденсатора, включенного в колебательный контур при определении Т. Сравните полученный результат со значением емкости конденсатора, приведенной на панели установки. Значение L, необходимое при расчете, приведено там же.
|
|
|
13. Проделайте измерения периода колебаний описанным в п. 11 способом еще дважды, вводя в контур дополнительное сопротивление. Для этого ручку переменного резистора установите вначале вблизи среднего, а затем вблизи крайнего правого положения. Результаты запишите в табл. 15.
14. Определите логарифмический декремент затухания для каждого опыта. Для этого измерьте амплитуды 
и 
колебаний, разделенных промежутком времени, равным 
, где 
=4–6 колебаний, и используйте формулу
.
При измерениях ручкой изображение смещайте так, чтобы измеряемая амплитуда совмещалась с вертикальной осью. Результаты вычислений запишите в табл. 15.
15. По формуле (9.5) вычислите добротность колебательного контура для всех опытов. Результаты вычислений запишите в табл. 15.
16. Не производя количественных расчетов, пронаблюдайте за изменением периода колебаний при изменении емкости конденсатора в колебательном контуре. Для этого с помощью пакетного переключателя введите в контур поочередно конденсаторы С 1, С 2 и т.д. Сделайте выводы.
17. При определенной емкости конденсатора введите внутрь катушки железный сердечник, увеличив тем самым индуктивность L катушки. Пронаблюдайте за изменением периода колебаний. Сделайте выводы.
18. Удалите железный сердечник из катушки и, плавно увеличивая сопротивление R, наблюдайте за изменением затухания в контуре. При полностью введенном дополнительном сопротивлении вновь внесите в катушку железный сердечник. Наблюдая за изменением картины затухания колебаний, сделайте качественное заключение о справедливости соотношения 
.
Т а б л и ц а 15. Результаты измерений и вычислений
| Номер опыта | Установленное значение С, мкФ | l, дел. | τ, мс | Т, с | С, мкФ | D | Q |
| 1 |
| ||||||
| 2 | |||||||
| 3 |
Контрольные вопросы
1. Опишите процессы, происходящие в идеальном колебательном контуре. Какова частота и период колебаний в таком контуре?
2. Какова причина затухания колебаний в реальном контуре?
3. Составьте дифференциальное уравнение затухающих колебаний в колебательном контуре.
4. Запишите решение дифференциального уравнения затухающих электрических колебаний и изобразите его графически.
5. Как влияет изменение сопротивления в контуре на степень изменения амплитуды и периода колебаний?
6. Что называется логарифмическим декрементом затухания и как он связан с параметрами контура?
7. Каков физический смысл добротности колебательного контура? Запишите связь между добротностью и логарифмическим декрементом затухания.
