2018-02-14
305
Изучение затухающих колебаний
Цель работы: изучение электрических собственных колебаний в контуре, содержащем последовательно соединенные катушку с индуктивностью L, конденсатор с емкостью С и резистор с сопротивлением R.
Краткая теория
Устройства, входящие в состав лабораторной установки, и схема их соединения приведены на рис.16.1.Основной элемент установки – колебательный контур располагается в лабораторном модуле. На лицевой панели модуля (рис.16.2) расположен пакетный переключатель, с помощью которого можно ступенчато изменять сопротивление контура R, а также изображена электрическая схема опыта. К гнёздам «П» лабораторного модуля подаётся прямоугольный сигнал от генератора гармонических колебаний. Напряжение с катушки индуктивности (гнёзда PO) подаётся на усилитель электронного осциллографа. В промежутке между импульсами происходят затухающие колебания в контуре, которые можно наблюдать на экране осциллографа.
Подготовка к работе
1. Подсоединить кабелем генератор гармонических колебаний к лабораторному модулю тумблер вида сигнала вкл. в положение _П_П_.
|
|
|
2. Подсоединить кабелем усилитель электронного осциллографа с гнёздами «РО» на лицевой панели модуля.
3. Установить пакетный переключатель в положение «0».
4. Включить в сеть электронный осциллограф, генератор гармонических колебаний, источник питания.
5. Установить выходное напряжение источника питания U = 12 В, выходное напряжение генератора U = 6 В, частоту n = 150 Гц.
6. Получить на экране осциллографа устойчивую картину.
Порядок выполнения работы
1. Измерить на экране осциллографа амплитуды U 1(t) и U 2(t + nT) затухающих колебаний, разделенных n периодами при положении переключателя «0». Результаты занести в табл.16.1.
Таблица 16.1
| Положение переключателя | Число периодов n | U 1(t), дел. | U 2(t + nT), дел. | Q |
| 0 (R = 0) | ||||
| 1 (R = 100 Ом) | ||||
| 2 (R = 200 Ом) | ||||
| 3 (R = 300 Ом) | ||||
| 4 (R = 400 Ом) | ||||
| 5 (R = 500 Ом) |
2. Проделать измерения аналогично п.1 для положений переключателя 1 - 5. Результаты занести в табл.16.1.
3. Измерить время t n, равное продолжительности n периодов колебаний в делениях на экране осциллографа при положении переключателя «1». Рассчитать период колебаний Tэ по формуле 
.
4. По формуле 
рассчитать логарифмический декремент для разных значений R и построить график Q = f (R) (рис.16.3). Значения R, соответствующие различным положениям переключателя, приведены в табл.16.1.
5. Определить омическое сопротивление R к катушки как точки пересечения графика с осью абсцисс на рис.16.3.
|
|
|
6. Рассчитать период колебаний по формуле 
и сравнить с Т э. Принять L = 100 мГн, С = 0,1 мкФ.
Контрольные вопросы
1. Какие колебания называются затухающими? Записать дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение.
2. При каком условии движение колебательной системы становится апериодическим?
