2528

Изучение затухающих электромагнитных колебаний с помощью осциллографа

Лабораторная работа

Физика

Углубление и закрепление знаний по электромагнитным колебаниям, возникающим в колебательном контуре, усвоение методики использования электронного осциллографа для исследования электрических сигналов.

Русский

2013-01-06

150.84 KB

97 чел.

Дата       Фамилия       Группа

 

Лабораторная работа №47

I.Название работы:

Изучение затухающих электромагнитных колебаний с помощью осциллографа

Цель работа:

Углубление и закрепление знаний по электромагнитным колебаниям, возникающим в колебательном контуре; усвоение методики использования электронного осциллографа для исследования электрических сигналов

II.Краткое теоретическое обоснование:

Электромагнитные колебания можно получить в колебательном контуре, состоящем из конденсатора емкостью C, катушки с индуктивностью L и электрического сопротивления R, соединенных последовательно (рис.1).

При разомкнутом ключе K конденсатору сообщает некоторый зaряд q0. При этом колебательный контур получает энергию . При замыкании ключа конденсатора начнет разряжаться и в контуре возникнет ток I. Из-за явления самоиндукции ток нарастает до максимального значения не скачком, а постепенно и не прекращается сразу при полной разрядке конденсатора (q = 0), а медленно ослабевает. В момент I = 0 произойдет перезарядке конденсатора, и ток потечет в противоположном направлении. При этом энергия электрического поля конденсатора будет переходить в энергию магнитного поля катушки (Емагн = LI2 / 2) и обратно.

Таким образом, заряд q, разность потенциалов на обкладках конденсатора U, ток в колебательном контуре I будут изменяться по колебательным законам. Такие колебания называются электромагнитными. Так как на сопротивлении контура R происходит потеря энергии, если не восполнять эти потери.

Запишем закон Ома для замкнутой цепи. В нашем контуре падение напряжения происходит на омическом сопротивлении и на конденсаторе, а роль электродвижущей силы играет эдс самоиндукции :

Учтем, что

и исключая переменные q, I, получим уравнение колебаний для напряжения

Это − дифференциальное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами. Его решением является функция вида

Здесь t − время; U − мгновенное значение напряжения; β − коэффициент затухания; ω − круговая частота колебаний; φ0 − начальная фаза колебаний.

Коэффициент затухания, частота и период колебаний зависят от параметров колебательного контура C, L, R, и равны:

Если R → 0, в контуре возникают незатухающие колебания. Если , происходят апериодический процесс, т.е. разрядка конденсатора через катушку без колебаний. Затухание происходят из-за потерь сообщенной контуру энергии на излучение электромагнитных волн и т.п.

Зависимость напряжения от времени показана на рис.2.

Для характеристики затухающих колебаний вводятся величины: декремент затухания D, логарифмический декремент затухания δ и добротность Q. Декрементом затухания называется отношение двух последовательных амплитуд, взятых через период T:

а логарифмический декремент

Добротностью контура называется величина, пропорциональная отношению запасенной энергии к среднему значению энергии, теряемой за один период. Добротность можно вычислить по формуле

III.Рабочие формулы и единицы измерения.

IV.Схема установки.

V.Измерительные приборы и принадлежности.

Для наблюдения и исследования электромагнитных колебаний служит электронный осциллограф. В электронно-лучевой трубке осциллографа узкий пучок электронов попадает на флюоресцирующий экран. В месте попадания луча на экране появляется светящаяся точка. Для управления лучом в трубке имеются две пары отклоняющих пластин. На горизонтально отклоняющие пластины попадает напряжение пилообразной формы. Довольно медленно это напряжение возрастает, затем резко уменьшается. При этом электронный луч пробегает экран в горизонтальном направлении с постоянной скоростью и почти мгновенно возвращается назад. Если на вертикально отклоняющие пластины подать исследуемое напряжение, то на экране возникнет временная “развертка” колебаний.

Рабочая схема приставки представлена на рис.3. Затухающие колебания, возникающие в колебательном контуре, подаются на вход Y осциллографа через вторичную катушку индуктивности L2. Максимальная сетка на экране осциллографа позволяет измерить амплитуду и период колебаний в делениях этой сетки. Для определения периода колебаний в секундах на вход Y подается переменное напряжение городской сети, период колебаний которого равен 0,02 c, и определяется цена деления сетки осциллографа в секундах.

VI.Результаты измерения.

Таблица 1

Период колебаний промышленного тока

Число клеток в одном периоде

Цена деления

Период затухающих колебаний в делениях сетки

Период затухания колебаний, С

1

2

3

4

5

6

0,02

5

1

21

6

5

4

3

2

41

Таблица 2

Амплитуды колебаний

Декремент затухания

0

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

Среднее значение

30

20

12

8

6

4

2

1,5

1,7

1,5

1,3

1,5

2

1,6

VII. Черновые записи и вычисления.

D1 = 30 / 20 = 1,5               D2 = 20 / 12 = 1,7               D3 = 12 / 8 = 1,5

D4 = 8 / 6 = 1,3               D5 = 6 / 4 = 1,5               D6 = 4 / 2 = 2

Dср = ( 1,5 + 1,7 + 1,5 + 1,3 + 1,5 + 2 ) = 1,6

VIII. Основные выводы.

Закрепили знания по электромагнитным колебаниям, возникающим в колебательном контуре; усвоили методики использования электронного осциллографа для исследования электрических сигналов


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73757. Камеральна обробка матеріалів 35.5 KB
  Завершальна обробка зібраного матеріалу. Завершальна обробка зібраного матеріалу. Завершальна обробка зібраного матеріалу складається з наступного: Проведення ретельних визначень зібраних залишків фауни та флори обов`язково виконується спеціалістами палеонтологами та петрографічних визначень зразків порід на основі цього уточнюється стратиграфічний склад порід і їх розповсюдження в районі...
73758. Організація бухгалтерського обліку на підприємстві та облікового процесу 158 KB
  Вибір підприємством форми організації бухгалтерського обліку. Вибір форми ведення бухгалтерського обліку. Мета вивчення Після вивчення теми 3 студент повинен знати: сутність і значення організації бухгалтерського обліку на підприємстві; форми організації бухгалтерського обліку; порядок ведення бухгалтерського обліку з використанням різних форм; порядок розробки робочого плану рахунків.
73759. Основные направления трансформации системы регулирования социально-трудовых отношений в современных условиях 82.5 KB
  Имеется ввиду расширение социального диалога за рамки собственно социальнотрудовых отношений. Однако численность профсоюзов далеко не единственный показатель их силы и возможностей участия в регулировании социальнотрудовых отношений. За предыдущие годы профсоюзам удалось стать реальным институтом рынка труда и использовать для участия в регулировании социальнотрудовых отношений самые различные институты и механизмы: благодаря наличию механизмов распространения условий коллективных договоров и соглашений заключаемых профсоюзами с...
73760. Загальні засади організації бухгалтерської служби 122 KB
  Функції облікових працівників; види розподілу праці між обліковими працівниками у межах бухгалтерської служби; кваліфікаційні та етичні вимоги які висуваються до бухгалтерів на сучасному етапі.
73761. Основные черты социального партнерства в Российской Федерации 45.5 KB
  Для пореформенной России характерна также сегментированность социальнотрудовых отношений и неоднородность качества трудовой жизни по отраслям и секторам экономики чему способствовало нарастание отраслевых диспропорций в оплате труда. Сформированные в стране механизмы регулирования социальнотрудовых отношений как законодательные так и коллективнодоговорные недостаточно эффективны. В целом регулирование социальнотрудовых отношений развивается в рамках советской парадигмы экономического развития которую принято называть экстенсивной...
73762. Социально-педагогическое сопровождение детей, оказавшихся в трудной жизненной ситуации (на примере лечебно-реабилитационного научного центра детской гематологии, онкологии, иммунологии) 523 KB
  Несмотря на то, что в настоящее время на решение проблемы сопровождения детей в трудной жизненной ситуации направлены усилия многих специалистов, использующих широкий комплекс методов - медицинских, социально-педагогических и психологических, они часто оказываются недостаточно эффективными.
73763. Організація роботи бухгалтерської служби 106.5 KB
  Регламентація діяльності облікових працівників. Після вивчення теми 5 студент повинен вміти: розробити Положення про бухгалтерську службу та посадові інструкції для облікових працівників; спланувати роботу бухгалтера; охарактеризувати вимоги до обладнання робочого місця бухгалтера; скласти акт прийманняпередачі справ при зміні бухгалтера. Регламентація діяльності облікових працівників У ході виконання своїх обовязків між бухгалтерами та іншими працівниками підприємства виникають взаємовідносини з різних питань що дозволяє виділити такі...
73764. Організація діловодства, документування операцій та документообігу 144.5 KB
  Однією з умов успішної діяльності підприємства є якість управління ним, яке залежить від рівня інформаційного забезпечення керівництва. процес прийняття управлінського рішення передбачає отримання даних, їх аналіз, узагальнення та підготовку в розрізах і форматі, необхідних для управлінського персоналу.