50513

Изучение затухающих электромагнитных колебаний в колебательном контуре с помощью осциллографа

Лабораторная работа

Физика

Цель работы: Изучение с помощью электронного осциллографа электромагнитных колебаний возникающих в колебательном контуре содержащем индуктивность емкость и активное сопротивление; изучение условий возникновения затухающих колебаний в контуре; расчет основных физических...

Русский

2014-01-25

519.5 KB

6 чел.

PAGE  2

Московский государственный университет

путей сообщения РФ (МИИТ)

Кафедра «Физика-2»

Институт, группа   ИСУТЭ, АТС-152                    К работе допущен___________________

        (Дата, подпись преподавателя)

Студент               Литенков Г.                                  Работа выполнена___________________

 (ФИО студента)      (Дата, подпись преподавателя)

Преподаватель Пыканов И. В .                               Отчёт принят_______________________          (Дата, подпись преподавателя)

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №29

Изучение затухающих электромагнитных колебаний в колебательном контуре с помощью осциллографа.

Цель работы:

Изучение с помощью электронного осциллографа электромагнитных колебаний, возникающих в колебательном контуре, содержащем индуктивность, емкость и активное сопротивление; изучение условий возникновения затухающих колебаний в контуре; расчет основных физических величин, характеризующих эти колебания.

2. Принципиальная схема установки (или её главных узлов):

Схема установки для исследования

затухающих колебаний              

в контуре RLC     

 

 C1, C2конденсаторы;

 L1, L2  катушки;

 Rм – магазин сопротивлений;

 Rl – активное сопротивление катушки;

 K1, K2 – ключи;

 C0 – разделительный конденсатор;

 X, Y – вход, выход осциллографа;

 A, B – клеммы колебательного контура.

                    

3. Основные теоретические положения к данной работе (основополагающие утверждения: формулы, схематические рисунки):

                       Для возбуждения колебаний в данной работе используется пилообразное напряжение генератора развертки луча осциллографа. Напряжение U снимается с выхода Х-пластин, расположенного на задней панели осциллографа, и подается к клемме В колебательного контура, перераспределяясь между конденсаторами С0, С1 и С2. Поскольку в схеме подобрано С0 << С1 и С0 << С2 то

                                       

                                    т. е. все напряжение падает почти полностью на конденсаторе C0

При линейном возрастании пилообразного напряжения развертки линейно возрастает напряжение на конденсаторе С0:                   . Устанавливается постоянный ток зарядки конденсатора С0:

 

и, следовательно, на участке аb линейно возрастаюшего напряжения ЭДС самоиндукции в катушках L1,L2 не возникает:

Таким образом, в контуре напряжение отсутствует как на конденсаторах С1, С2, так и в катушках L1,L2 ,и колебаний не возникает.

В момент начала быстрого нелинейного спадa пилообразного напряжеиия : dUco/dt изменяется, т.е. и ток разрядки конденсатора С0 непостоянен (Iconst), а следовательно, в катушках L1,L2 возникает ЭДС L1,L2,                           

 которая и является источником энергии, вызывающим появление затухающих колебаний. Возникающие в контуре затухающие колебания будут продолжаться и во время следующего периода нарастания напряжения развертки, смещающего луч по горизонтальной оси (X) экрана осциллографа. Их можно наблюдать на экране осциллографа при подаче напряжения Uс (клемма А контура) на вход Y осциллографа. Клемма «вход Y» расположсна на передней панели осциллографа. Клемма Е («земля») контура соединя-ется с земляной клеммой осииллографа.. Устойчивое изображение затухающих колебаний можно получить на экране осциллографа при правильном подборе частоты развертки, частоты синхронизации, усиления сигнала по вертикальной (Y) и горизонтальной (X) осям.

 

Ход работы.

  1.  Собираем схему как показано на рисунке.
  2.  Подключаем осциллограф к внешней  сети, и даем прогреться 2-3 минуты, отрегулируем яркость и фокусировку луча. Переключатель «синхронизация» поставим в положение «внутр.», тумблер «делитель» на передней панели осциллографа—в положение «до 5 В».
  3.  Выставим на магазине сопротивлений R=0. С помощью ручек усиления и установки частоты развертки и синхронизации осциллографа получим на экране устойчивое изображение затухающих колебаний.
  4.  Установим некоторое значение индуктивности и емкости в контуре.
  5.  Проведите количественное исследование влияния сопротивления R контура на характеристики затухающих колебаний

а) установите с помощью ключей К1 и К2 максимальное Lоб и минимальное Соб для исследуемого контура. Получите изображение затухающих колебаний при сопротивлении Rм=0. Пользуясь калибровочной сеткой осциллографа, измерьте величины любых четырех последовательно расположенных (через период) амплитуд колебаний: U01; U02;U03;U04 (см. рис. 2,б). Данные измерений занесите в табл. 1. Рассчитайте величины логарифмического декремента d1, d2, d3 и значения добротности Q1, Q2, Q3 : результаты занесите в табл. 2.

    Запишите в таблицу 1 параметры контура С, L, RL., Rц и величину сопротивления Rкр, при котором колебательный процесс переходит в апериодический (рис. 2,в).

    б) не изменяя величины индуктивности и емкости контура, проведите измерения, описанные в п. 5а при трех различных значениях сопротивления Rм << Rкр. Выполните соответствующие расчеты d1, d2, d3 и Q1, Q2, Q3.

     в) повторите все измерения, проделанные в п. 5а, 5б для положения ключей К1, К2, при которых Lоб  —минимальна, а Соб — максимальна

  1.  Рассчитайте для заданных значений С, L, RL., Rм, Rц величины характеристического сопротивления r ,критиче-ского сопротивления Rкр,собственной частоты w0 и периода Т0 колебаний контура, коэффициента затухания b, декремента за тухания dт и добротности Qт контура  и занесите расчеты в таб -лицу 2. Сравните полученные расчетные значения Rкр, dт, и Qт с экспериментальными.

4. Таблицы и графики

2. (L - min, C - max)

               Количественное исследование влияния сопротивления R контура на    

                                    характеристики затухающих колебаний.

                                                 Результаты измерений:

1

Rм

R=Rм+RL+Rц

U01

U02

U03

U04

U01/ U02

U02/ U03

U03/ U04

1

2

3

4

С=           ;   Rц=             ;  L=           ;  Rкр=              ;  RL=             ;

           

                                     Результаты измерений:

2

δi=ln(U0i/U0i+1)

Q=π/δ

β=R/2L

δT= βTo

QT=ρ/R

δ1

δ2

δ3

Q1

Q2

Q3

1

2

3

4


                                                                                                                                                  

 1. (L - max, C - min)

                 Количественное исследование влияния сопротивления R контура на    

                                    характеристики затухающих колебаний.

                                                 Результаты измерений:

1

Rм

R=Rм+RL+Rц

U01

U02

U03

U04

U01/ U02

U02/ U03

U03/ U04

1

2

3

4

С=            ;   Rц=               ;  L=           ;  Rкр=              ;  RL=          ;

           

                                     Результаты измерений:

2

δi=ln(U0i/U0i+1)

Q=π/δ

β=R/2L

δT= βTo

QT=ρ/R

δ1

δ2

δ3

Q1

Q2

Q3

1

2

3

4

5. Расчёт погрешностей измерений 

(указать метод расчёта погрешностей).

6. Окончательные результаты:

Подпись студента:


EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25999. Философские традиции Древней Индии. Веды 30.37 KB
  Содержанием философии в Упанишадах становится обсуждение таких фундаментальных проблем как место и назначение человека в системе окружающего бытия природа внешнего мира и человека характер его жизни и психики границы и возможности его познавательных способностей нормы его поведения и т. Не удивительно поэтому что при таком отношении господствующей в Упанишадах религиозноидеалистической философии к оппозиционным ей учениям последние получили здесь крайне скупое освещение: чаще всего они представлены лишь в виде простого упоминания без...
26000. Буддизм: религия и философия 19.58 KB
  Основатель буддизма индийский принц Сиддхартха Гаутама получивший впоследствии имя Будды что значит пробуждённый просветлённый а также ШакьяМуни что значит мудрец из рода Шакьи. Вероучение и обрядность раннего Буддизма изложены в Трип Итаке €œтройной корзине€ своде произведений основанных на откровениях Будды. Душа распадается по учению Буддизма на отдельные элементы сканды но чтобы в новом рождении оказалась воплотившейся та же личность необходимо чтобы сканды соединились тем образом как они были соединены в прежнем...
26001. Особенности древнекитайской философии. Конфуцианство 34.09 KB
  Философия Бакунина Михаил Александрович [1830. В эти годы Бакунин Михаил Александрович последователь философии И. В Берлинском университете Бакунин Михаил Александрович слушал лекции К. В Цюрихе Бакунин Михаил Александрович познакомился с В.
26002. Натурфилософия Древней Греции. Сущность материализма 29.47 KB
  Жан Жак Руссо .В любом из произведений Руссо непрестанно звучат четыре лейтмотива: культ личности чувствительность культ природы и ощущение социальной несправедливости. Эти Руссо замечает что жизнь человека в этом лучшем из миров не соответствует его подлинной сущности что человек не таков каким он должен быть согласно своей истинной природе но и представляется не тем что он есть на самом деле люди не решаются показаться тем что они есть стало выгоднее притворяться не таким каков ты есть на самом деле. Чем больше накапливаем...
26003. СМО с бесконечной очередью для пуассоновских потоков. Граф, система уравнений, расчетные соотношения 23.44 KB
  СМО с бесконечной очередью для пуассоновских потоков. Из СМО с очередью конечной длины можно получить СМО с неограниченной очередью если устремить. Рассмотрим частный случай одноканальной системы с бесконечной очередью
26004. СМО с бесконечной очередью для произвольных потоков. Граф, система уравнений, расчетные соотношения 30.06 KB
  СМО с бесконечной очередью для произвольных потоков. Рассмотрим случай который можно интерпретировать либо как наличие немедленного обслуживающего прибора интенсивность обслуживания которого растет линейно с ростом числа ожидающих требований либо как систему в которой всегда найдется новый обслуживающий прибор доступный каждому вновь поступающему требованию. СМО типа М М ∞ с бесконечным числом обслуживающих приборов Переходя к равенству: Получаем: Можно выписать искомые решения для pk и N: Условие эргодичности в данном случае также...
26005. СМО с бесконечной очередью и частичной взаимопомощью для пуассоновских потоков. Граф, система уравнений, расчетные соотношения 60.64 KB
  СМО типа М М m Переходя к решению для pk в соответствии с равенством: Видим что это решение должно быть разбито на две части так как зависимость k от k также имеет две части. Соответственно при k≤m: Аналогично при k≥m: Объединяя результаты получим: Где: Теперь с помощью: Можно выписать решение для p0: И следовательно: Вероятность того что поступающее требование окажется в очереди задается равенством: Таким образом:.
26006. СМО с бесконечной очередью и частичной взаимопомощью для произвольных потоков. Граф, система уравнений, расчетные соотношения 35.06 KB
  Эта система в строгом смысле является саморегулируемой. Подходящей моделью для описания такой системы является процесс размножения и гибели при следующем выборе параметров: Система является эргодической.
26007. СМО с бесконечной очередью и полной взаимопомощью для пуассоновских потоков. Граф, система уравнений, расчетные соотношения 32.91 KB
  Каждое вновь поступившее требование подается на свой отдельный обслуживающий прибор однако если требование поступает в момент когда все приборы заняты то оно теряется.