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

10 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

44693. Механические характеристики исполнительных механизмов. Установившиеся режимы 122.64 KB
  Нормальная безаварийная работа двигателя возможна только тогда, когда его действительный режим работы не превышает условий номинального режима. Для работы в номинальном режиме электродвигатель построен заводом изготовителем.
44694. Передача механической энергии при подъёме и спуске груза 99.14 KB
  При подъёме груза двигатель развивает мощность, которая затрачивается на преодоление сопротивления статического момента механизма. Часть мощности двигателя передаётся рабочему органу механизма
44696. Депарафинизация масляного сырья кристаллизацией из растворов 22.09 KB
  В настоящее время в качестве растворителя применяют также высшие кетоны – метилизобутилкетон, метилизопропилкетон и др. Высшие кетоны не требуют добавления в растворитель толуола.
44700. Особенности Экспорта 418.5 KB
  Экспорт Схемы в Графический Файл и Текстовый файл Профессиональный уровень Изготовителя Образца позволяет Вам экспортировать вашу диаграмму образца в следующие типы графических изображений: BMP JPEG TIFF RGB CMYK и 8 битов полутоновый GIF PCX WMF EMF и EPS 8 битов полутоновых растровых только. Информация вашей схемы может экспортироваться в Формат RTF RTF файл. Это откроет Мастер Экспорта схемы который будет вести Вас через процесс экспорта.