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

84968. Обговорення можливостей і демонстрація режимів комп’ютера. Гра “Стрільці по яблуках” 131.78 KB
  Дати уявлення про використання комп’ютера в побутовій сфері. Познайомити з маніпулятором “миша”, вчити дітей керувати подіями за допомогою миші. Розвивати логічне мислення, збагачувати мовлення учнів словами: “миша”, “стрілка-вказівник”, “килимок”. Розвивати загальний кругозір учнів, дрібну моторику руки...
84969. Застосування комп’ютера у різних сферах діяльності 59.72 KB
  Ознайомити учнів з можливостями застосування комп’ютера у різних сферах діяльності. Повторити правила техніки безпеки. Закріплювати уміння працювати з клавіатурою, використовуючи клавіші “Space” (пропуск)...
84970. Складові частини комп’ютера. Призначення окремих блоків комп’ютера (клавіатура, миша, монітор, системний блок, принтер). Програма “Лісова галявина” 166.5 KB
  Ознайомлення учнів з складовими частинами комп’ютера. Відпрацювання практичних навичок роботи на комп’ютері. Формування навичок роботи з мишею, зокрема знайомство з операцією “перетягни й кинь”. Розвиток просторової уяви, пам’яті, логічного мислення, спостережливості. Виховання культури навчальної праці при роботі з комп’ютером.
84971. Істинні та хибні висловлювання. Приклади логічних умов у повсякденному житті. Програма “Мильні бульки” 162.15 KB
  Розкриття змісту поняття “істинні та хибні висловлювання”, розрізнення їх; Ознайомлення з прийомом роботи з мишею – подвійним щигликом; Розвиток логічного мислення учнів, уваги, пам’яті. Закріплення правил поводження у комп’ютерному класі.
84972. Розвиток логічного мислення і математичних здібностей. “Розбірні малюнки” 118.93 KB
  Формування умінь роботи з комп’ютером, користування мишею. Розвиток уваги, логічного мислення, просторової уяви, пам’яті. Виховання цікавості до інформатики, інформаційної культури.
84973. Короткі історичні відомості про старовинні обчислювальні прилади. Програма “Космодром” 203.18 KB
  Як потрібно заходити до компютерного класу Поведінка дітей в компютерному класі. Коли можна розпочинати роботу за компютером На якій відстані повинні сидіти діти за компютером Що потрібно робити по закінченню роботи в компютерному класі ІІІ. Які дії можна виконувати за допомогою компютерної миші ІV.
84974. Знайомство з обчислювальними приладами і прототипами ЕОМ. Програма “Слово в лабіринті” 93.92 KB
  Ознайомлення учнів з обчислювальними приладами і прототипами ЕОМ. Розвиток пізнавальних інтересів учнів, логічного мислення, просторової уяви. Виховання толерантності при роботі парами, культуру користування ЕОМ.
84975. З історії створення ЕОМ. Програма “Кубики із складами” 149.5 KB
  Розширення знань дітей про історію створення ЕОМ; Ознайомлення з програмою “Кубики із складами”; Відпрацювання навиків роботи з маніпулятором – мишею, зокрема перетягування об’єктів, використовуючи ліву кнопку “миші” (не відпускаючи її); Розвиток логічного мислення, мовлення, пам’яті, уваги...
84976. Робочий стіл. Піктограми. Основні компоненти робочого столу. Панель задач. Програма “Розгорни серветку” 144.3 KB
  Основні компоненти робочого столу. Ознайомлення учнів із робочим столом компютера з піктограмами панеллю задач. Компютер зразки піктограм роздатковий матеріал. Повторення правил безпечної поведінки у компютерному класі роботі з компютером.