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

8 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

36455. ТАКТИКО-СПЕЦІАЛЬНА ПІДГОТОВКА 14.51 MB
  Основні завдання звязку. Засоби та види звязку. Основні вимоги до звязку. Основними задачами зв'язку є: забезпечення стійкого зв'язку з вищим штабом та своєчасного приймання сигналів бойового управління; забезпечення управління підлеглими військами в будь яких умовах обстановки; забезпечення передач i сигналів та своєчасне попередження та повідомлення військ про безпосередню загрозу застосування противником ЗМЗ та повітряного противника; забезпечення обміну інформацією між взаємодіючими зєднаннями частинами підрозділами;...
36456. Основные характеристики и достижения Древнего Рима 38 KB
  переход от патриархального к классическому рабству на территории Италии произошел в греческих городахколониях Южной Италии и Сицилии. Сельское хозяйство Италии переживало подъем. Одним из важных показателей прогресса в сельском хозяйстве Италии является выделение новых отраслей: животноводства и приусадебного птицеводства. Скот и птицу разводили в Италии с незапамятных времен но лишь во III вв.
36457. Основные пути перехода античных обществ к феодализму 34 KB
  Византийский путь. Итальянский путь. ЗФранцузский путь Фр. Самый быстрый путь из которого возникли госва Европы Скандинавскорусский путь.
36458. Переход античных обществ к феодализму (один из вариантов на историческом примере) 26.5 KB
  Римская империя = Византия Как и любой переход между цивилизациями данный переход проходил в четыре этапа. Однако неравномерность развития регионов мира приводила к большим различиям в развитии процесса переходного периода. Однако латентный этап перехода начался раннее сформировав ряд важных тенденций ставших впоследствии элементами феодальной цивилизации. Переход по византийскому пути был наименее болезненным но проходило очень медленно.
36459. Основные особенности и достижения Византии 27.5 KB
  Большая роль городов. Высокая роль государства в экономич. Основные достижения: 1 большая роль городов 2развитие торговли 3Высокая роль государства в экономике 4развитие архитектуры 5 использование религии в политических целях 6культурная экспансия 7развита централизация 8социальная мобильность 9Византии удавалось сдерживать натиск с Востока 10 Система подготовки кадров 11иерархическая система правления.
36460. Особенности экономического строя государств феодальной цивилизации на историческом примере 31 KB
  Крупное независимое землевладение значительный слой мелких земельных собственников и крестьянские общины вот что лежало в основе византийской экономики. Наступал период преобладания семейной общины. К 6 веку была утрачена социальная почва для укрепления мелкого крестьянства что привело к ослаблению деревни упадку земельной собственности городской общины античная традиция и последующему кризису мелких городов конец V в.
36461. Особенности политического устройства государств феодальной цивилизации на историческом примере 43 KB
  примере Византийская империя: Всю тысячелетнюю историю Византии можно условно разделить на три периода : 1. появление и развитие феодализма в Византии. Фактически же и история Византии как самостоятельного государства и история Византийской цивилизации началась в 395 г. Кроме того военностратегическое положение Константинополя обеспечивало Византии господство над проливами.
36462. Утрата античных знаний, упадок культуры 36 KB
  Главное достижение: смогли не только сохранить достижения античной науки но и соединить ее с восточными познаниями. Леонардо Пизанский непопулярные не прошли лицензию у Церкви науки изучал восточные науки арабские и инд. Однако несмотря на протест церкви непопулярные науки продолжали развиваться т. В середине 15 века происходит научная революция сутью которой было избавление науки от гнета католических догмат.
36463. Трансформация и дробление религиозных течений как признак кризиса феодальной цивилизации 39.5 KB
  Признаки упадка церкви: коррупция и неравенство в церковной иерархии церкви. Их суть: нельзя отпускать грехи без покаяния оно требует внутренней работы а не просто оплаты раскаивающийся получает прощение от Бога а не от церкви лучше совершить доброе деяние чем откупаться богатство церкви в священном писании а не в золоте и добрых делах. Лютер получил значительную поддержку но в каталической церкви дело сначала показалось незначительным когда в 1520 году Папа отлучил Лютера от церкви его многочисленные сторонники сожгли...