Указания по выполнению работы

1. Собрать схему (рис. 3).

Для этого:

а) вход на панели лабораторной установки соединить с входом электронного осциллографа;

б) гнездо напряжения развёртки подключить к гнезду "Выход" осциллографа;

в) вход "Земля" на панели лабораторной установки соединить с гнездом осциллографа;

2. Включить осциллограф и прогреть в течение 2-х минут.

3. Добиться на экране осциллографа устойчивой картины затухающих колебаний.

4. Изменяя индуктивность и ёмкость контура, пронаблюдать изменения периода колебаний.

5. Перенести картину затухающих колебаний в отчёт по лабораторной работе (рис. 4).

6. Измерить амплитуды колебаний U₁ и U₂, промежуток времени между которыми равен периоду, и вычислить логарифмический декремент затухания по формуле:

.

7. Вычислить коэффициент затухания по формуле

.

8. Определить добротность контура по теоретической формуле и из опыта:

, .

Примечание: значения R, L, C даны на установке.

9. Вычислить период колебаний из опытных данных и по теоретической формуле

, .

10. Найти абсолютную и относительную погрешности измерений по формулам:

DT = (T_теор. - Т_опыт.); DQ = (Q_теор. - Q_опыт.)

;

11. Результаты измерений и вычислений занести в табл. 1 и 2.

Таблица 1

№ п.п.	U1, В	U2, В	D	Qопыт.	Qтеор..	DQ	e, %

Таблица 2

№ п.п.		Топыт., с	Ттеор.., с	DТ, с	e, %

Задачи

1. Определить период и частоту собственных электромагнитных колебаний контура, если его индуктивность равна 1 мГн, а емкость 100 нФ.

2. Резонанс в колебательном контуре наступает при частоте 5,3 кГц. Определить индуктивность катушки, если емкость конденсатора 6 мкФ.

3. На какой диапазон длин волн можно настроить колебательный контур, если его индуктивность равна 2 мГн, а емкость может меняться от 69 пФ до 533 пФ.

4. Колебательный контур содержит конденсатор емкостью 0,5 нФ и катушку индуктивностью 0,4 мГн. Определить длину волны излучения генерируемого контуром.

5. Электромагнитные колебания в закрытом контуром затухающие потому, что…

Ответы: а)…энергия колебательного контура сосредоточена в электрическом поле конденсатора; б)…энергия колебательного контура сосредоточена в магнитном поле катушки индуктивности; в)…сообщенная ему энергия расходуется на работу по преодолению активного сопротивлению контура и не пополняется; г)… энергия колебательного контура постоянно и равна сумме энергии электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки; д) нет ответа.

Контрольные вопросы

1. Какие колебания называются гармоническими?

2. Записать уравнение свободных незатухающих электрических колебаний и его решение.

3. Вывести уравнение затухающих электрических колебаний, записать его решение, начертить график.

4. Записать формулу затухающих колебаний в колебательном контуре.

5. Являются ли затухающие колебания гармоническими?

6. Пояснить физический смысл коэффициента затухания, логарифмического декремента затухания и добротности колебательного контура.

7. Записать по каким формулам в работе определяются: d, D, T, Q и вывести единицы их измерения.

Литература

1. Савельев И. В. Курс общей физики. М.: Наука. Т.2, 1982. § 90.

2. Трофимова Т. И. Курс физики. М.: Высшая школа. 2002, § 146.

3. Бондарев Б. В., Калашников Н. П., Спирин Г. Г. Курс общей физики. М.: Высшая школа. 2003, кн. 2. § 9.2.

Лабораторная работа № 2.19

Электромагнитные колебания в колебательном контуре

Приборы и принадлежности: генератор сантиметровых волн, приемник

излучения, микроамперметр, блок питания.

Цель работы: измерить длину плоскополяризованной

электромагнитной волны.

Краткая теория

Цепь, состоящая из конденсатора С и катушки индуктивности L, называется колебательным контуром (рис. 1).

Если конденсатор зарядить и замкнуть ключ К, то через катушку L потечет разрядный ток. Одновременно вкатушке появится э.д.с. индукции, противодействующая нарастанию тока (по закону Ленца). Электрическое поле конденсатора, создаваемое его зарядами, совершает работу против э.д.с. индукции, и в результате электрическая энергия конденсатора будет превращаться в энергию магнитного тока, который возникает в катушке. В момент полной разрядки конденсатора э.д.с. индукции будет равна нулю и вся энергия конденсатора сосредоточится в магнитном поле тока. Далее ток из разрядного превращается в зарядный, конденсатор вновь начинает заряжаться вследствие того, что э.д.с. индукции будет поддерживать уменьшающийся ток. При этом э.д.с. индукции совершает работу против напряжения на конденсаторе – происходит переход энергии магнитного поля катушки в энергию электрического поля конденсатора. В конце этого процесса ток опять станет равным нулю. Конденсатор перезарядится. В следующее мгновение конденсатор опять начнет разряжаться и в контуре появиться ток, но противоположного направления. Процесс снова повторится.

Электромагнитные колебания, возникшие в контуре, являются гармоническими. Период таких колебаний выражается формулой Томпсона

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: