Описание установки. Элементы колебательного контура - катушка индуктивности Lи конденсатор С размещены на планшете модуля МОЗ (выводы катушки L находятся

Элементы колебательного контура - катушка индуктивности L и конденсатор С размещены на планшете модуля МОЗ (выводы катушки L находятся

-5-

в левом верхнем углу, а выводы конденсатора емкостью С = 100 нФ - в правом верхнем углу планшета. Там же расположен переходной конденсатор С_пер = 10 нФ). Резисторы R, сопротивлением 1, 10, 91 и 910 Ом также располагаются на планшете. Сигнал для возбуждения колебательного контура получают от генератора звуковой частоты, для чего переключатель формы сигнала переводят в положение генерации прямоугольных импульсов. Активное сопротивление катушки индуктивности L равно R_кат = 8 Ом, индуктивность катушки L = 3,8 мГн.

Рис.3

Порядок выполнения работы

Упражнение 1

1. Соберите электрическую цепь по схеме изображенной на рис. 3. Конденсаторы С_пер = 10 нФ и С = 100 нФ. В качестве индуктивности L используйте соленоид на планшете модуля МОЗ, индуктивность которого L = 3,8 мГн. Подключите внешнее активное сопротивление R₁ = 1 Ом (в табл. 1 занесите суммарное активное сопротивление колебательного контура R_акт = R₁ +R_кат). Включите питание звукового генератора и осциллографа. Установите частоту генератора f = 30 - 100 Гц, уровень сигнала - максимальный. Переключатель генератора развертки осциллографа установите в положение t = 0,2 мс/дел. Рукояткой "уровень" добейтесь устойчивой синхронизации изображения затухающих колебаний на экране осциллографа, при этом переключатель вида синхронизации осциллографа должен быть в "утопленном" положении, что соответствует внутренней синхронизации. Занесите множитель длительности развертки осциллографа t в табл. 1.

2. Перемещая изображение по экрану осциллографа добейтесь симметричного расположения кривой относительно сетки экрана.

3. Измерьте амплитуду первого и k - го колебания (например 10 - го).

-6-

Результат занесите в табл. 1.

4. Измерьте расстояние l в делениях шкалы осциллографа, приходящееся на k колебаний. Рассчитайте время t прохождения k колебаний и период затухающих колебаний Т.

5. Рассчитайте логарифмический декремент затухания q, воспользовавшись формулой (12) для k колебаний .

Таблица 1

№

Rакт (Ом)

a1 (дел)

Ak (дел)

k

l (дел)

t (мс/дел)

t=l×t (мс)

T=t/k (мс)

q

b

Rэфф (Ом)

Q

5. Рассчитайте по формулам (19) коэффициент затухания р, эффективное сопротивление R_эфф и добротность колебательного контура - Q. Заполните таблицу 1.

, , . (19)

6. Повторите измерения с другими резисторами R _i, включенными в колебательный контур (R₂ = 10 Ом, R₃ = 91+10 Ом, R₄ = 910+91+10 Ом).

Упражнение 2

1. Исключите внешнее активное сопротивление из колебательного контура. Введите в катушку алюминиевый сердечник.

2. Проведите измерения по пунктам 3-5 упражнения 1 с алюминиевым и другими сердечниками. Заполните табл. 2. При введении сердечника в катушку меняется ее индуктивность L, поэтому для расчета R _эфф необходимо

Таблица 2

№

материал сердечника

А1 (дел)

Аk (дел)

k

l (дел)

t (мс/дел)

t=l×t (мс)

T=t/k (мс)

L (мГн)

q

b

Rэфф (Ом)

Q

алюминий

латунь

сталь

феррит

-7-

использовать новое значение индуктивности, которое можно рассчитать по упрощенной формуле

. (20)

Контрольные вопросы

1. Вывести уравнение незатухающих электрических колебаний в колебательном контуре.

2. Вывести уравнение затухающих колебаний в колебательном контуре.

3. Параметры колебательного контура. Коэффициент затухания, логарифмический декремент затухания, время релаксации и добротность колебательного контура. Апериодическое затухание и критическое сопротивление контура.

4. Измерение параметров колебательного контура. Влияние активного сопротивления и сердечника катушки на колебательный контур.

5. Явление электромагнитной индукции и самоиндукции. Правило Ленца. Индуктивность длинного соленоида.

Список литературы

1. Савельев И. В. Курс физики. Т. 2. М.: Наука, 1989.

2. Трофимова Т. И. Курс физики. М.: Высшая школа, 1990.

3. Субботин Г. И. Физический практикум. Электричество и магнетизм. Пермь. Перм. ун-т. 2002.

4. Бачева Н. Ю. и др. Общая физика. Часть 3. Электричество и магнетизм: Лаборат. практикум. ПГТУ, 2001.

Дата добавления: 2015-07-02