Порядок выполнения работы

Задание 1: Измерение периода, логарифмического декремента и параметров L, C, R колебательного контура.

1. На генераторе Г6-43 установить:

- режим работы: гармонические колебания;

- диапазон частот: 1К;

- аттенюатор: 0;

- амплитуду сигнала: ≈3 В;

- частоту (ручкой плавной регулировки): 150 Гц.

2. На блоке преобразователя импульсов (ПИ) ФПЭ-08 нажать кнопку “ “ и правую клавишу “Скважность грубо”. Ручку “Скважность точно” установить в среднее положение.

3. На магазине сопротивлений установить сопротивление R_маг.=100 Ом.

4. На осциллографе С1-150 установить:

- ручку развёртки «время/дел» в положение 1;

- ручку усилителя «вольт/дел» в положение 1 В;

- нажать кнопку .

5. Подать напряжение на схему: включить источник питания ИП, генератор PQ, осциллограф PO.

6. Воздействуя на ручки развертки и усилителя осциллографа, получить на его экране полную кривую затухающих колебаний и зарисовать ее.

7. Измерить расстояния d, d ₁ и вычислить период колебаний по (18.27).

8. Измерить амплитуды колебаний U₁, U₂, U₃ (рис.18.6) и по формулам (18.22), (18.23) вычислить логарифмический декремент затухания l. По формуле (18.24) определить коэффициент затухания b.

9. Результаты измерений занести в таблицу 18.1.

10. По формуле (18.18) рассчитать добротность Q. Результаты записать в таблицу 18.2.

11. Выполнить измерения и расчеты по пунктам 7-10 для сопротивлений: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 900 Ом.

12. Построить график зависимости логарифмического декремента затухания l от сопротивления магазина R_маг. (рис. 18.7). По графику определить R_кат., экстраполируя график к l=0. Записать в таблицу 18.2.

13. Используя полученное значение R_кат, вычислить индуктивность L в каждом опыте по формуле (18.25) и рассчитать среднее значение L_ср..

14. Используя полученные в пункте 6 значения периода Т, рассчитать в каждом опыте емкость C по формуле (18.26); найти среднюю величину C_ср.. Все полученные данные записать в таблицу 18.1.

Таблица 18.1

R_маг, Ом

ν, Гц

d, дел

d₁, дел

Т, с

U₁, дел

U₂, дел

U₃, дел

b, с^-1

R=R_кат.+R_маг., Ом

L, Гн

C, Ф

Средн.

Таблица 18.2

R_кат., Ом	R_маг.кр., опыт, Ом	R_маг.кр., теор., Ом	Q

15. Опытным путем подобрать на магазине сопротивлений МС такое значение критического сопротивления R_маг.кр., при котором в контуре будет наблюдаться апериодический процесс (рис. 18.8). Сравнить экспериментальное значение R_маг.крс величиной, полученной из условия :

16. Все полученные данные записать в таблицу 18.2.

Задание 2. Исследование фазовых кривых.

Для наблюдения на экране фазовой кривой на вертикально отклоняющие пластины осциллографа подают напряжение с обкладок конденсатора, а на горизонтально отклоняющие пластины – напряжение U с клемм магазина сопротивлений R_маг, пропорциональное току: . Таким образом, на экране осциллографа изображается зависимость напряжения U на обкладках конденсатора от тока I в контуре.

1. Установить на магазине сопротивлений МС сопротивление 100 Ом, на звуковом генераторе – частоту 100 Гц.

2. Включить осциллограф. Нажать кнопку «X-Y». Получить на экране фазовую кривую (рис. 18.4). Установить картину в центре экрана. Зарисовать фазовую кривую.

3. Непосредственно на фазовой кривой измерить значения напряжения и тока, отличающиеся по времени на период колебаний. Для этого определить расстояние от центра координат 0 фазовой плоскости до точек пересечения спирали с осями напряжения U и тока I (см. рис. 18.4). Вычислить логарифмические декременты затухания λ для напряжения и тока по (18.22), (18.22а). Измерения выполнить по всем виткам фазовой кривой. Результаты измерений занести в таблицу 18.3.

4. Повторить измерения по пунктам 3, 4 при значения сопротивления магазина R_маг. 200, 300, 400, 500, 600, 700, 900 Ом.

5. Постепенно увеличивая R_маг., получить апериодический процесс в колебательном контуре. Зарисовать апериодический процесс и его фазовую кривую.

Таблица 18.3

R_маг, Ом U₁, дел U₂, дел U₃, дел λ I₁, дел I₂ дел I₃ дел λ

По напряжению По току

Контрольные вопросы

1. Что такое колебательный контур?

2. Нарисуйте схему последовательного колебательного контура.

3. Объясните механизм возникновения электромагнитных колебаний в колебательном контуре.

4. Получите дифференциальное уравнение затухающий колебаний и запишите его решение.

5. Нарисуйте график затухающих колебаний. По какому закону уменьшается амплитуда затухающих колебаний?

6. Дайте определение коэффициента затухания, собственной частоты колебаний контура, декремента и логарифмического декремента затухания.

7. Дайте определение добротности. В чем заключается ее физический смысл?

8. При каких условиях в колебательном контуре возникает апериодический процесс?

9. Сформулируйте понятия фазовой плоскости и фазовой кривой.

10. Нарисуйте фазовые кривые для затухающего колебательного и апериодического процессов в колебательном контуре.

Используемая литература

[1] § 28.1;

[2] § 19.6;

[3] § 3.8;

[4] т.2, § 90;

[5] § 146.

Лабораторная работа 2-19