Лабораторная работа по курсу "Общая физика" изучение затухающих электромагнитных колебаний
Значение активного сопротивления контура
Значение активного сопротивления контураR |
Номер измеряемой амплитуды n |
Значение амплитуды Un, v. | ||||
|
Значение логариф-мического декремента затухания |
Среднее значение |
|
Период затухающих колебаний , с | |||
|
R=RX |
1 |
0,8090 |
------- |
0,196
|
0 |
0,0009856 |
|
|
2 |
0,6780 |
0,177 |
0,177 | ||
|
|
3 |
0,5590 |
0,193 |
0,370 | ||
|
|
4 |
0,4520 |
0,212 |
0,582 | ||
|
|
5 |
0,3690 |
0,203 |
0,785 | ||
|
R=RX+RP1 |
1 |
0,5620 |
------- |
0,551
|
0 |
0,0009702 |
|
|
2 |
0,3140 |
0,582 |
0,582 | ||
|
|
3 |
0,1670 |
0,631 |
1,214 | ||
|
|
4 |
0,0952 |
0,562 |
1,776 | ||
|
|
5 |
0,0619 |
0,430 |
2,206 |
Вычисляем значения логарифмического декремента затухания Q по формуле (3.1)
для R = Rx
для R = Rx + RP1
Найдем средние значение величины
для R = Rx
< > для R = Rx + RP1
Вычислим
для R = Rx
для R = Rx + RP1
Рис.4.1 График функции lnU0/U=f(nT) для R=Rх и lnU0/U=f(nT) для R=Rх+ RP1
По формуле (3.2) рассчитываем коэффициенты затухания:
По формуле (3.3) находим величину индуктивности контура:
По формуле (3.4) рассчитаем суммарное активное сопротивление проводников:
По формулам (3.5) и (3.6), учитывая что в контуре используется конденсатор С=0,047 мкФ, вычислим собственную частоту контура и частоту затухающих колебаний:
По формуле (3.7) определим период для двух значений сопротивления R1 и R2 :
Отличия в процентах измеренных и вычисленных значений периодов
По формуле (3.8) определим критическое сопротивление:
По формуле (3.9) вычислим добротность контура:
для R = Rx
для R = Rx + RP1
5. ВЫВОДЫ
В результате проделанной работы, была изучена работа колебательного контура и определены основные характеристики свободных затухающих колебаний.
В работе были рассчитаны значения параметров контура для случаев R = R1 и R =R2:
- значение логарифмического декремента контура:
1 = 0,196, 2 = 0,551 ;
- значение коэффициент затухания:
δ1 = 199,117 с-1 , δ2 = 568,439 с-1;
- величина индуктивности контура:
L = 0,54 Гн ;
- суммарное активное сопротивление проводников:
Rx =215,05 Ом ;
- собственная частота контура:
ω0 = 6277rad/c;
- частота свободных затухающих колебаний:
ω1 = 6247rad/c, ω2 = 6251rad/c;
- расчетное значение периода колебаний:
T1p = 0,001001с ; T2p =0,0010046с ; - при сравнении с измеренными значениями, убедились что значения находятся в пределах приборной погрешности.
- оценено значение Rкр = 6779 Ом.
- величина добротности колебательного контура:
Q1 = 15,762 ; Q2 = 5,511
При исследовании влияния величины активного сопротивления контура на характер колебаний выяснилось, что величина амплитуды колебаний во времени изменяется (уменьшается) быстрее при увеличении активного сопротивления контура.
Нам удалось построить графики линеаризованной зависимости для двух различных значений активного сопротивления контура и проходящих через экспериментальные точки. Мы убедились в справедливости экспоненциального закона убывания амплитуды со временем.
Расчетные значения периодов затухающих колебаний (условных) для двух значений активного сопротивления контура оказались равны измеренным значениям периодов для соответствующих активных сопротивлений.
6. ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
6.1. Какова цель работы? Дайте определение понятиям «затухающие колебания», «свободные колебания».
Целью данной работы является изучение работы колебательного контура, свободных затухающих электромагнитных колебаний и их характеристик.
Свободные колебания - это колебания, которые возникают в системе под действием внутренних сил, после того как система была выведена из положения устойчивого равновесия. В реальной жизни все свободные колебания являются затухающими.
Затухающие колебания - это колебания, энергия которых уменьшается с течением времени по экспоненциальному закону. Они характеризуются тем, что амплитуда колебаний является убывающей функцией. Время, за которое амплитуда колебаний уменьшается в e = 2,7 раза, называется временем затухания. Оно равно τ = 2L / R.
6.2.Какие колебания называются периодическими и являются ли затухающие колебания периодическими?
Колебания называются периодическими, если значения физических величин, изменяющихся в процессе колебаний, повторяются через равные промежутки времени. В противном случае колебания называются апериодическими. Затухающие колебания не являются периодическими, т.к. максимальное значение колеблющейся величины , достигаемое в некоторый момент времени, в последующем никогда не повторяется.
6.3. С помощью, какой системы можно получить свободные электромагнитные колебания? Свободные электромагнитные колебания можно получить, используя колебательный контур, который представляет собой замкнутую цепь, состоящую из последовательно соединенных конденсатора емкостью С, катушки индуктивности L и омического сопротивления R.
6.4. Изменение, каких физических величин осуществляется в контуре по колебательному закону? Изменение энергии электрического поля конденсатора, энергии магнитного поля катушки индуктивности, напряжений и токов на элементах контура.
6.5. Как возникают в контуре электромагнитные колебания? В начальный момент с помощью генератора одиночных импульсов конденсатор заряжается до некоторой разницы потенциалов на его обмотках. Если теперь генератор отключить, а конденсатор замкнуть на катушку с индуктивностью L, то начнется его разрядка и в катушке возникнет ток, что приводит к возникновению магнитного поля. Энергия конденсатора переходит в энергию магнитного поля катушки. Когда конденсатор разрядился ток в катушке не уменьшается, так как ему препятствует явление самоиндукции. Этот убывающий от максимального значения ток продолжает переносить заряды в том же направлении, перезаряжая конденсатор. В этот момент энергия магнитного поля катушки переходит в энергию электрического поля конденсатора. Затем начинает разряжаться конденсатор, при этом ток течет в обратном направлении, он возрастает пока конденсатор не разрядится полностью, затем убывает, но вследствие самоиндукции снова перезаряжается конденсатор и контур возвращается в исходное состояние.
жүктеу/скачать 338 Kb.
Достарыңызбен бөлісу:
