Файл: Лабораторная работа по курсу "Общая физика" изучение затухающих электромагнитных колебаний.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.05.2024
Просмотров: 13
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
,
2.
2·
=1.972
,
3.
3· =2.958 ,
4.
4· =3.944 ,
5.
5· =4.93 .
При
:
1.
1·
=0.988
,
2. 2· =1.976 ,
3. 3· =2.964 ,
4. 4· =3.952 ,
5. 5· =4.94
.
Построим графики зависимостей
для 
(Рис. 1) и (Рис. 2) в отдельности. Для построения графика занесем данные о точках графиков в таблицу №2.
Таблица №2
Рис. 1
Рис. 2
Определим для каждого из графиков коэффициент затухания по формуле 3.4:
Для рис. 1:
Для рис. 2:
Теперь нам надо найти индуктивность L и суммарное активное сопротивление Rx. Находим их из формул для коэффициента затухания:
, 
.
.
Теперь рассчитаем Rx по формуле :
.
Теперь рассчитаем собственную частоту контура по формуле 3.5 (учитывая, что С=0.04 мкФ):
Теперь найдем частоту затухающих колебаний контура по формуле 3.6:
При :
При :
Рассчитаем по формуле 3.7 период колебаний:
При :
При :
Теперь рассчитаем по формуле 3.8 критическое сопротивление:
.
Рассчитаем значение добротности контура по формуле 3.9:
При :
При :
.
5. ВЫВОДЫ
В результате проделанной работы, мы изучили работу колебательного контура и определили основные характеристики свободных затухающих колебаний, а также убедились в справедливости экспоненциального закона убывания амплитуды со временем, так как построили линеаризованные графики зависимости
для двух значений активного сопротивления контура и определили из них коэффициенты затухания, равные 129с-1 и 454с-1. Также мы рассчитали: индуктивность (
),собственную частоту контура (
), частоты затухающих колебаний контура (
), периоды колебаний (
), критическое сопротивление (
), добротность контура (
).
6.1. Какова цель работы?
Изучение работы колебательного контура и основных характеристик затухающих колебаний; исследование влияния активного сопротивления контура на характер затухания колебаний и проверка справедливости экспоненциального закона убывания амплитуды со временем.
6.2. С помощью, какой системы можно получить свободные электромагнитные колебания?
С помощью колебательного контура.
6.3. К изменению, каких характеристик колебаний приведет увеличение активного сопротивления в колебательном контуре?
К изменению коэффициента затухания, частоты свободных затухающих колебаний, периода колебаний, добротности контура, логарифмического декремента затухания
6.4. Какое, условие необходимо выполнить при подборе элементов (R, L, С) для колебательного контура, чтобы изменение напряжения на предварительно заряженном конденсаторе осуществлялось по колебательному закону ?
, или 
, где 
– критическое сопротивление, при котором процесс становится апериодическим.
6.5. Каким образом в данной работе подтверждается правильность вывода об экспоненциальном уменьшении амплитуды напряжения со временем?
Правильность вывода об экспоненциальном уменьшении амплитуды со временем подтверждается построением линейных графиков зависимости .
6.6. Как в данной работе определяется коэффициент затухания?
Коэффициент затухания определяется из графика, как угловой коэффициент прямой, т.е.
.
6.7. Какими параметрами контура определяется частота собственных колебаний?
Индуктивностью L и ёмкостью C.
6.8. Как соотносится между собой частота собственных колебаний контура и частота затухающих колебаний?
6.9. 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.
6.10. Как образуются в контуре электромагнитные колебания?
В начальный момент времени с помощью генератора одиночных импульсов конденсатор заряжается до некоторой разности потенциалов Uна его обкладках. При этом обкладкам конденсатора сообщен заряд ± q. Энергия электрического поля конденсатора We - CU2/2.Если теперь генератор отключить, а конденсатор замкнуть на катушку с индуктивностью L то начнется его разрядка и в катушке возникнет ток. Этот возрастающий от нуля ток приводит к возникновению магнитного поля. Следовательно, энергия электрического поля между обкладками конденсатора постепенно переходит в энергию магнитного поля катушки. Когда полностью разрядился конденсатор, то, казалось бы, ток в катушке должен прекратиться. Но уменьшению тока в катушке препятствует явление самоиндукции, поддерживающее ток в прежнем направлении. Этот убывающий ток продолжает переносить заряды от одной обкладки конденсатора к другой в том же направлении и перезаряжает конденсатор. Перезарядка заканчивается, когда ток становится равным нулю. В этот момент энергия магнитного поля катушки переходит в энергию электрического поля конденсатора. В следующий момент начинает разряжаться конденсатор, при этом ток течет в обратном направлении.
Разрядный ток возрастает, пока конденсатор не разрядится полностью, а затем убывает, но вследствие явления самоиндукции снова перезаряжается конденсатор и контур возвращается в исходное состояние. Этим завершается один период колебаний в контуре
2.
2· =1.972 ,3.
3· =2.958 ,4.
4· =3.944 ,5.
5· =4.93 .При
:1.
1· =0.988 ,2.
2· =1.976 ,3.
3· =2.964 ,4.
4· =3.952 ,5.
5· =4.94
.
Построим графики зависимостей
для (Рис. 1) и (Рис. 2) в отдельности. Для построения графика занесем данные о точках графиков в таблицу №2.Таблица №2
| |  |  , с |
| При | 0,127 0,255 0,3798 0,507 0,6355 | 0.986·10-3 1.972·10-3 2.958·10-3 3.944·10-3 4.93·10-3 |
 | 0,446 0,896 1,337 1,789 2,231 | 0.988·10-3 1.976·10-3 2.964·10-3 3.952·10-3 4.94·10-3 |
Рис. 1
Рис. 2
Определим для каждого из графиков коэффициент затухания по формуле 3.4:
Для рис. 1:
Для рис. 2:
Теперь нам надо найти индуктивность L и суммарное активное сопротивление Rx. Находим их из формул для коэффициента затухания:
, . .Теперь рассчитаем Rx по формуле
: .Теперь рассчитаем собственную частоту контура по формуле 3.5 (учитывая, что С=0.04 мкФ):
Теперь найдем частоту затухающих колебаний контура по формуле 3.6:
При
: При
: Рассчитаем по формуле 3.7 период колебаний:
При
: При
: Теперь рассчитаем по формуле 3.8 критическое сопротивление:
.Рассчитаем значение добротности контура по формуле 3.9:
При
: При
: .5. ВЫВОДЫ
В результате проделанной работы, мы изучили работу колебательного контура и определили основные характеристики свободных затухающих колебаний, а также убедились в справедливости экспоненциального закона убывания амплитуды со временем, так как построили линеаризованные графики зависимости
для двух значений активного сопротивления контура и определили из них коэффициенты затухания, равные 129с-1 и 454с-1. Также мы рассчитали: индуктивность ( ),собственную частоту контура ( ), частоты затухающих колебаний контура ( ), периоды колебаний (
), критическое сопротивление ( ), добротность контура ( ).-
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
6.1. Какова цель работы?
Изучение работы колебательного контура и основных характеристик затухающих колебаний; исследование влияния активного сопротивления контура на характер затухания колебаний и проверка справедливости экспоненциального закона убывания амплитуды со временем.
6.2. С помощью, какой системы можно получить свободные электромагнитные колебания?
С помощью колебательного контура.
6.3. К изменению, каких характеристик колебаний приведет увеличение активного сопротивления в колебательном контуре?
К изменению коэффициента затухания, частоты свободных затухающих колебаний, периода колебаний, добротности контура, логарифмического декремента затухания
6.4. Какое, условие необходимо выполнить при подборе элементов (R, L, С) для колебательного контура, чтобы изменение напряжения на предварительно заряженном конденсаторе осуществлялось по колебательному закону ?
, или , где – критическое сопротивление, при котором процесс становится апериодическим.6.5. Каким образом в данной работе подтверждается правильность вывода об экспоненциальном уменьшении амплитуды напряжения со временем?
Правильность вывода об экспоненциальном уменьшении амплитуды со временем подтверждается построением линейных графиков зависимости
.6.6. Как в данной работе определяется коэффициент затухания?
Коэффициент затухания определяется из графика, как угловой коэффициент прямой, т.е.
. 6.7. Какими параметрами контура определяется частота собственных колебаний?
Индуктивностью L и ёмкостью C.
6.8. Как соотносится между собой частота собственных колебаний контура и частота затухающих колебаний?
6.9. 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.
6.10. Как образуются в контуре электромагнитные колебания?
В начальный момент времени с помощью генератора одиночных импульсов конденсатор заряжается до некоторой разности потенциалов Uна его обкладках. При этом обкладкам конденсатора сообщен заряд ± q. Энергия электрического поля конденсатора We - CU2/2.Если теперь генератор отключить, а конденсатор замкнуть на катушку с индуктивностью L то начнется его разрядка и в катушке возникнет ток. Этот возрастающий от нуля ток приводит к возникновению магнитного поля. Следовательно, энергия электрического поля между обкладками конденсатора постепенно переходит в энергию магнитного поля катушки. Когда полностью разрядился конденсатор, то, казалось бы, ток в катушке должен прекратиться. Но уменьшению тока в катушке препятствует явление самоиндукции, поддерживающее ток в прежнем направлении. Этот убывающий ток продолжает переносить заряды от одной обкладки конденсатора к другой в том же направлении и перезаряжает конденсатор. Перезарядка заканчивается, когда ток становится равным нулю. В этот момент энергия магнитного поля катушки переходит в энергию электрического поля конденсатора. В следующий момент начинает разряжаться конденсатор, при этом ток течет в обратном направлении.
Разрядный ток возрастает, пока конденсатор не разрядится полностью, а затем убывает, но вследствие явления самоиндукции снова перезаряжается конденсатор и контур возвращается в исходное состояние. Этим завершается один период колебаний в контуре
