Контрольные вопросы

1. Что такое колебательный контур?

2. Какие колебания называются свободными?

3. Записать дифференциальное уравнение для контура без внешней эдс. Какие решения оно имеет? Нарисовать графики.

4. Записать выражение частоты, периода и амплитуды затухающих колебаний для заряда на обкладках конденсатора.

5. Дать определение логарифмического декремента колебаний и добротности контура. Привести формулы для и Q.

6. Написать условие для апериодического разряда конденсатора и выражение для критического сопротивления.

1.2. Лабораторная работа № 11

Изучение вынужденных колебаний и явления резонанса в колебательном контуре

Цель работы

1. Изучить теорию вынужденных колебаний.

2. Получить экспериментально резонансные кривые при разных параметрах контура.

3. Измерить и рассчитать теоретически добротность контура,

4. Проследить как меняется добротность от параметров контура.

I.3.I. Методика измерений

Собрать схему по рис. 10. Вольтметр V3 подключается только при определенном задании.

Рис.10. Схема для наблюдения вынужденных колебаний.

Приборы:

ЗГ - звуковой генератор

L - Катушка индуктивности

R - магазин сопротивлений

C - магазин емкостей

V₁,V₂ - вольтметры Ф 584

V₃ - вольтметр В7-27

Измерение тока осуществляется вольтметром, подключенным к части омического сопротивления R, которое входит в колебательный контур. Так как сопротивление вольтметра достаточно велико, можно считать что .

Получить у преподавателя одно из заданий и приступить к его выполнению.

Правила техники безопасности полностью соответствуют "Инструкции Ф-19 на безопасное выполнение работ в электрической лабораторий общего физического практикума"

Задание №1

1. Составить колебательный контур с параметрами С =0,04 мкФ, L=1 Гн.

2. Расчитать собственную частоту контура.

3. Поддерживая на выходе звукового генератора напряжение 0,5 В измерить зависимость U₀=f(V),где V - частота генератора, Uc -напряжение на емкости при сопротивлениях

R₁=R, R₂=500 Ом и R₃=1000 Ом, где R - активное сопротивление контура, а R_l - активное сопротивление катушки индуктивности.

Результаты занести в таблицу

4. Построить график зависимости для разных R.

5. Для всех трех контуров рассчитать добротность контура теоретически по (32) и экспериментально по амплитудам напряжений (56) и по полуширине кривой (62).

6. Для одного из контуров оценить погрешность добротности контура.

7. Оценить, на сколько должен быть сдвиг резонансной частоты для двух крайних случаев.

8. Сделать выводы.

Задание №2

(при выполнении этого задания вольтметр V₃ не понадобится)

Составить контур с параметрами С =0,09 мкФ, L=1 Гн.

Далее все согласно задания № I для контуров с сопротивлениями: R₁=R_L, R₂=300 Ом, R₃=1200 Ом. Напряжение на выходе звукового генератора E поддерживать 1 В.

Задание №3

1. Составить колебательный контур с параметрами С=0,8мкФ, L=1 Гн.

3. Рассчитать собственную частоту контура .

3. На вольтметр V₃ подать сигнал с части активного сопротивления R (для этого вольтметр V₃ подключить к клеммам "b" и "c" или "c" и "d" и курбелем, расположенным

между этими клеммами, поставить сопротивление 10-20 Ом).

Напряжение на выходе звукового генератора поддерживать 1 В.

4. Измерить по точкам резонансные кривые напряжения U_c=f(V) и резонансные кривые для тока U_r=f(V) при минимально возможном сопротивлении контура и при сопротивлении 1200 Ом.

5. Построить графики зависимости U_c=f(V) и i=f(V) (по две кривых на каждом графике).

6. Рассчитать добротность контура в двух случаях тремя способами: теоретически (32), экспериментально по амплитудам напряжений (56) и по полуширине кривой (63)

7. Для одного из контуров оценить погрешность добротности.

8. Сравнить графики между собой и сделать выводы по работе.

Задание №4

Составить колебательный контур с параметрами С=0,36 мкФ, L=1 Гн.

Далее все по заданию №3 для контуров с сопротивлением 200 Ом и 1500 Ом. Напряжение на выходе звукового генератора поддерживать 1 В.

Задание №5

Составить колебательный контур с параметрами L=1 Гн, R=300 Ом.

Далее все по заданию №3 для контуров с емкостями 0,05 мкФ и 0,45 мкФ.

Графики строить в координатах U_c=f( ) и i=f( )

Примечание. Преподаватель может изменить задание по своему усмотрению.