Контрольные вопросы

1. Дайте определение элементам земного магнетизма.

2. Сформулируйте закон Био-Савара-Лапласа.

3. Объясните принцип суперпозиции магнитных полей. Где он используется в работе?

4. Чему равны напряженность и индукция магнитного поля в центре кругового тока.

5. Как выглядит магнитное поле катушки?

6. В каких единицах измеряется напряженность магнитного поля в системах СИ и СГСМ? Какая связь между ними?

7. Что такое поток магнитной индукции катушки?

8. Объясните устройство и принцип действия тангенс - гальванометра и укажите, для каких практических целей он применяется.

9. Почему измерения наиболее точны при углах отклонения близких к 45º?

Литература

1. И.В. Савельев, Курс общей физики, т.2;

2. Б.М. Яворский, Курс физики, т.2;

3. Н.Н. Евграфова, В.Л. Каган, Руководство к лабораторным работам по физике.

Лабораторная работа № 7

Исследование свободных колебаний в колебательном контуре

Принадлежности : лабораторный стенд с колебательным контуром, осциллограф.

Краткая теория

Колебательный контур- это замкнутая электрическая цепь, состоящая из катушки индуктивности (L) и конденсатора (С) (рис.1).

Рис. 1

Активное сопротивление (R) специально не включают в контур, но оно всегда присутствует и состоит из сопротивления проводов и эквивалентно потерям энергии в контуре. Если любым способом (например, зарядив конденсатор) запасти энергию в контуре и затем отключить контур от источников, то конденсатор начнет разряжаться. Изменяющийся ток разряда вызывает появление в катушке ЭДС самоиндукции, которая (по правилу Ленца) будет поддерживать ток разряда. Вследствие этого конденсатор не только разрядится до нуля, но и перезарядится. После чего процесс разряда повторяется в противоположном направлении.

Электромагнитные колебания - процесс периодического изменения заряда на конденсаторе, а, следовательно, и тока в контуре; он осуществляется за счет перехода энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки и наоборот. При этом часть энергии этого колебательного процесса выделяется на сопротивлении в виде джоулева тепла, что и приводит к постепенному уменьшению запасенной энергии, заряда конденсатора и тока в контуре. Такие колебания называются затухающими.

На основании II закона Кирхгофа для рассматриваемого контура можно записать:

или

= 0

(1)

Здесь:- напряжение на элементах контураL, R и C соответственно; I - ток в контуре; q - заряд конденсатора.

Решением этого уравнения будет выражение:

(2)

Графически эта зависимость представлена на рис. 2:

Рис. 2

При R = 0 колебания будут незатухающими, а

(формула Томсона)

(3)

Здесь: ω₀ и Т₀ - частота и период свободных колебаний.

В реальном контуре величина называетсякоэффициентом затуханий. Амплитуда тока экспоненциально убывает во времени.

Логарифм отношения двух соседних амплитуд, разделенных во времени периодом колебаний, называется логарифмическим декрементом затухания () (рис. 2):

(4)

Добротность контура определяется с помощью соотношения:

(5)

Цель работы: изучение затухающих колебаний тока в контуре на экране осциллографа, определение периода и логарифмического декремента затухания колебаний.