Экспериментальная часть работы

Приборы и оборудование:

PQ – генератор звуковых сигналов, PO – осциллограф, ФПЭ-10 – модуль с колебательным контуром, ФПЭ-08 – преобразователь импульсов, ИП – источник питания, МС – магазин сопротивлений.

Принципиальная схема экспериментальной установки представлена на рис. 10.5.

В работе для получения колебаний в контуре используется модульФПЭ-10 с контуром, изображенным на рис. 10.6.

1Происходящие в контуре затухающие колебания (см. рис. 10.2) наблюдаются на экране осциллографа. Цикл заряжения и разряжения осциллографа длится с, где ν – частота, задаваемая звуковым генератором. На экране осциллографа ему соответствует отрезок . Это позволяет определить период Т затухающих колебаний, которому на рис.10.2 соответствует отрезок . Из пропорции получаем

. (10.14)

Порядок выполнения работы

Задание 1. Измерение периода, логарифмического декремента

и параметров L, C, R колебательного контура

1. Ознакомиться с работой звукового генератора и электронного осциллографа в режиме измерения амплитуды синусоидального напряжения и получения фигур Лиссажу.

2. Подготовить приборы к работе:

а) установить следующие параметры выходного напряжения звукового генератора: частота 250 Гц, напряжение 2-3 В;

б ) на преобразователе импульсов ФПЭ-08 нажать клавишу « » и правую клавишу «скважность грубо»;

в) ручку магазина сопротивлений поставить в положение 1 и нажать клавишу «x10²».

3. Включить лабораторный стенд и приборы.

4. Получить на экране осциллографа устойчивую картину колебаний (см. рис. 10.2).

5. Измерить расстояние , и вычислить период колебаний по (10.14).

6. Измерить амплитуду колебаний , , и, комбинируя из попарно, вычислить по (10.9) логарифмический декремент затухания λ. По формул (10.10) определить коэффициент затухания β. Результаты измерений и расчетов занести в табл. 10.1.

7. Выполнить измерения (пункты 5, 6), включив в магазине сопротивлений 100, 300, 500, 600 Ом.

Таблица 10.1

RM				λ	β	L	C	Rk	R

8 . Построить график зависимости логарифмического декремента затухания λ от сопротивления R_M магазина (рис. 10.7), откладывая значения R_M по оси абсцисс от произвольной точки 0 и экстраполируя график к λ=0. Полное сопротивление контура R складывается из сопротивления R_k катушки самоиндукции и сопротивления магазина R_M: . Поэтому согласно (10.10)

(10.15)

и сопротивления R_k, очевидно, измеряется отрезком (см. рис. 10.7).

9. Используя найденное значение R_k и значение периода Т, найденное ранее по формуле (10.14), вычислить индуктивность по формуле (10.15), а затем емкость С – по формуле (10.11).

10. Подобрать сопротивление магазина сопротивлений R_MK, при котором наблюдается апериодический разряд конденсатора. Согласно (10.8) должно быть . Проверить расчетом это соотношение.

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_R с клемм магазина сопротивлений R_M, пропорциональное току .

Таким образом, на экране осциллографа изображается зависимость напряжения U на обкладках конденсатора от тока I в контуре.

1. Включить осциллограф. Получить на экране фазовую кривую (см. рис. 10.4).

2. Установить картинку в центре экрана.

3. Вращая ручку магазина сопротивлений, получить фазовые кривые при различных сопротивлениях.

4. Измерить значения напряжения, разделенные периодом времени, т.е. расстояния от центра фазовой кривой до точки пересечения витков спирали с осью напряжений U и вычислить логарифмический декремент затухания:

.

Аналогичным образом вычислить логарифмический декремент по значениям тока I, разделенные периодом времени:

.

Измерения выполнить по всем виткам фазовой кривой. Результат записать в табл. 10.2.

Таблица 10.2

RM	R=RK+RM	U10	U20	U30	λ	I10	I20	I30	λ

5. Повторить измерения п.4 при значениях сопротивления магазина 100, 200, 300, 400, 500, 600 Ом.

6. Зарисовать фазовую кривую при апериодическом разряде конденсатора.