4. Каков сдвиг фаз между током и напряжением, если в цепи есть только активное сопротивление; покажите это с помощью векторной диаграммы.
5. Каков сдвиг фаз между током и напряжением, если в цепи есть только индуктивность или емкость; покажите это с помощью векторной диаграммы.
6. Как объяснить зависимость индуктивного и емкостного сопротивления от частоты переменного тока?
7. Как объяснить прохождение тока через конденсатор?
8. Ввести понятия эффективного значения тока и напряжения.
9. Вывести формулу закона Ома с помощью векторной диаграммы.
Литература, рекомендуемая к лабораторной работе:
22. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм.- М.: Высшая школа, 1983.
23. Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1977.
24. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2, Т. 3. – М.: Наука, 1977.
25. Телеснин Р.В., Яковлев В.Ф. Курс физики. Электричество.-М.: Просвещение, 1970.
26. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.3. Электричество.- М.: Физматлит МФТИ, 2002.
27. Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы. –М.- С.-П.: Физматлит Невский диалект, 2001
28. Зильберман Г.Е. Электричество и магнетизм. – М.: Наука, 1970.
29. Парсел Э. Курс физики Т.2 Электричество и магнетизм – М.: Наука, 1971.
30. Физический пракимкум. Электричество. Под редакцией В.И. Ивероновой. – М.: Наука, 1968.
31. Кортнев А.В., Рублев Ю.В., Куценко А.Н.. Практикум по физике. – М.: Высшая школа, 1965.
32. Руководство к лабораторным занятиям по физике. Под редакцией Л.Л. Гольдина, - М.: Наука, 1983.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15
ИЗУЧЕНИЕ ЗАТУХАЮЩИХ КОЛЕБАНИЙ
Цель работы:
Получить и наблюдать с помощью осциллографа затухающие электромагнитные колебания, определить логарифмический декремент затухания и его зависимость от параметров колебательного контура.
Идея эксперимента
Для возбуждения колебаний в контуре используется метод электрического удара: в цепь колебательного контура на конденсатор подаётся короткий электрический импульс, он заряжает конденсатор, и в цепи возникают затухающие колебания. В качестве источника электрических импульсов используется пилообразное напряжение генератора развёртки осциллографа. Для получения на экране осциллографа кривой U(t), можно воспользоваться схемой на рис. 1. На пластины осциллографа подается сигнал U пропорциональный току в контуре. Реле К 1-2 попеременно подключает конденсатор то к источнику импульсов, то к колебательному контуру, поэтому на экране осциллографа видна устойчивая картина (рис. 2). При этом условие синхронизации двух процессов - развёртки и затухающего колебания - выполняется автоматически, так как частота следования импульсов связана с частотой развёртки.
Теоретическая часть
Реальный колебательный контур
Замкнутая цепь, состоящая из катушки индуктивности и ёмкости, образует колебательный контур. Реальный колебательный контур обладает сопротивлением. Колебания в контуре можно вызвать, сообщив обкладкам конденсатора некоторый начальный заряд, либо возбудив в индуктивности ток, например, путём выключения внешнего магнитного поля, пронизывающего витки катушки.
Рассмотрим цепь, изображённую на рис.1. Если зарядить конденсатор от источника тока ε (ключ К в положении I), а затем замкнуть конденсатор на
При сопротивлении
, когда выражение (8) обращается в бесконечность, колебания в контуре не возникают, а процесс будет называться апериодическим.Экспериментальная установка
Схема экспериментальной установки изображена на рис. 3. Емкость С,
индуктивность L и сопротивление R образуют колебательный контур. Колебания в контуре наблюдаются с помощью осциллографа. Для возбуждения колебаний служит генератор импульсов, присоединенный к контуру через конденсатор C1.
Конденсатор контура получает некоторый начальный заряд. В промежутках между импульсами в контуре совершаются свободные колебания, описываемые уравнением (5). Затухание колебаний определяется потерями энергии в катушке индуктивности L и сопротивлении R
Проведение эксперимента.
Изучение зависимости логарифмического декремента затухания от ёмкости
1. Собрать цепь по схеме (рис. 3), включив конденсатор электроёмкостью С= 13600 пФ.
2. Установить на магазине индуктивностей L = 100мГн и на магазине сопротивлений R = 200 Ом.
3. После проверки цепи включить осциллограф в сеть, добиться, чтобы на экране осциллографа было устойчивое изображение одного цуга затухающих колебаний.
4. Измерить несколько амплитуд затухающих колебаний, отстоящих на один период друг от друга.
5. Найти отношения A1/A2, А2/А3, А3/А4, вычислить среднее значение этих отношений и найти среднее значение логарифмического декремента затухания для данного контура по формуле (10).
6. Выразить логарифмический декремент затухания (11) через параметры R , L , С и вычислить его. Сравнить полученный результат с экспериментальным.
7. Заменить в схеме конденсатор на С = 6800 пФ и повторить все измерения и вычисления.
8. Сравнить значения δ при разных С и сделать вывод.
Изучение зависимости логарифмического декремента затухания от индуктивности
1.Включить конденсатор С = 13600 пФ, магазин индуктивностей на 100 мГн, магазин сопротивлений на 200 Ом.
2.Произвести все измерения и вычисления, обозначенные в пунктах 3-6 предыдущего задания.
3.Включить магазин индуктивностей на 50 мГн, повторить все измерения и вычисления.
4.Сравнить логарифмические декременты при разных L, сделать вывод.
Изучение зависимости логарифмического декремента затухания от сопротивления контура
1. Включить конденсатор С= 13600 пФ, магазин индуктивности на 100 мГн.
2. Меняя сопротивление контура через каждые 100 Ом, получить затухающие колебания, измерить амплитуды колебаний, вычислить для каждого случая логарифмические коэффициенты затухания.