Изучение затухающих электромагнитных колебаний (стр. 1 из 2)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра физики

ОТЧЕТ

Лабораторная работа по курсу "Общая физика"

ИЗУЧЕНИЕ ЗАТУХАЮЩИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Преподаватель Студент группы

___________ / __________ /. /

___________ г. г.

2011

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью данной работы является изучение работы колебательного контура, свободных затухающих электромагнитных колебаний и их характеристик.

2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА

Схема установки представлена на рис. 2.1.. Колебания в контуре II возбуждаются с помощью генератора импульсного напряжения, вырабатываемого в контуре I, собранного на резисторе R₁ , емкости C₁ и диоде VD₁ ( в качестве генератора импульсного напряжения можно использовать стандартный генератор импульсов или генератор релаксационных колебаний).

Схема смонтирована на съемной панели лабораторного макета. В качестве резистора RP₁ в колебательном контуре II используется переменное сопротивление, максимальное значение которого RP₁ = 400 Ом устанавливается поворотом ручки потенциометра по часовой стрелке в крайнее положение. При повороте ручки против часовой стрелки в крайнее положение значение сопротивления RP₁= 0. В этом случае активное сопротивление колебательного контура R складывается из сопротивления соединительных проводов контура и активного сопротивления катушки индуктивности. Возбуждение контура производится периодически от генератора импульсного напряжения I, регистрируются колебания на осциллографе III. Каждый импульс, подаваемый с генератора на колебательный контур, возбуждает один цуг колебаний.

Измерения амплитуды и периода колебаний осуществляются непосредственно с помощью осциллографа.

3. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Значения логарифмического декремента затухания:

, (3.1)

где n - номер измерений амплитуды.

Амплитуда в момент времени

:

, (3.2)

где

коэффициент затухания

Коэффициент затухания:

(3.3)

Частота свободных затухающих колебаний:

(3.4)

Добротность колебаний контура:

(3.5)

Средний результат значения логарифмического декремента затухания:

(3.6)

Нахождение времени n-го колебания:t = n · T·

, c (3.7)

Суммарное активное сопротивление проводников:

R_x = 2Lδ₁ (3.8)

4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ

Экспериментальные данные и результаты их обработки представлены в следующей таблице.

Результаты прямых и косвенных измерений.

Таблица 1

Значение активного сопротивления контураR	Номер измеряемой амплитудыn	Значение амплитудыUn,мм(дел.)	Значение логариф-мического декремента затуханияQ	Среднее значение<Q>		Период затухающих колебанийT, c
R = Rх	12345	29,025,121,818,916,4	-/-/-/-/0,14440,14090,14190,1428	0,1425	0,14440,28890,42980,57260,7144	1,028
R = Rx+ RP1	12345	26,817,110,96,94,4	-/-/-/-/0,44940,45030,45720,4499	0,4517	0,44940,89871,34902,25621,8063	1,032

Длительность n-го колебания

Таблица 2

№	для	для

Нахождение значения амплитуды (

= Амплитуда·[V/Дел])

Таблица 3

№	для	для
	14,5	13,4
	12,55	8,55
	10,9	5,45
	9,45	3,45
	8,2	2,2

Нахождение значения среднеарифметического декремента затухания

:

Для

:

= ln(14,5) - ln(12,55) = 2,6741- 2,5297= 0,1444

= ln(12,55) - ln(10,9) = 2,5297- 2,3888 = 0,1409

= ln(10,9) - ln(9,45) = 2,3888 - 2,2460 = 0,1428

= ln(9,45) - ln(8,2) = 2,2460- 2,1041 = 0,1419

Для

:

= ln(13,4) - ln(8,55) = 2,5953 - 2,1459 = 0,4494

= ln(8,55) - ln(5,45) = 2,1459 - 1,6956 = 0,4503

= ln(5,45) - ln(3,45) = 1,6956 - 1,2384 = 0,4572

= ln(3,45) - ln(2,2) = 1,2384 - 0,7885 = 0,4499

Проверим справедливость экспоненциального закона убывания амплитуды со временем.

Таблица 4

№	для :	для :
	ln(16,7525 / 14,5) = 0,1444	ln(21,0028 / 13,4) = 0,4494
	ln(16,7525 / 12,55) = 0,2889
	ln(16,7525 / 10,9) = 0,4298	ln(21,0028 / 5,45) = 1,3490
	ln(16,7525 / 9,45) = 0,5726	ln(21,0028 / 3,45) = 1,8063
	ln(16,7525 / 8,2) = 0,7144	ln(21,0028 / 2,2) = 2,2562

Нахождение величины напряжения при t=0:

где

n = 1:

Для

: = 14,5 / 0,8655414622218 = 16,7525

Для

: = 13,4 / 0,6380108433088 = 21,0028

Период затухающих колебаний:

Для

: ;