Ваа. затухающие колебания. Лабораторная работа по курсу общей физики изучение затухающих электромагнитных колебаний

• Название: Лабораторная работа по курсу общей физики изучение затухающих электромагнитных колебаний
• Дата: 23.01.2023
• Размер: 102.14 Kb.
• Имя файла: затухающие колебания.docx
• Тип: Лабораторная работа; #899975

Министерство образования и науки РФ
Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра Физики

ОТЧЁТ

Лабораторная работа по курсу общей физики

ИЗУЧЕНИЕ ЗАТУХАЮЩИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ
Преподаватель Студенты гр. 351-1

__________Д.Б.Золотухин. _________А.Аскаров

_________А.Глухих

“__” сентябрь 2022г. _________Б.Цыбенжапов


2022

ВВЕДЕНИЕ
Целью данной работы является изучение работы колебательного контура, свободных затухающих электромагнитных колебаний и их характеристик.
1 ОПИСАНИЕ ЭКСПИРЕМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЙ
Для возбуждения и поддержания электромагнитных колебаний используют колебательный контур. Принципиальная схема колебательного контура приведена на рисунке 1.1.


Рисунок 1.1 – Колебательный контур

Схема установки представлена на (рис. 1.2). 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 = 470 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.
2 ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Значения логарифмического декремента затухания:

, (2.1)

где n - номер измерений амплитуды.

, (2.2)

где R_x – активное сопротивление проводника;

R_P = 141 Ом.

, (2.3)

где L – индуктивность контура,

- коэффициенты затухания.

, (2.4)

где - собственная частота контура;

С – емкость конденсатора, C = 0,05*10^-6Ф.
, (2.5)

где - частота свободных затухающих колебаний.

, (2.6)

где T – период колебаний.
, (2.7)

где - критическое значение сопротивления.

, (2.8)

где Q – добротность контура.

3 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ
Результаты прямых и косвенных измерений приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Результаты прямых и косвенных измерений

Активное сопр. контура R	Номер измерения n	Амплитуда Un	Логарифмический декремент Θ	Среднее значение < Θ >		Период колебаний T
R=Rx	1	7,55	0,8	0,72	0	0,0013
	2	3,37	0,71		0,8	0,0013
	3	1,65	0,65		1,5	0,0013
	4	0,86			2,17	0,0013
R=Rx+RP2	1	7,4	0,86	0,776	0	0,0013
	2	3,11	0,78		0,86	0,0013
	3	1,42	0,69		1,65	0,0013
	4	0,71			2,35	0,0013

Построим графики зависимости от t и проверим справедливость экспоненциального закона убывания амплитуды со временем для первого и второго опыта. В данном случае время удобнее выражать в периодах t = nT. Эта зависимость приведена на рисунках 3.1 (а).




Рисунок 3.1(a) – Зависимость от nT

Из графиков определим значения коэффициентов затухания δ1 и δ2 , в которых они являются угловыми коэффициентами прямых.





По формуле (2.3) найдем индуктивность контура:


По формуле (2.2) найдем активное сопротивление проводника:


По формуле (2.4) найдем собственную частоту контура:

5270 рад/c
Рассчитаем значения частот свободных затухающих колебаний, по формуле (2.5), для двух ситуаций:

= 5240.8 рад/c

= 5235.4 рад/c
Рассчитаем значения периода колебаний, по формуле (2.6), для двух ситуаций:

= 1.19*

= 1.2*

По формуле (2.7) найдем критическое значение сопротивления:

= 7589 Ом

Рассчитаем добротность контура по формуле (2.8), для двух ситуаций:

= = 4,7

= = 4.36

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе данной работы мы исследовали влияние величины активного сопротивления контура на характер затухания колебаний. Убедились в наличии экспоненциального закона убывания амплитуды со временем. На основе экспериментальных данных определили параметры затухающих колебаний: δ, ω0, ω, T, Rх, Rкр, Q, где Rх – сопротивление соединительных проводов и катушки:

= 554.615 c^-1

= 603.077 с^-1

= 798.645 Ом,

= 70 Ом,

L = 0,72 Гн,

5270 рад/c

= 5 240.8 ,

=5235.4 ,

=1.19 мc ,

= 1.2 мc,

Rкр = 7589 Ом,

Q₁ = 4.7,

Q₂ = 4.36.