Измерения и обработка результатов. Соберите установку в соответствии со схемой, приведенной на рис

Соберите установку в соответствии со схемой, приведенной на рис. 2. Генератор импульсов подключите к выходу 0±100 В выпрямителя ВУП-2М и поверните рукоятку регулировки напряжения против часовой стрелки до упора. Рукоятки магазина сопротивлений установите в крайнее левое положение (R =0). В таком случае активная нагрузка колебательного контура будет определяться сопротивлением катушки. Выпрямитель и осциллограф С1-73 включите в сеть.

Упражнение 1. Наблюдение импульсов на выходе генератора.

При разомкнутом ключе К пронаблюдайте с помощью осциллографа импульсы напряжения на клеммах генератора. В качестве тренировочного упражнения определите частоту следования импульсов и их амплитуду. При этом положение рукоятки делителя напряжений на входе осциллографа и рукоятки разверток электронного луча выберите, пользуясь соображениями удобства в проведении наблюдений и необходимых измерений. Получение неподвижной картины на экране осциллографа достигается поворотом рукоятки «стабильн.», расположенной на лицевой панели осциллографа.

Упражнение 2. Определение периода и частоты затухающих колебаний.

Замкните ключ К, установите рукоятку делителя напряжений в положение 0, 2 В/дел., рукоятку разверток электронного луча - в положение 0, 1 мс/дел. и получите на экране осциллографа устойчивую картину затухающих колебаний.

Определите период T затухающих колебаний, их линейную v и циклическую ω частоты. Используя данные для электроемкости конденсатора и индуктивности катушки вычислите по формуле (3) собственную частоту ω ₀ колебательного контура.Сравните ω и ω ₀. Результаты измерений и вычислений запишите в табл. 1.

 

Таблица 1

T	v	ω	ω 0

 

Упражнение 3. Изучение процесса затухания колебаний.

Пользуясь калиброванной вертикальной шкалой на экране осциллографа, определите амплитуды напряжений (в мВ) 6 – 8 последовательных колебаний, разделенных промежутками времени, равными периоду затухающих колебаний, т.е. амплитуды напряжений в моменты времени 0, Т, 2Т, 3Т…. Вычислите натуральные логарифмы амплитуд напряжения. Результаты измерений и вычислений запишите в табл. 2.

Таблица 2

t
Um
ln Um

 

Постройте график зависимости ln U_m от времени t. Какой вывод следует из полученного графика?

 

Упражнение 4. Определение характеристик затухающих колебаний и добротности колебательного контура.

По графику, полученному в упражнении 3, определите время τ релаксации колебаний – время за которое натуральный логарифм амплитуды напряжения на конденсаторе уменьшается на единицу.

По формулам (9) вычислите коэффициент затухания β, логарифмический декремент δ, и число N_e колебаний, совершаемых в колебательном контуре за время релаксации. По формуле (11) вычислите добротность Q колебательного контура. Результаты вычислений запишите в таблицу 3.

 

 

Таблица 3

τ	β	δ	Ne	Q

 

Упражнение 5. Изучение режима апериодического процесса в контуре.

Рукоятками магазина сопротивлений наберите такое минимальное значение R, при котором в контуре после поданного на него импульса напряжения наблюдается апериодический процесс (см. Введение). Соответствующую теоретическую величину - R (теор.) - вычислите, используя формулу (12). Сравните R и R (теор.).

 

Контрольные вопросы

1. Опишите процессы, происходящие в идеальном колебательном контуре за один период колебаний.

2. От чего и как зависит период собственных колебаний в контуре?

3. Почему в реальном контуре колебания являются затухающими?

4. Как зависит от времени амплитуда затухающих колебаний? Какой формулой дается циклическая частота затухающих колебаний?

5. Что называется временем релаксации, логарифмическим декрементом колебаний, добротностью колебательного контура? Какова связь между этими величинами?

6. От чего зависит добротность колебательного контура?

7. При каком значении активного сопротивления контура процесс в нем становится апериодическим?