Собственные незатухающие колебания

Среди простых веществ окислительные свойства характерны для типичных неметаллов (F₂, Cl₂, Br₂, I₂, O₂, O₃,). Галогены, выступая в роли окислителей, приобретают степень окисления -1, причем от фтора к иоду окислительные свойства ослабевают. Кислород, восстанавливаясь, приобретает степень окисления -2 (Н₂О или ОН?).

Сложные вещества, используемые в качестве окислителей, очень часто содержат элементы в высшей степени окисления.

Среди кислородсодержащих кислот и их солей к наиболее важным окислителям относятся концентрированная серная кислота, азотная кислота и нитраты, перманганаты, хроматы и дихроматы, кислородсодержащие кислоты галогенов и их соли.

Среди простых веществ к типичным восстановителям принадлежат активные металлы (щелочные и щелочноземельные, алюминий, цинк, железо и др.), а также некоторые неметаллы, такие как водород, углерод (в виде угля или кокса), фосфор, кремний. При этом в кислой среде металлы, которые образуют амфотерные гидроксиды (например, цинк, алюминий, олово), входят в состав анионов и гидроксокомплексов. Углерод чаще всего окисляется до монооксида или диоксида; фосфор, при действии сильных окислителей, окисляется до ортофосфорной кислоты.

В бескислородных кислотах и их солях носителями восстановительной функции являются анионы, которые, окисляясь, обычно образуют простые вещества. В ряду галогенид-ионов восстановительные свойства усиливаются от Cl? к I?.

Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов, содержащие ион Н?, проявляют восстановительные свойства, легко окисляясь до свободного водорода.

Металлы в промежуточной степени окисления, взаимодействуя с окислителями, способны повышать свою степень окисления.

 

Министерство образования Российской Федерации

Волгоградская государственная архитектурно-строительная академия

Кафедра физики

 

 

Изучение электромагнитных колебаний в колебательном контуре

 

 

Методические указания к лабораторной работе № 53

 

Волгоград 2010

УДК 537.86(076.5)

Изучение электромагнитных колебаний в колебательном контуре: Метод. указания к лабораторной работе / Сост. Н.М. Галиярова, Е.Г. Надолинская; ВолгГАСА. Волгоград, 2002, 11 с.

Целью настоящей работы является изучение электромагнитных колебаний в электрическом колебательном RLC –контуре. Дана краткая теория собственных и вынужденных колебаний. Изложена методика определения параметров затухающих и вынужденных колебаний. Описан порядок выполнения работы, сформулированы варианты заданий к УИРС. Даны правила техники безопасности и приведены контрольные вопросы.

Для студентов всех специальностей по дисциплине «Физика».

Ил. 6. Табл. 3. Библиогр. 2 назв.

 

ã Волгоградская государственная архитектурно-строительная академия, 2002

ã Составление Галиярова Н.М., Надолинская Е.Г., 2002

 

Цель работы. 1.Изучение затухающих колебаний в колебательном контуре, определение коэффициента и логарифмического декремента затухания, добротности контура. 2. Изучение вынужденных колебаний на основе построения резонансных кривых.

Приборы и принадлежности. 1. Колебательный контур, собранный по схеме последовательного соединения конденсатора, катушки индуктивности и сопротивления (магазины ёмкостей, индуктивностей, сопротивлений).

2. Осциллограф. 3. Генератор синусоидальных колебаний.

 

 

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

 

Собственные незатухающие колебания

 

Простейший колебательный контур состоит из конденсатора емкости C и катушки индуктивности L (рис.1).

Электромагнитные колебания возникают в колебательном контуре в результате преобразования энергии электрического поля W _э = q ²/(2 C) (рис.1 а, в), создаваемого в заряженном конденсаторе, в энергию магнитного поля W _м= LI ²/2 (рис.1 б, г), создаваемого током в катушке индуктивности. Здесь q – заряд, I – сила тока, С – емкость конденсатора, L – индуктивность катушки.

В отсутствие потерь энергии, когда активное сопротивление контура R = 0, колебания заряда (и тока) являются незатухающими или гармоническими и описываются законом

, (1)

где – максимальный заряд на конденсаторе (амплитуда колебаний заряда); – циклическая частота, а – период собственных незатухающих колебаний; – начальная фаза колебаний. Колебания называются собственными (или свободными), так как вызываются силами, возникающими в самой системе.

Собственные электрические колебания в колебательном контуре поддерживаются за счет электродвижущей силы (ЭДС) самоиндукции , возникающей в катушке индуктивности за счет изменения магнитного потока, создаваемого током. Знак ЭДС в соответствии с правилом Ленца препятствует мгновенному нарастанию тока в первую и третью четверти периода и его убыванию во вторую и четвертую четверти периода (рис. 1).

При этом в соответствии со вторым правилом Кирхгофа[1] напряжение на конденсаторе равно ЭДС на катушке индуктивности:

. (2)

С учетом того, что сила тока , дифференциальное уравнение собственных колебаний принимает вид

. (3)

Решением уравнения (3) является уравнение незатухающих гармонических колебаний (1) с циклической частотой .