Практикум на тему электричества (1115549), страница 15
Текст из файла (страница 15)
б. На место конденсатора С установите конденсатор с известной емкостью Ст ~по указанию преподавателя). Для устойчивого изображения соедините выход «Синхрэ» генератора сигналов специальной формы ~поз. 7, см. рис. 1 на стр, б) с входом «Синхронизация» осциллографа. Установите сопротивление реостата Вр равным О кОм. 2. Включите осциллограф и выведите электронный луч в центр экрана Калибровка установки 3. Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения. На- жмите кнопку «Исходная установка» (поз.
19, см. рис. 1 на стр. 6). Кнопкой (поз. 6, см. рис. 1 на стр. 6) на панели блока генератора специальной формы выбрать униполярные импульсы - «з Ь>, кнопками установки частоты «0,2 — 20 кГц» (поз. 11, см. рис. 1 на стр. 6) установите частоту сигнала ~> = 200 Гц (период Т„=0,005 с). 4. На осциллографе получите осциллограмму вида, показанного на рис.
4, устонавливая амплитуду импульсов кнопками регулировки амплитуды сигнала блока генераторов (поз. 10, см рис. 1 на стр. 6). Устойчивое изображение кривой обеспечивается регулировкой осциллографа ручками установки частоты развертки и блока синхронизации, а необходимые размеры осциллограммы можно задать с помощью ручек «Усиление Х>э и «Усиление К». При этом, изменяя усиление по оси Х, добейтесь, чтобы отрезок 1, занял всю сетку экрана.
Значение 1, запишите в табл. 1. 5. Внесите в табл. 1 следующие параметры контура; Š— индуктивность катушки; С вЂ” емкость конденсатора; „— активное сопротивление катушки (измерьте с помощью мультимет- ра). Таблица 1 Измерение параметров колебательного контура 6. Перенесите осциллограмму колебаний напряжения и(г)с экрана на лист бумаги. По координатной сетке экрана или линейкой измерьте длину уча- стков 7. Проведите измерения величин 1 и 10, амплитуды (.', и У„. (для более точ- ного их отсчета перемещайте измеряемую ординату на центральную линию экрана), определите число полных колебаний и на участке 1. Результаты этих измерений запишите в таблицу 1.
8. Увеличивая сопротивление реостата Вр, наблюдайте изменение затухания колебаний и переход осциллограммы от вида на рис. 2 к виду, показанному на рис. 3. Минимальное сопротивление цепи, при котором получена осциллограмма вида рис. 3, есть В„~=В„+Н . Запишите значение Л„„в табл.1. 9. Выключите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров. 10. Вместо конденсатора С1 установите конденсатор С~ другой емкости и повторите пп. 3-9. Обработки результатов измерений 1. По данным табл. 1 для каждого значения емкости вычислите расчетные (р) и экспериментальные (э) величины логарифмического декремента Л, коэффициента затухания 4 периода колебаний Т и критического сопротивления контура П„,.
Используйте формулы, номера которых указаны в табл. 2, предназначенной для записи результатов расчета. Таблица 2 Примечание. Обратите внимание, что экспериментальные значения коэффициента затухания больше, чем расчетные, из-за существенных потерь энергии на перемагничивание сердечника катушки. 2. В выводе по работе сделайте анализ полученных данных: а) укажите характерные изменения осциллограммы и параметров колебаний при изменении емкости контура; б) опишите изменения зависимости и® по мере увеличения активного сопротивления цепи; в) сравните полученные экспериментальные значения величин Т и Я„р с расчетными. К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы 1. По какому закону изменяются при разряде конденсатора в колебательном контуре, содержащем Л, Е, С, следующие величины: а) напряжение на конденсаторе„б) заряд обкладок; в) ток в цепи? 2.
Какие формулы показывают, как зависят от параметров колебательного контура следующие характеристики колебаний а) циклическая частота и период затухающих колебаний; б) коэффициент затухания колебаний; в) критическое сопротивление контура. 3. При изменении каких параметров контура, содержащего В, 2, С: а) сближаются значения периодов затухающих и незатухающих колебаний; б) изменяется коэффициент затухания колебаний; в) изменяется критическое сопротивление контура? 9б 4. Что происходит в колебательном контуре при сопротивлении, большем критического значения, т.е.
при выполнении условия О и~? 5. Какие величины измеряют по осциллограмме колебаний для определения: а) периода затухающих колебаний; б) логарифмического декремента затухания колебаний? 6. Какие величины используют для калибровки оси Х осциллографа? 7. Как определяют экспериментальное значение критического сопротивления контура? Какой вид принимает осциллограмма и(Г) при достижении Я„,? 8. Какое назначение имеют следующие элементы электрической цепи: а) генератор напряжений специальной формы; б) реостат? 9. Какой параметр колебательного контура изменяют в работе, чтобы получить апериодический разряд конденсатора? 10.С каких элементов электрической цепи можно подать напряжение на вход 1' осциллографа для наблюдения затухающих колебаний? 11.
По каким формулам определяют: а) экспериментальное значение периода колебаний Т; б) экспериментальное значение коэффициента затухания колебаний о, в) расчетные (теоретические) значения величин Т, би В„,? Литература 1. Детлаф А.А., Яворский Б М. Курс физики. — М: Высшая школа, 1989— ~ 28.1. 2. Калашников С.Г.
Электричество. — М.: Наука, 1977.— Я 207, 208, 210. 97 Работа № 13 ВЫНУЖДЕННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ В КОНТУРЕ, СОДЕРЖАЩЕМ ИНДУКТИВНОСТЬ ЦЕЛЬ: исследовать зависимости электрического сопротивления и индуктивности контура от частоты переменного тока. ОБОРУДОВАНИЕ: миниблок «Катушка со съемным сердечником», миниблок «Сопротивление» вЂ” 470 Ом, генератор сигналов специальной формы, мультиметры В в е д е н и е Вынужденные электрические колебания происходят в контуре под действи- ем переменного напряжения. Если в электрическую цепь, содержащую катушку с индуктивностью 1,, включить переменную ЭДС я= ь сояЫ, то в цепи, кроме ь; будет наводиться ЭДС самоиндукции Ж , =-г —.
й Ток в таком контуре колеблется с той же частотой и, что и приложенная ЭДС, но отстает по фазе на д: 1 =1. соз(М вЂ” р) Амплитуда тока 1 пропорциональна амплитуде ЭДС 1 (1) У' где У вЂ” полное сопротивление контура переменному току (импеданс контура), 2 (2) Я вЂ” активное сопротивление цепи; Хг — аК, — индуктивное сопротивление цепи; 1, — индуктивность соленоида; ы = 2юг — циклическая частота переменного тока; и — частота тока. Индуктивность характеризует свойство контура создавать собственное потокосцепление и равна магнитному потоку Ф, сцепленному с контуром, при единичном токе в нем: Ф = 1.1.
Индуктивность контура зависит от его размеров, формы и магнитной проницаемости среды,и„окружающей контур. Например, величина индуктивности длинного соленоида Л'5 г=р„р, где р, — магнитная постоянная; Л' — число витков соленоида; Б — площадь сечения сердечника соленоида; 1 — длина средней осевой линии сердечника Индуктивность соленоида с ферромагнитным сердечником зависит еще и от тока 1, протекающего в обмотке. Это следует из того, что магнитная проницаемость ферромагнетиков р„зависит от напряженности Н магнитного поля, которая определяется током в соленоиде: Н=1 —. Л' М е т о д и з м е р е н и й В данной работе измерение полного сопротивления цепи У основано, согласно закону Ома (1), на измерениях действующих значений переменного тока 1 и напряжения У: У=— (4) 1 Согласно выражению (2) в случае малой величины активного сопротивления (как правило, А«Л) полное сопротивление соленоида совпадает с индуктивным: Х= ы1..
® Это позволяет определить индуктивность по формуле 2 1 ~У (6) 2~г~ 1 умеряя сопротивление катушки переменному току известной частоты н. Напряжение, измеренное на обмотке соленоида, в соответствии с выражениями (4) и (5) зависит от частоты переменного тока: У = 1У = 1и1, . (7) Зависимость У = 1(в), полученная при фиксированном значении тока 1, по форме совпадает с зависимостью У = Дв) и является линейной, если индуктивность соленоида 1,постоянна (не зависит от частоты). В таком случае величину 1.
определяют экспериментально по угловому коэффициенту прямой ~У = г"(в), равному Х = 11,. Согласно формуле (3) это соответствует постоянному значению магнитной проницаемости и„что характерно для неферромагнитных сред Для соленоида с ферромагнитным сердечником, как было отмечено, индуктивность зависит от силы тока, протекающего по обмотке. Вид этой зависимости можно установить экспериментально, определяя индуктивное сопротивление соленоида при различных токах. 'Таким образом, измеряя напряжение на обмотке соленоида при протекании переменного тока различной частоты (при фиксированной величине действующего значения 1), можно экспериментально определить индуктивность соленоида и ее частотную зависимость 99 О пи саниеустановки Электрическая схема установки показана на рис. 1, монтажная — на рис 2. Рис.
1. Электрическая схема: 1— генератор сигналов специальной формы; 2 — мультиметр (рвлсим А 20 лгА, входы СОМ гпА); 3 — мультиметр ~релсилг Г 2В, входы СОМ г'Щ 4 — миниблок «Катушка со съемным сердечником» с индуктивностью Е и сопротивлением В; 5 - миниблок «Сопротивление» вЂ” ограничительное сопротивление 470 Ом. Катушка 4, имеющая индуктивность Х. и сопротивление В, и мультиметр 2, соединенные последовательно, подключают к генератору сигналов специальной формы 1. Напряжение на катушке измеряют мультиметром 3 с большим входным сопротивлением. К генератору си специальной ф Рис.2. Монтажная схема; 2, 3, 4, 5 — см. рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
