Исследование вынужденных колебаний в электрическом контуре, страница 4

Таблица 1

5. Проверьте, что значению частоты звукового генератора  n = n₀  соответствуют максимумы    и    (приближенно), а так же то, что фаза  j  при этом равна нулю (по экрану осциллографа). Снимите зависимости  U_m(n),  U_R(n)и  U₀(n), выбирая кроме точки  n = n₀  еще по 5 точек равномерно по обе стороны от максимума, так, чтобы для крайних значений частоты приближенно выполнялось   (U_R,p = maxU_R). Для построения резонансных кривых рассчитайте для каждого значения частоты  n  относительные характеристики    и  . Все результаты занесите в табл. 2 и постройте кривые  (n) и  (n) на графике по рассчитанным значениям.

Таблица 2

6. Выключите установку в порядке обратном изложенному в п. 2.

7. Рассчитайте добротность контура по (13б) и по (15) (для обеих кривых), а затем сравните эти значения с теоретической величиной из табл. 1.

8. Задайтесь значением добротности  Q = 2  и, исходя из этого, рассчитайте по (12) и (16) сопротивление  R₁. С помощью ступенчатого переключателя 6 установите значение  R₁  ближайшее к рассчитанному. По его величине рассчитайте теоретическое значение добротности  Q  и занесите эти результаты в табл.1.

9. По (9) определите значение резонансной частоты  n_р. Снимите все зависимости для табл. 2 для тех же частот, что и в п. 5, а также для частоты  n_р. Все результаты занесите в табл. 2 и постройте кривые  (n) и  (n) на графике по рассчитанным для этого случая значениям. Убедитесь, что максимум  (n)  приходится на точку  n = n_р  и сравните   с  Q. Сделайте выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Запишите и объясните закон Ома для колебательного контура с активным сопротивлением, содержащего периодическую  э. д. с.  и объясните физический смысл всех слагаемых.

2. Запишите дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и получите его частное решение, соответствующее установившимся колебаниям, методом векторных диаграмм.

3. Запишите дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и проверьте правильность выражений для амплитуды и фазы его частного решения (7) прямой подстановкой в (6).

4. Проанализируйте зависимости для амплитуды и фазы напряжения на конденсаторе и для силы тока в контуре от частоты.

5. Что такое резонанс, какими параметрами он характеризуется, чему они равны и какой имеют физический смысл?

6. Объясните и обоснуйте способы определения добротности контура по форме резонансных кривых.

7. Почему явление резонанса может приводить к опасным последствиям, где и с какой целью оно используется на практике?

8. Объясните, как в данной работе снимается резонансная кривая для силы тока, как определяется его фаза и что предпринимается для того, чтобы нестабильность напряжения звукового генератора (зависимость его от частоты) не влияла на результаты работы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1988., Т. 2: Электричество и магнетизм. Волны. Оптика.

2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. Учеб. Пособие для втузов. – М.: Высш. шк., 1989.

3. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высш. шк., 1990.