k = …
Таблица 2
|
m = m0 = |
||||
|
№ п/п |
n |
t, c |
T, c |
n1 |
|
1 |
||||
|
2 |
||||
|
3 |
||||
|
4 |
||||
|
5 |
||||
|
Среднее |
--- |
--- |
||
T0 = . . . ; Dn1 = . . . ; d = . . . ; T = . . . ; b = . . . ;
3. Определить относительную и абсолютную ошибки измерения коэффициента затухания по формулам
= d = 
.
4. Окончательные результаты измерения записать в виде
T = T СР ± DT,
b = b СР ± Db.
Контрольные вопросы
1. Какие колебания называются свободными?
2. Получите дифференциальное уравнение свободных незатухающих колебаний системы.
3. Получите формулу периода свободных незатухающих колебаний системы.
4. Какие колебания называются гармоническими? Что называется амплитудой, фазой и периодом колебаний?
5. Напишите дифференциальное уравнение свободных затухающих колебаний системы.
6. Напишите решение дифференциального уравнения свободных затухающих колебаний системы.
7. Какими методами в данной лабораторной работе измеряется коэффициент затухания системы?
8. Как графически изображается изменение амплитуды со временем?
Список литературы
1. Савельев И.В. Курс общей физики в 3-х тт. Т. 1. Механика. Молекулярная физика – М.: Лань. – 2008. – 432 с.
2. Селезнёв В.А., Тимофеев Ю.П. Методические указания к вводному занятию в лабораториях кафедры физики. – М.: МИИТ, 2006. – 30 с.
3. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2004. – 544 с.
Работа 28
ИЗУЧЕНИЕ РЕЛАКСАЦИОННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ
Цель работы. Изучение релаксационных электрических колебаний в схеме с неоновой лампой.
Приборы и принадлежности: Неоновая лампа, выпрямитель, миллиамперметр, вольтметр постоянного тока, электронный осциллограф, потенциометр, конденсаторы, сопротивления.
Релаксационные колебания являются одним из видов автоколебаний, т. е. незатухающих колебаний, возникающих в так называемых автоколебательных системах под влиянием процессов, происходящих внутри системы. Для поддержания автоколебаний не требуется никаких внешних периодических воздействий. В этом отношении автоколебания радикально отличаются от вынужденных колебаний, которые также могут быть незатухающими, но для своего существования требуют периодических внешних воздействий (в механике – внешних сил, в электричестве – приложенных извне напряжений).
В состав автоколебательных систем входит источник энергии (в случае механических колебаний – сжатая пружина, поднятый груз и т. д., в случае электрических – батарея гальванических элементов или иной источник тока). Этот источник периодически включается самой системой и вводит в нее определенную энергию, компенсирующую потери на трение или выделение тепла Джоуля-Ленца, что и делает колебания незатухающими.
Так как автоколебания устанавливаются под влиянием процессов, происходящих внутри автоколебательной системы, то они возникают самопроизвольно (самовозбуждение) под действием случайных малых воздействий, выводящих систему из равновесия (флуктуации). Возникшие малые колебания самопроизвольно нарастают, и в конце концов в системе образуются установившиеся колебания, свойства которых (период, интенсивность, форма) определяются параметрами системы и не зависят от начальных условий.
Кроме релаксационных (резко несинусоидальных) колебаний может наблюдаться и другой вид автоколебаний – почти гармонические колебания, которые происходят, например, в часах или в ламповом генераторе. В каждую подобную систему входят два элемента, способные запасать энергию (в случае лампового генератора это катушка индуктивности и конденсатор), в то время, как в релаксационной автоколебательной системе имеется лишь один накопитель энергии (например, конденсатор).
В процессе генерирования почти гармонических электрических колебаний происходит периодическое превращение энергии электрического поля, связанного с электроёмкостью, в энергию магнитного поля, связанного с индуктивностью, и обратно. Потери энергии во время колебаний периодически восполняются источником энергии, входящим в автоколебательную систему. Релаксационный же автоколебательный процесс заключается в периодической аккумуляции энергии накопителем и периодическом расходовании накопленной энергии путем превращения ее в другие виды.
Наиболее простой схемой для генерирования электрических релаксационных колебаний является схема, основными элементами которой служат конденсатор и неоновая лампа.
Работа схемы существенно зависит от свойств неоновой лампы, которая представляет собой газоразрядный прибор, конструктивно выполненный в виде двух параллельных или коаксиальных электродов, помещенных в баллон, наполненный неоном при небольшом давлении. Характерной особенностью такой неоновой лампы является то, что она начинает проводить ток («зажигается») только при определенном напряжении – «напряжении зажигания» UЗ,которое зависит от расстояния между электродами, их формы и от давления газа, и гаснет при существенно меньшем напряжении – «напряжении гашения» UГ.
Вольтамперная характеристика неоновой лампы изображена на рис. 1. Из этого рисунка видно, что при малых напряжениях на электродах ток в лампе равен 0. При достижении напряжения зажигания UЗ в лампе возникает разряд, и ток скачком достигает конечной величины – тока зажигания IЗ. При дальнейшем увеличении напряжения ток в лампе продолжает расти почти линейно. Если затем уменьшать напряжение, то спад тока идет по другой кривой, близкой к первой, и лишь при достижении напряжения гашения UГ, которое меньше UЗ, ток скачком падает от значения IГ до нуля – лампа гаснет.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.