Физика \ Электричество и магнетизм

Исследование переходных процессов в RC-цепях с помощью электронного осциллографа (Лабораторная работа № 6), страница 2

Рис. 6.3

Методические указания по выполнению упражнения 2.

Изучение зависимости тока от времени.

1. Собрать схему в соответствии с рис. 6.5а. Для этого ключи и должны находиться в верхнем положении, а ключ - в нижнем.

Рис. 6.6а

Рис. 6.6б

Рис. 6.6в

Включить приборы и дать им прогреться в течение 5-10 минут. С помощью переключателей магазина сопротивлений и переключателей магазина емкостей подобрать такие и , чтобы произведение было в 4-5 раз меньше полупериода П-образных сигналов ( - желательно брать более 500 Ом).

Выбранные значения и записать в тетрадь.

2. Частота генератора такая же, как и в первом упражнении, т.е. = 200 Гц. Переключатель развертки также остается в прежней позиции /дел. Ручками “синхронизация” и уровень синхронизации добиться четкой устойчивой картины, аналогичной рисунку 3в. Переключатель развертки поставить в позицию 0,5 /дел. Зарисовать наблюдаемую осциллограмму (приблизительно по 2-3 точкам для каждой кривой).

3. Переключатель развертки поставить в позицию 0,2 /дел. Ручками управления добиться устойчивой картины, а ручкой “«” переместить изображение вдоль горизонтали так, чтобы начало кривой находилось в центре экрана (рис. 6а или 6б). При этом за начало отсчета времени примем центральную точку экрана.

4. Смещение луча на экране вдоль оси пропорционально . При =0 и, следовательно, , что дает возможность по осциллограмме изучить зависимость силы тока от времени. Через каждое деление измерить ординаты кривой ( в делениях оси ) и занести найденные значения в таблицу (8-10 значений). Поскольку значения являются отрицательными, то в таблицу удобно заносить значения - .

Если переключатель развертки находится в позиции 0,2 /дел, то цена одного маленького деления по оси равна 4×10^-5 сек.. Более удобно измерять ординаты кривой , сдвигая кривую влево каждый раз на одно маленькое деление. При сдвиге кривой необходимо ориентироваться по крайней точке соседней кривой, лежащей на оси . На рисунке 6в в качестве примера показан способ определения ординаты в точке =3, соответствующей моменту времени =3×4×10^-5 сек.

Таблица

				-
0
1
2

Построить график зависимости . Чтобы убедиться, что этот график изображает Экспоненту, необходимо по значениям и - из таблицы построить соответствующий график. Если экспериментальные точки

почти ложатся на прямую, то функция

является экспонентой и может быть записана в виде

, где

- время релаксации.

Рис. 6.7.

Из графика (рис. 6.7), полученного экспериментально, можно определить .

Действительно имеем -,

отсюда следует

Таким образом, из графика можно определить , разделив абсциссу точки прямой на ординату этой точки . Сравнить экспериментально найденное значение с теоретическим значением из формулы (6.3). Сделать вывод.

5. Выбрать другие значения и , но так, чтобы произведение по-прежнему было в несколько раз меньше, чем полупериод П-образных сигналов. Повторить п.п. 4 для новых значений и и определить время релаксации.

6. Повторить п.4 для третьей пары значений и , удовлетворяющих неравенству <<.

Изучение зависимости напряжения на конденсаторе от времени.

1. Собрать схему в соответствии с рис. 6.5б.

2. Зарисовать наблюдаемую осциллограмму. Для этого ключа и необходимо переключить в нижнее положение.

Контрольные вопросы:

1. Какие токи называются квазистационарными?

2. Рассмотреть цепь последовательно включенных конденсатора, резистора и источников постоянной ЭДС. Записать закон Ома для этой цепи. Решить полученное дифференциальной уравнение относительно тока . Написать формулу, выражающую зависимость .