Электромагнитные колебания (Лабораторная работа № 19), страница 2

2.8. Гурьянов Г.А. и др. Установка для изучения электромагнитных колебаний низкой час­тоты. //Физика в школе. – 1991. – №3, с.73.                  

2.9.Рахманин Б.И. Исследование свободных электромагнитных колебаний. //Физика в школе. – 1991. – №4, с.22.

2.10. ДемышевВ.Ф. Свободные электромагнитные колебания (урок). //Физика в школе. – 1995. – №3, с.33.

2.11. О демонстрации свободных колебаний в контуре. Ф/ш 1973, №4, с 82; 1980, №3, с.89;1986, №3, с.58; 1994, №3, с.56; 1999, №3, с.39.

2.12.Об изучении работы генератора на транзисторе. Физика в школе. 1996, №3, с.36,54;  1993, №3, с.47.

ОПЫТ № 1

СВОБОДНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ

НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ В КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ

Оборудование: гальванометр от демонстрационного амперметра, батарея конденса­торов на 60 мкф, катушка дроссельная с сердечником, переключатель однополюсной, со­единительные провода.

В условиях физического кабинета школы наилучшие результаты можно получить от установки, изображенной на рисунке 1

В ней колебательный контур составлен из батареи конденсаторов с полной ёмкостью в 60 мкф (возможно применение стержневой бата­реи БК-58 либо клавишной батареи БК) и дроссель­ной катушки из 3600 витков с замкнутым сердеч­ником от универсального трансформатора. По­средством однополюсного переключателя бата­рею можно поочередно переключать на заряд от источника постоянного тока напряжением 100В (ВУП) и на разряд через дроссельную катушку.

Внимание!В данной установке электрическая цепь имеет оголенные участки, поэтому необходимо соблюдать осторожность.

 Индикатором колебаний служит гальванометр от демонстрационного амперметра внутренним сопротивлением 385 Ом. С катушкой колебательного контура он связан индуктивно посредством небольшой однослойной обмотки, намотанной поверх дроссельной катушки. Две части обмотки в 15 и 25 витков подведены к трём зажимам. Для связи пользуются всей обмоткой из 40 витков.

Сначала заряжают конденсатор и. переключив его на катушку, показывают, что раз­ряд конденсатора имеет колебательный характер, так как стрелка гальванометра при этом совершает несколько затухающих колебаний с частотой около 2Гц. Опыт повторяют не­сколько раз и объясняют наблюдаемое явление, прибегая к механической аналогии. При этом сопоставляют энергетические превращения в электрическом контуре и в механиче­ской колебательной системе; сравнивают роль индуктивности и массы, ёмкости и упруго­сти, электрического и механического сопротивления.

ОПЫТ № 2

ЗАВИСИМОСТЬ ЧАСТОТЫ СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ ОТ ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ КОНТУРА.

Оборудование: гальванометр от демонстрационного амперметра, батарея конденса­торов на 60 мкф, катушка дроссельная с сердечником, переключатель однополюсной, со­единительные провода.

Для демонстрации зависимости частоты свободных колебаний от ёмкости и индук­тивности контура собирают установку, аналогичную установке в опыте 1. Показывают, что поскольку колебания в контуре не "навязываются" извне, а являются свободными, частота колебаний зависит только от параметров самого контура. Для этого уменьшают сначала ёмкость батареи, затем количество витков катушки в контуре и, возбуждая колебания, по­лучают заметное увеличение частоты колебаний стрелки.

Примечание: При подготовке установки надо иметь виду, что большое значение для успешного проведения опыта имеет подбор напряжения, подаваемого на конденсатор при его зарядке, а также выбор индикатора и связь его с колебательным контуром.

Для получения возможно большего количества колебаний необходимо увеличить первоначальный запас энергии в конденсаторе. Для этого надо увеличить напряжение источника. Оказывается, что при увеличении напряжения, подаваемого на конденсатор, выше 130 В, амплитуда колебаний такова, что сердечник катушки приближается к насыщению.

Это приводит к уменьшению индуктивности катушки, и частота колебаний резко возрастает, что крайне нежелательно. Наилучшие результаты получаются при напряжении около 120 В. Это напряжение удобнее всего получить с выпрямителя ВУП.

При наличии в кабинете двух дроссельных катушек период колебаний может быть заметно увеличен, если обе катушки насадить на сердечник и согласованно их соединить (рис. 2). Одна из обмоток связи в этом случае не используется. Такое увеличение периода значительно усиливает эффект опыта.

ОПЫТ№3

НЕЗАТУХАЮЩИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ

Оборудование: катушки дроссельные; сердечник от универсального трансформатора, батарея конденсаторов на 60 мкф; гальванометр от вольтаметра ламповая панельдемонстрационная с триодом; выпрямитель ВУП-2: выключатель; проводники соединительные.