Исследование затухающих колебаний в колебательном контуре (лабораторная работа), страница 6

Период колебаний генератора Т₀ определяется как время между двумя последовательными зажиганиями (или гашениями) лампы. Для нахождения периода запишем закон Ома для неоднородного участка цепи, состоящей из конденсатора С_о, резистора R₀ и внешней ЭДС. U_о при погашенной газоразрядной лампе (I=I_c) – рис. 5, т.е. ток в цепи определяется током заряда, конденсатора:

                                                                          (32)

Так как   ,   ,   где  q – заряд конденсатора, то

                                                                                (33)

Уравнение (33) описывает процесс зарядки конденсатора и имеет решение (31). Для нахождения периода колебаний предположим, что время газового разряда Δτ много меньше периода Т₀  колебаний и Т₀  приближенно равен времени зарядки конденсатора от Uг до Uз. Тогда

;  ;  ;  ;

                                              .                      (34)

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ

Релаксационный генератор на тиратроне МТХ – 90, наборы катушек индуктивности и конденсаторов, магазин сопротивлений, источник питания УИП-1, осциллограф С1-54, вольтметр Э515.

ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Принципиальная электрическая схема установки для изучения свободных затухающих колебаний в контуре приведена на рис.8.

Напряжение U₀ от источника питания УИП-1 (выход 20-600 В) подаетcя на вход релаксационного генератора и измеряется вольтметром. В качестве газоразрядной лампы в генераторе используется тиратрон МТХ-90. Сопротивление R₀ выбирается из магазина сопротивлений в интервале 100 КОм÷1 Мом. В качестве нагрузки релаксационного генератора, собранного из элементов R, С, L, используется колебательный контур, состоящий из одной из катушек индуктивности L₁ – L₃, одного из конденсаторов С₁ – С₃ и активного сопротивления R магазина сопротивлений. Выбор того или иного элемента колебательного контура осуществляется переключателями S₃ и S₄, установленными на стенде. В течение времени Δτ (рис. 7) горения лампы через неё и через катушку индуктивности течет ток. В этот промежуток времени колебательному контуру сообщается некоторый запас энергии. После прекращения газового разряда контур оказывается отключенным от генератора и в течение времени (Т₀ - Δτ) в нем происходят колебания. Так как в контуре имеется активное сопротивление, колебания будут затухающими (активное сопротивление – активное сопротивление катушки индуктивности – имеется даже в случае R_{магазина} = 0). Параметры колебательного контура R, С, L подобраны так, что, во-первых, период Т собственных колебаний контура много меньше периода Т₀ колебаний релаксационного генератора (Т << То), а во-вторых, так, чтобы время затухания в контуре было меньше Т₀, т.е. чтобы колебании успевали затухнуть к моменту прихода очередного импульса накачки от генератора.