Изследването на електрически трептения в RLC верига
Лаборатория № 11
Цел: наблюдение на осцилоскоп екран графики на периодични и апериодични криви електрическото трептене фаза; измерване използва колебание период на осцилоскоп, логаритмична декремент, Q на веригата, критичната съпротивление, фаза смяна между колебанията на тока и напрежението; сравняване на експериментални резултати с теоретични изчисления.
Оборудване: електронен осцилоскоп, импулсен генератор, набор от кондензатори, набор от бобини, резистори магазин.
Кратка теоретична информация
Сред различните електрически явления на голям интерес към физиката и технологията са електрически трептения в които някои електрически величини (например, ток, такса или потенциални) се променя с времето. Има различни методи и системи за производство на електрически трептения. Един от най-простите източници на такива вибрации е електрически колебания верига.
Да разгледаме прост колебание верига, съставена от кондензатор С свързани в серия. индуктивност L. резистор R и ключ К (фиг. 11.1, а). Ако таксата за кондензатор и след това затворете ключ (фиг. 11.1 б), кондензатор започне да се изтощава. Веригата изглежда нарастващ текущ аз. в индуктор съответстващ магнитно поле.
кондензатор разряден ток аз. преминаващ през бобината, той генерира самостоятелно предизвикан EMF. Получената самостоятелно индукция EMF бавно разреждане на кондензатор и след кондензатор е напълно изтощена самостоятелно индуцира EMF, обратно, тя започва да се поддържа тока в същата посока.
В резултат на кондензатор презареждат, след което процесът продължава, но движението на такси ще се появят в обратна посока (фиг. 11.1 в).
Първоначалната електрическо поле енергия зарежда кондензатор по време на разтоварване на енергия преминава в магнитно поле бобината. При презареждане кондензатор трансфер на енергия е обърната магнитно поле намотка в електрическо поле енергията на кондензатор. В идеалния резонансната верига съпротивление R е равна на нула и причинени електрически трептения са ненамален (фиг. 11.2, а).
В реалния резонансната верига R е различно от нула, следователно, когато ток тече през него, топлина избор. Следователно, общата енергия доставка на веригата е намалена, и вибрации се заглушават (фиг. 11.2, В).
С увеличаване на съпротивлението R затихване процент се увеличава (фигура 11.2 инча), и когато R е достатъчно големи колебания не възникват - (. Фигура 11.2 гр) е апериодична разряд на кондензатор.
Схемата за устойчивост в които процесът на колебание става апериодична, нарича критичната (RCR).
Нека да намерим уравнението, която описва овлажнен електрически трептения във веригата. В съответствие със закона за запазване на енергията загуба на енергия в своите dWS разреждане кондензатор изразходвани за увеличаване на магнитното поле енергията на бобината и DWL DQ топлинната устойчивост R:
WC където енергията на кондензатор,
WL енергия на магнитното поле бобини,
Тук р зареждане на кондензатор в даден момент, аз тока във веригата в същия момент.
Количеството топлина, генерирана в проводник през DT време:
Използването на тези съотношения, ние трансформира уравнение (11.1):
,
,
защото
експресията (11.2) може да се трансформира в
.
Намаляване от DQ, и с помощта на връзката
получаваме следното диференциално уравнение:
В това уравнение, следните промени са направени:
където затихване коефициент, 0 собствена честота на веригата.