Лабораторная работа №45 Изучение колебательного контура Рассмотрим колебательный контур, состоящий из конденсатора C, катушки L и ключа K (рис. 1). При разомкнутом ключе зарядим конденсатор до разности потенциалов UC. На обкладках конденсатора появятся заряды q, и между ними возникнет электрическое поле, энергия которого равна CU C2 W 2 Если замкнуть ключ, то конденсатор начнет разряжаться, в цепи возникнет электрический ток i, изменяющийся со временем. Наличие тока в цепи приведет к возникновению электрического поля, которое в основном будет сосредоточено внутри катушки. Энергия электрического поля будет уменьшаться со временем, а энергия магнитного поля – увеличиваться. Через некоторое время конденсатор разрядится полностью, электрическое поле исчезнет, а энергия магнитного поля достигнет максимального значения: W LI 2 2 При отсутствии сопротивления вся энергия электрического поля превратится в энергию магнитного поля. Будем считать, что ток в контуре при разрядке конденсатора квазистационарный, то есть в каждый момент времени сила тока во всех сечениях контура одинакова. Тогда можно применить законы постоянного тока: UC E L di dt q di L 0 C dt d 2q 1 q0 dt 2 LC 1 02 LC q=q0cos(ω0t+φ), где q0 – амплитуда; φ – начальная фаза; ω0 – частота собственных незатухающих колебаний. 0 1 LC T0 2 LC - формула Томсона Одновременно с зарядом колеблется напряжение и сила тока. Между напряжением и током существует разность фаз. U=U0cos(ω0t+φ) Для затухающих колебаний: q=q0e-βtcos(ω0t+φ), где R - коэффициент затухания. 2C A0 An 1 n ln Q 1 L R C Результаты исследования Емкость C, мкФ n Период T, с Индуктивность L, Гн 0,015 5 2*10-3 6,8 0,04 4 2,5*10-3 4 2 10 3 2 L1 0, 015 106 4 2 2,5 10 6,8 Гн 3 2 L1 0, 04 106 4 2 4 Гн Емкость C, мкФ Амплитуда U, В σ Добротность Q 0,015 5,8 0,16 19,6 0,04 4,2 0,19 16,9 1 5 1 ln 5,8 0,16 2, 6 1 4 2 ln 4, 2 0,19 2 Q1 19, 6 1 Q2 16,9 2 Основные выводы: разобрали устройство типового колебательного контура, изучили процессы, протекающие в контуре, рассмотрели на практике его характеристики.