11

Лабораторна робота № 11
Вимірювання логарифмічного декремента і добротності
коливального контуру
Мета роботи: Метою лабораторної роботи є експериментальне вивчення
процесу загасання коливань в електричному контурі.
Прилади та матеріали: універсальний комп’ютерно – вимірювальний комплекс
та програмне забезпечення до нього, набір датчиків, з’єднувальні провідники,
джерело постійного струму ε, магазин опорів R, батарея конденсаторів С,
котушка індуктивності L.
Теоретичні відомості (див. протокол)
Хід роботи
Для експериментального визначення логарифмічного декремента загасання і
добротності контуру необхідно:
1.
Від градуювати датчики сили струму 100 мА та напруги 12 В (або 25 В).
Для визначення індуктивності L котушки виконати лабораторну роботу №7
«Дослідження котушки індуктивності». Скласти електричне коло (рис.3).
Підключити датчики сили струму 100 мА та напруги 12 В до ємності С.
Рис.3. Структурна схема вимірювальної установки
2. Отримати на екрані монітора графік загасаючих коливань напруги на
конденсаторі. Експортувати дані до таблиці Excel та зберегти.
3. Використовуючи отриманий дані, виміряти у одиницях довжини чотирип'ять наступних один за одним амплітуд напруги (рис.4) і результати
вимірювань занести до таблиці 1.
1
Рис.4. Згасаючі коливання напруги на конденсаторі коливального контуру
4. Згідно даних таблиці вирахувати значення логарифмічного декремента
загасання
 = lnUk – lnUk+1
і за цими даними знайти середнє значення декремента.
5. З (7), знаючи , знайти добротність контуру Q.
6. Вимірювання логарифмічного декремента загасання і добротності контуру
відбуваються за різних умов:
а) опір R = 0, котушка індуктивності не має осердя. Коливання у цьому
випадку будуть теж затухаючими, так як присутній активний опір котушки
індуктивності та з'єднувальних провідників;
б) опір R  0, котушка індуктивності не має осердя;
в) опір R = 0, у котушку введене феритове осердя;
г) опір R = 0, у котушку введене магнітне металеве осердя;
д) опір R = 0, у котушку введене магнітне суцільне металеве осердя;
е) опір R = 0, у котушку введене магнітне осердя з набору дротів.
7. Результати вимірювань і розрахунку логарифмічного декремента-загасання і
добротності контуру для перерахованих вище умов занести до таблиці 1.
Таблица 1
Номер
вимірюваної
амплітуди,
k
Значення
амплітуди,
Uk, мм
U
ln k
U k 1
Окремі
значення
декремента,
Середнє
значення
декремента,


R = 0 (котушка індуктивності не має осердя)
Добротність
контуру,
Q
1
2
3
4
5
R  0 (котушка індуктивності не має осердя)
1
2
2
3
4
5
R = 0 (котушка індуктивності з феритовим осердям)
1
2
3
4
5
R = 0 (котушка індуктивності з немагнітним осердям)
1
2
3
4
5
R = 0 (котушка індуктивності з магнітним суцільним осердям)
1
2
3
4
5
R = 0 (котушка індуктивності з магнітним осердям з набору дротів)
1
2
3
4
5
8. Пояснити отримані результати. При цьому треба мати на увазі, що феритове
осердя є матеріалом з великою відносною магнітною проникністю, а у
металевому осередді, вміщеному у змінне магнітне поле, наводяться вихрові
струми.
Примітка. Додатково можна (на розсуд викладача) запропонувати наступні
завдання:
а) За формулою (5) у кожному конкретному випадку пункту 5 визначити
коефіцієнт загасання , знаючи період згасаючих коливань.
R
б) Визначаючи коефіцієнт загасання  0  0 (при R = 0, але з урахуванням R0
2L
– сумарного внутрішнього опору котушки індуктивності і з'єднувальних
R  R0
при R  0, зі співвідношення
2L
R
1
знайти індуктивність котушки L і за формулами 0 
та
  0 
2L
LC
провідників) і коефіцієнт загасання  
3

I
R2
визначити циклічні частоти вільних незгасаючих і згасаючих

LC 4L2
електромагнітних коливань у контурі.
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ
1. Яка фізична величина називається логарифмічним декрементом
загасання?
2. Як визначається добротність коливального контуру?
3. Як зміняться добротність і логарифмічний декремент загасання, якщо
активний опір контуру зростає?
4. Як впливає активний опір контуру на частоту і період вільних згасаючих
коливань у ньому?
Література
1. Горбачук І.Т., Козеренко С.І., Левандовський В.В., Мусієнко Ю.А., Шут М.І., Янчевський
Л.К. Дослідження будови та принципу дії елементів структури аналогово-цифрового
перетворювача.
Спеціальний
фізичний
практикум.
Частина
3.
//
За
заг.ред.
проф. Горбачука І.Т. – К.: НПУ імені М.П.Драгоманова, 2011. – 55 с.
2. Калашников С. Г. Электричество. 5-е изд. -М: Наука, 1985. -576 с.
3. Кучерук I. М., Горбачук I. Т., Луцик П. П. Загальний курс фізики: Навчальний посібник Т. 2. Електрика і магнетизм. -К.: Техніка, 2003. - 452 с.
4. Загальна фізика. Лабораторний практикум Барановський В.М., Бережний П.В., Горбачук
І.Т.. Дущенко В.П., Шут М.І. -- К. : Вища школа, 1981. – 512 с.
4