На рис. 3 изображена схема установки для исследования затухающих колебаний в контуре RLC.
Колебательный контур состоит из последовательно соединенных конденсаторов С 1 и C 2 катушек L 1и L 2, магазина сопротивлений R М. Значения емкостей С 1и C 2, индуктивностей L 1 и L 2, а также величины активного сопротивления катушек R L и других элементов цепи R Ц указаны на панели контура. С помощью ключей К 1 и К 2 можно изменять величины емкости и индуктивности контура. Разделительный конденсатор C 0 в контур не входит и его электроемкость при расчетах не учитывается.
 |
Для возбуждения колебаний в данной работе используется пилообразное напряжение генератора развертки луча осциллографа. Напряжение U снимается с выхода X-пластин, расположенного на задней панели (ЗП – рис. 3) осциллографа, и подается к клемме B колебательного контура, перераспределяясь между конденсаторами С 0, С 1 и С 2. Поскольку в схеме подобрано С 0 << С 1 и С 0 << С 2, то
U = U С0 + U С1 + U С2 = q/C 0 + q/C 1 + q/C 2» q/C 0 = U С0,
т. е. все напряжение падает почти полностью на конденсаторе С 0.
При линейном возрастании пилообразного напряжения развертки линейно возрастает напряжение на конденсаторе С 0:
U C0 = at (рис. 4а, участок ab).
 |
Устанавливается постоянный ток зарядки конденсатора C 0:
I = dq/dt = C 0(dU C0/ dt) = aC 0 = const (рис. 4б, участок аb),
и, следовательно, на участке ab линейно возрастающего напряжения э. д. с. самоиндукции в катушках L 1, L 2 не возникает:
E (t) = - L (dI / dt) = 0.
В момент начала быстрого нелинейного спада пилообразного напряжения (участок bc) dU C0/ dt изменяется, т. е. и ток разрядки конденсатора С 0 непостоянен (I ¹ const), а следовательно, в катушках L 1, L 2 возникает э. д. с.:
E (t) = - L (dI / dt) ≠ 0,
которая и является источником энергии, вызывающим появление затухающих колебаний (например, напряжения U С на конденсаторах С 1, и C 2 (рис. 4г). Возникающие в контуре затухающие колебания (рис. 4г) будут продолжаться и во время следующего периода нарастания напряжения развертки, смещающего луч по горизонтальной оси (X) экрана осциллографа. Их можно наблюдать на экране осциллографа при подаче напряжения U С(клемма А контура) на вход Y осциллографа. Клемма «вход Y» расположена на передней панели осциллографа. Клемма Е («земля») контура соединяется с соответствующей клеммой осциллографа. Устойчивое изображение затухающих колебаний можно получить на экране осциллографа при правильном подборе частоты развертки, частоты синхронизации, усиления сигнала по вертикальной (Y) и горизонтальной (X) осям.
