И наблюдения колебаний

 

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.