Принципиальная электрическая схема установки для изучения свободных затухающих колебаний в контуре приведена на рис. 8.8.
Напряжение U 0 от источника питания УИП-1 (выход 20-600 В) подается на вход релаксационного генератора и измеряется вольтметром.
В качестве газоразрядной лампы в генераторе используется тиратрон МТХ-90. Сопротивление R 0 выбирается из магазина сопротивлений в интервале 100 кОм÷1 Мом. В качестве нагрузки релаксационного генератора, собранного из элементов R, С, L, используется колебательный контур, состоящий из одной из катушек индуктивности L 1 – L 3, одного из конденсаторов С 1 – С 3 и активного сопротивления R магазина сопротивлений. Выбор того или иного элемента колебательного контура осуществляется переключателями S 3 и S 4, установленными на стенде. В течение времени Δτ (рис. 8.7) горения лампы через неё и через катушку индуктивности течет ток. В этот промежуток времени колебательному контуру сообщается некоторый запас энергии. После прекращения газового разряда контур оказывается отключенным от генератора и в течение времени (Т 0 - Δτ) в нем происходят колебания. Так как в контуре имеется активное сопротивление, колебания будут затухающими (активное сопротивление – активное сопротивление катушки индуктивности – имеется даже в случае R магазина = 0). Параметры колебательного контура R, С, L подобраны так, что, во-первых, период Т собственных колебаний контура много меньше периода Т0 колебаний релаксационного генератора (Т << Т 0), а во-вторых, так, чтобы время затухания в контуре было меньше Т 0, т.е. чтобы колебании успевали затухнуть к моменту прихода очередного импульса накачки от генератора.
На вертикальный вход У осциллографа подаются сигналы с различных точек схемы. Способ подключения определяется переключателям S 1 и S 2, расположенными на стенде. В положении S 1"генератор" на вход У подается пилообразное напряжение с релаксационного генератора; в положении S 1" контур ", а S2 «накачка» - импульсы тока накачки; в положении S 1 " контур ", а S 2 " колебания " - затухающие колебания напряжения на конденсаторе контура.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.
Подготовка к работе.
1. Соберите схему (рис. 8.8).
ВНИМАНИЕ! Для питания релаксационного генератора используется высокое напряжение, поэтому все соединения осуществляйте ТОЛЬКО ПРИ ОТКЛЮЧЕННОМ ПИТАНИИ.
2. Переключатель пределов выходного напряжения УИП-1 установите в положение 20÷150 В, а регулятор выходного напряжения 20÷600 В – в крайнее левое положение.
3.Переключатели чувствительности входа У осциллографа установите в положение1:1 и 50В/см.
4. Включите питание УИП-1 тумблером " сеть " и питание осциллографа. Прогрейте аппаратуру в течение 5-10 минут.
5. Отключите кабель от входа У. Ручкой "режим запуска" получите на экране горизонтальную прямую. Ручкой “ ↔ “ переместите её так, чтобы она занимала всю ширину экрана. Ручкой “ ↕ “ совместите её с горизонтальной осью измерительной сетки экрана. Подключите кабель ко входу У осциллографа.
Задание 1
1. Переключатель времени развертки осциллографа установите в положение 1 ms/см.
2. Тумблер S1 на стенде переведите в положение " Генератор ", а тумблер S2 - в положение " Накачка ".
3. Включите тумблер " Анод " УИП-1. Регулятором выходного напряжения 20-600 В увеличивайте напряжение Uo до зажигания тиратрона. Значения напряжения занесите в таблицу 8.1.
4. Переключателем " Множитель " времени развертки и ручками " Режим запуска " и " Уровень запуска " добейтесь устойчивого изображения на экране осциллографа 2 – 4 пилообразных импульсов (рис. 8.7). Переключателем чувствительности входа У добейтесь, чтобы изображение пилообразных импульсов занимало большую часть экрана. Регуляторами " Фокус " и " Астигматизм " добейтесь четкого изображения.
Таблица 8.1 – Период колебаний релаксационного генератора
| № п/п | Uo, В | l, см | Длит/см, ms | Множит | То, мс | ν, Гц |
| . | ||||||
| . | ||||||
| . | ||||||
5. Измерьте период То пилообразных колебаний. Для этого регулятором “↔“ совместите начало пилообразного импульса с любой вертикальной линией измерительной сетки экрана осциллографа (желательно, чтобы импульс располагался в центре экрана) и измерьте длину ℓ импульса в см по горизонтальной оси измерительной сетки. Длительность импульса в миллисекундах получается умножением этой длины на положение переключателя длительности развертки (длит/см) и на множитель времени развертки.
Например, положение переключателя " Длит/см " - I ms, " Множитель " – 5, длина импульса – 2,1 см. Тогда То = 2,1х1x5 = 10,5 мс. Значения периода ℓ, см и То, мс занесите в таблицу I.
6. Увеличивая напряжение Uo регулятором 20-600 В УИП-1 с интервалом 10 В, измерьте период колебаний То еще девять раз (при необходимости перейдите на предел 150-300 В УИП-1, предварительно поставив регулятор выходного напряжения в крайнее левое положение). Значение напряжения Uo и периода колебаний ℓ, То занесите в таблицу I.
Задание 2
1. Установите регулятором УИП-1 напряжение необходимое для зажигания тиратрона. Получите изображение пилообразных импульсов согласно п. 4задания 1.
2. Выберите переключателями элементы колебательного контура, указанные преподавателем, и магазином сопротивлений R установите R=0.
3. Переведите тумблер S1 на стенде в положение " контур ". Наблюдайте импульсы накачки на экране осциллографа.
4. Переведите тумблер S2 на стенде в положение " Колебания ". Наблюдайте картину затухающих колебаний между двумя импульсами накачки.
5. Переключатель длительности развертки " Длит/см " переведите в положение 100 мс. Переключателем " Множитель " длительности развертки и регуляторами " Режим запуска " и “ Уровень запуска " получите устойчивое изображение на экране осциллографа 10-15 колебаний. Ручкой “ ↔ “ поместите начало затухающих колебаний в левую часть экрана. Переключатель чувствительности входа У установите в положение, при котором изображение начальных колебаний занимает большую часть экрана по высоте. Регуляторами " Фокус " и " Астигматизм " получите четкое изображение затухающих колебаний.
6. Проверьте положение горизонтальной оси согласно п.5 подготовки к работе.
7. Измерьте амплитуду Bn n -го колебания (рис. 8.2), совместив его ручкой “ ↔ “ с вертикальной осью измерительной сетки экрана осциллографа. Перемещая изображение влево ручкой “ ↔ “, измерьте амплитуду Вn+3 (n+3) -го колебания. Результаты измерений в мм занесите в таблицу 2.
8. Измерьте период колебаний Т (рис. 8.2). Для этого переключателем " Множитель " увеличьте масштаб по оси X так, чтобы на экране наблюдалось 2-4 колебания и регулятором “ ↔ “ переместите изображение в удобное для измерений место. Результат измерений занесите в таблицу 8.2. Переключатель " Множитель " верните в исходное положение.
Таблица 8.2 – Параметры затухающих колебаний
| № п/п | R, Ом | Bn, мм | B n+3, мм | 
| λ | Q | T, мкс | ν, Гц | Ттеор., мкс | Контур |
| …. | ||||||||||
9. Увеличивая сопротивление магазина Р с шагом 10-40 Ом, повторите измерение амплитуд и периода по п.п. 7–8 для девяти значений сопротивления. При необходимости увеличивайте усиление канала переключателем чувствительности (измерения амплитуд Bn и B n+3, соответствующих одному сопротивлению, проводите при неизменном усилении). Результаты измерений занесите в таблицу 8.2.
