Подготовка приборов к работе

1. Собрать электрическую цепь по схеме (рис.5).

 

Рис.5

2. Подготовка генератора ГЗ-34. Установить ручки в следующие положения: «ВЫХ.СОПРОТИВЛ. Ω» - 600, «МНОЖИТЕЛЬ» -100, регулятор выхода «»- крайнее ле­вое положение, «РАССТРОЙКА %» - О, «ПРЕДЕЛЫ ШКАЛ» - 3 В. «ШКАЛА ПРИ­БОРА» -х2, «ВНУТРЕННЯЯ НАГРУЗКА» - выкл. «ЧАСТОТА Hz» - 20.

3. Подготовка генератора ГЗ-118. Сигнал с генератора снимается с гнезда «». Установить ручки в следующие положения: переключатель ступенчатого ослабления выходного напряжения «dB» - 0. регулятор выхода «»- крайнее левое положение, «РАССТРОЙКА» - 0, «МНОЖИТЕЛЬ» - 10².

Множитель	Предел установки частоты	Дискретность Гц
	от 10 до 100 Гц	0,1
10	от 100 до 1000 Гц
102	от 1 до 10 кГц
103	от 10 до 100 кГц
103	от 100 до 200 кГц

4. Подготовка осциллографа С1-72. Установить ручки: «», «๏», «», «», «УРОВЕНЬ» - в среднее положение, «ВОЛЬТ/ДЕЛЕН» - в положение «2», «ВРЕМЯ/ДЕЛЕН» - «0,2 ms», «СТАБИЛЬНОСТЬ» - в крайнее правое положение, переключатель синхронизации в положение «», кнопка «ВХОД Х»- отжата.

 

Экспериментальная часть

 

Задание 1. Получение фигур Лиссажу

 

1. Включить генераторы ГЗ-34, ГЗ-118 и осциллограф С1-72 и прогреть их в течение 2-3 минут.

2. Установить на генераторах ГЗ-34 и ГЗ-118 частоту 2000 Гц.

3. Подать напряжение с генератора Г3-118 на вертикальный вход осциллографа, для этого тумблеры Т₁ и Т₂ установить в правое положение. С помощью регулятора напряжения установить амплитуду исследуемого напряжения (2 деления). Получить устойчивое изображение синусоиды с помощью ручек «СТАБИЛЬНОСТЬ» и «УРОВЕНЬ». Для этого необходимо ручку «СТАБИЛЬНОСТЬ» повернуть влево до исчезновения изображения, а затем ручку «УРОВЕНЬ» повернуть до появления устойчивой осциллограммы.

Зарисовать осциллограмму.

4. Отключить напряжение с генератора ГЗ-118 от вертикаль­ного входа осциллографа и подключить к вертикальному входу напряжение с генератора ГЗ-34. Для этого необходимо тумбле­ры Т₁ и Т₂ установить в левое положение.

Повторить все опе­рации, выполненные в пункте 2.

5. Подать одновременно напряжение с генератора ГЗ-34 на вертикальный вход, а с генератора ГЗ-118 - на горизонтальный вход.

Для этого необходимо, не меняя, положения тумблеров Т₁ и Т₂,нажать кнопку «ВХОД X» на осциллографе. С помощью регуляторов выхода «» на генераторах добиться примерно одинакового размера изображения по гори­зонтали и вертикали. Медленно вращая ручку «ЧАСТОТА Hz» генератора ГЗ-34, получить на экране осциллографа окружность. Вращение фигуры прекращается при точном совпадении частот подаваемых на вертикальный и горизонтальный входы.

6. Получить фигуры Лисса­жу для следующих соотношений частот, подаваемых на вертикальный и горизонтальный входы:

1:2; 1:3, 2:3, 3:4, 4:3, 3:2, 2:1, 3:1.

Например, соотношение 1:2 можно получить, подав на вертикальный вход (генератор ГЗ-34) 2000 Гц, а на горизонтальный вход (генератор ГЗ-118) - 4000 Гц (или 3000 Гц и 6000 Гц соответственно и т.д.).

7. 3арисовать фигуры Лиссажу, как показано на рис.4.

Задание 2. Получение осциллограммы биений и определение их частоты

1. Установить следующие частоты генераторов: ГЗ - 118 - 5000 Гц; ГЗ-34 -5500 Гц. Отжать кнопку «ВХОД X».

2. С помощью тумблеров T₁ и Т₂ поочерёдно подать напряже­ние с генераторов ГЗ-118 (T₁ и Т₂ вправо) и ГЗ-34 (Т₁ и Т₂ -влево) на вертикальный вход осциллографа. Получить в каждом случае устойчивое изображение синусоиды и установить с помо­щью регулятора выхода «» амплитуды синусоид, равные двум делениям. Зарисовать в обоих случаях осциллограммы.

3. Переключением тумблеров T₁ и Т₂ (T₁ - влево. Т₂ - вправо) подать одновременно на вертикальный вход осциллографа напряжение установленной частоты и амплитуды от обоих генераторов через делитель напряжения R₁ и R₂. Плавно изменяя частоту генератора ГЗ-34 в пределах от 4500 Гц до 5500 Гц, получить осциллограмму биений. Изменяя напряжение регулятором выхода на ГЗ-34, добиться чёткой осциллограммы биений (амплитуда минимума равна нулю). Зарисовать её.

4. Установив на осциллографе переключатель «ВРЕМЯ/ДЕ­ЛЕН» в одно из положений 0.5; 1.0; 2.0 ms (по заданию преподавателя) и добившись устойчивой осциллограммы биений (несколько периодов), измерить их частоту по формуле:

 

 

где - число целых периодов биений, - расстояние в делениях, на котором укладывается периодов биений. -период развёртки осциллографа в секундах, при котором наблюда­ется периодов осциллограммы (на шкале «ВРЕМЯ/ДЕЛЕН» период дан в миллисекундах ms или в микросекундах μs).

5. Записать полученные данные в табл. 1.

Таблица 1.

№
	с/дел	-	дел.	Гц	Гц

Контрольные вопросы

1. Дайте определение электрических колебаний.

2. Что такое колебательный контур? Период собственных колебаний.

3. Записать дифференциальное уравнение свободных электрических колебаний и его решение.

4. Напишите формулу для напряжения на конденсаторе.

5. Напишите формулу для напряжения на катушке индуктивности.

6. Какова траектория точки, участвующей одновременно в двух взаимно перпендикулярных гармонических колебаниях с одинаковыми периодами? Как получается окружность? Прямая?

7. Как по виду фигур Лиссажу можно определить отношение частот складываемых колебаний?

8. Что такое биения? Чему равна частота биений? Период?

Литература

1. Трофимова Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. – М.: Высш. Шк., 2004.

2. Справочное руководство по физике. Ч.1. Механика, молекулярная физика, электричество, магнетизм: учеб.-метод. пособие. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2008.

3. Колебания и волны: учебное пособие. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2009.

 

Составители: Жданова Т.П., Илясов В.В., Лещева О.А., Холодова О.М.

 

ИЗУЧЕНИЕ СЛОЖЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ

 

 

Методические указания к лабораторной работе № 28 по физике

 

(Раздел «Электричество и магнетизм»)

 

Редактор Т.В. Колесникова

В печать 10.07.2013

Объём 0,7 усл.п.л. Офсет. Формат 60х84/16.

Бумага тип №3. Заказ №. Тираж 50. Цена

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия:

344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина,1.