И наблюдения колебаний

 

На рис. 3 изображена схема установки для исследования затухающих колебаний в контуре RLC.

 

Колебательный контур состоит из последовательно соединенных конденсаторов С1 и C2 катушек L1и L2, магазина сопротивлений RМ. Значения емкостей С1и C2, индуктивностей L1 и L2, а также величины активного сопротивления катушек RL и других элементов цепи RЦ указаны на панели контура. С помощью ключей К1 и К2 можно изменять величины емкости и индуктивности контура. Разделительный конденсатор C0 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 С0, С1 и С2. Поскольку в схеме подобрано С0 << С1 и С0 << С2, то

 

U = UС0 + UС1 + UС2 = q/C0 + q/C1 + q/C2 » q/C0 = UС0,

 

т. е. все напряжение падает почти полностью на конденсаторе С0.

При линейном возрастании пилообразного напряжения развертки линейно возрастает напряжение на конденсаторе С0:

 

UC0 = at (рис. 4а, участок ab).

 
 

Устанавливается постоянный ток зарядки конденсатора C0:

 

I = dq/dt = C0(dUC0/dt) = aC0 = const (рис. 4б, участок аb),

 

и, следовательно, на участке ab линейно возрастающего напряжения э. д. с. самоиндукции в катушках L1, L2 не возникает:

 

E(t) = - L(dI/dt) = 0.

 

В момент начала быстрого нелинейного спада пилообразного напряжения (участок bc) dUC0/dt изменяется, т. е. и ток разрядки конденсатора С0 непостоянен (I ¹ const), а следовательно, в катушках L1, L2 возникает э. д. с.:

 

E(t) = - L(dI/dt) ≠ 0,

 

которая и является источником энергии, вызывающим появление затухающих колебаний (например, напряжения UС на конденсаторах С1, и C2 (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 UС(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.