Методические указания к лабораторным работам по курсу общей физики (Электричество и магнетизм. Ч.2) - 28 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

28
РАБОТА № 12
ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ПРОСТЕЙШЕГО ЛАМПОВОГО ГЕНЕРАТОРА
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ
Приборы и принадлежности: трехэлектродная лампа, источник постоянного
напряжения на 300 В, источник переменного напряжения на 4В, два воздушных
конденсатора постоянной и переменной емкости, две катушки индуктивности, два
конденсатора постоянной емкости, сопротивление, микроамперметр, индикатор
высокочастотного электромагнитного поля на неоновой лампе , неизвестные
емкость и индуктивность.
Краткая теория
Электрический колебательный контур представляет собой цепь (рис.1),
состоящую из последовательно соединенных емкости С, индуктивности L и
сопротивления R проводников.
В контуре происходят периодические изменения силы тока и связанных с
ней величин. Перезарядку пластин конденсатора можно понять, вспомнив, в чем
состоит явление самоиндукции.
Явление самоиндукции состоит в следующем: при всяком изменении тока в
контуре в нем возникает э.д.с. самоиндукции
E
c
, которая прямо пропорциональна
скорости изменения тока в контуре (di/dt) и
обратно этой скорости направлена:
.ε
dt
di
L
c
−=
. (1)
Если ток нарастает, э.д.с . препятствует
этому увеличению тока и создает
индукционный ток противоположного
направления. Если ток уменьшается, э.д.с .
препятствует уменьшению тока и создает
индукционный ток того же направления.
Рассмотрим работу контура. Зарядим конденсатор от внешнего источника
электроэнергии до некоторой разности потенциалов U, сообщив его обкладкам
заряды
±
q , и затем с помощью ключа К замкнуть контур , то конденсатор начнет
разряжаться и в цепи потечет некоторый ток. При малом значении R он будет
очень быстро нарастать. Направление для тока i, показанное на рис.1, примем за
положительное (верхняя пластина заряжена положительно , нижняя -
отрицательно ) и рассмотрим процессы, протекающие в контуре.
Допустим сначала, что омическое сопротивление проводника, из которых
состоит контур , исчезающе мало , т .е . R
≈
0, и пусть в начальный момент времени
заряд конденсатора максимален (q=q
o
). При этом разность потенциалов между
C
K
L
R
i
+
–
Рис.1 
                                                         28

                                               Р А Б О Т А № 12
            И ЗУЧ Е Н ИЕ Р АБ О ТЫ ПР О СТЕ Й Ш Е ГО ЛАМПО ВО ГО ГЕ Н Е Р АТО Р А
                            Э ЛЕ КТР О М АГНИ ТН Ы Х КО ЛЕ Б АН И Й

          Пр и бо р ы и пр и надле ж но с т и : т р е х эле к т р о днаялам па, и с т о чни к по с т о янно го
напр яж е ни я на 300 В, и с т о чни к пе р е м е нно го напр яж е ни я на 4В, два во здушны х
к о нде нс ат о р а по с т о янно й и пе р е м е нно й е м к о с т и , две к ат ушк и и ндук т и вно с т и , два
к о нде нс ат о р а по с т о янно й е м к о с т и , с о пр о т и вле ни е , м и к р о ам пе р м е т р , и нди к ат о р
вы с о к о час т о т но го эле к т р о м агни т но го по ля на не о но во й лам пе , не и зве с т ны е
е м к о с т ьи и ндук т и вно с т ь.

                                                К раткая те ория

           Э ле к т р и че с к и й к о ле бат е льны й к о нт ур пр е дс т авляе т с о бо й це пь (р и с .1),
с о с т о ящ ую и з по с ле до ват е льно с о е ди не нны х е м к о с т и С, и ндук т и вно с т и L и
с о пр о т и вле ни яR пр о во дни к о в.
            В к о нт ур е пр о и с х о дят пе р и о ди че с к и е и зм е не ни я с и лы т о к а и с вязанны х с
не й ве ли чи н. Пе р е зар ядк у плас т и н к о нде нс ат о р а м о ж но по нят ь, вс по м ни в, в че м
с о с т о и т явле ни е с ам о и ндук ци и .
           Я вле ни е с ам о и ндук ци и с о с т о и т в с ле дующ е м : пр и вс як о м и зм е не ни и т о к а в
                                                      к о нт ур е в не м во зни к ае т э.д.с . с ам о и ндук ци и
              i           K                           E c,     к о т о р ая пр ям о        пр о по р ци о нальна
                                                     с к о р о с т и и зм е не ни ят о к а в к о нт ур е (di/dt) и
                                                     о бр ат но эт о й с к о р о с т и напр авле на:
 +
            C                                 L                  .ε = − L dtdi .
                                                                      c                                          (1)
 –                                                   Ес ли т о к нар ас т ае т , э.д.с . пр е пят с т вуе т
                         R                           эт о м у уве ли че ни ю т о к а и               с о здае т
                                                     и ндук ци о нны й       то к    пр о т и во по ло ж но го
                                                     напр авле ни я. Ес ли т о к ум е ньшае т с я, э.д.с .
                      Ри с .1                        пр е пят с т вуе т ум е ньше ни ю т о к а и с о здае т
                                                     и ндук ци о нны й т о к т о го ж е напр авле ни я.
         Рас с м о т р и м р або т у к о нт ур а. З ар яди м к о нде нс ат о р о т вне шне го и с т о чни к а
эле к т р о эне р ги и до не к о т о р о й р азно с т и по т е нци ало в U, с о о бщ и в е го о бк ладк ам
зар яды ±q, и зат е м с по м о щ ью к люча К зам к нут ь к о нт ур , т о к о нде нс ат о р начне т
р азр яж ат ьс я и в це пи по т е че т не к о т о р ы й т о к . Пр и м ало м значе ни и R о н буде т
о че нь бы с т р о нар ас т ат ь. Напр авле ни е для т о к а i, по к азанно е на р и с .1, пр и м е м за
по ло ж и т е льно е (ве р х няя плас т и на зар яж е на по ло ж и т е льно , ни ж няя -
о т р и цат е льно ) и р ас с м о т р и м пр о це с с ы , пр о т е к ающ и е в к о нт ур е .
           Д о пус т и м с начала, чт о о м и че с к о е с о пр о т и вле ни е пр о во дни к а, и з к о т о р ы х
с о с т о и т к о нт ур , и с че зающ е м ало , т .е . R≈0, и пус т ь в начальны й м о м е нт вр е м е ни
зар яд к о нде нс ат о р а м ак с и м але н (q=qo). Пр и эт о м р азно с т ь по т е нци ало в м е ж ду

Страницы