Методические указания к лабораторным работам по курсу общей физики (Электричество и магнетизм. Ч.3). Миловидова С.Д - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

29
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 Ε
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, мало, т .е . R≈0, и пусть в начальный момент времени
заряд конденсатора максимален (q=q
o
). При этом разность потенциалов между
его обкладками также максимальна (U=U
o
), а ток в цепи равен нулю (рис.2,а).
C
K
L
R
i
+
–
                                               29


                                      Р А Б О Т А № 12
        И З У Ч Е НИ Е Р А Б О ТЫ П Р О С ТЕ Й Ш Е ГО Л А М П О В О ГО ГЕ НЕ Р А ТО Р А
                           ЭЛ Е КТР О М А ГНИ ТНЫ Х КО Л Е Б А НИ Й
        П риборы и п ринадле жност и: т рехэле к т родная лам п а, ист очник
п ост оянного нап ряже ния на 300 В , ист очник п е ре м е нного нап ряже ния на 4В ,
дв а в оздуш ныхк онде нсат ора п ост оянной и п е ре м е нной е м к ост и, дв е к ат уш к и
индук т ив ност и, дв а к онде нсат ора п ост оянной е м к ост и, соп рот ив ле ние ,
м ик роам п е рм е т р, индик ат ор в ысок очаст от ного эле к т ром агнит ного п оля на
не онов ой лам п е , не изв е ст ные е м к ост ьи индук т ив ност ь.

                                       К раткая те ория
       Эле к т риче ск ий к оле бат е льный к онт ур п ре дст ав ляе т собой ц е п ь (рис.1),
сост оящ ую из п осле дов ат е льно сое дине нных е м к ост и С, индук т ив ност и L и
соп рот ив ле ния R п ров одник ов .
        В к онт уре п роисходят п е риодическ ие изм е не ния силы т ок а и св язанных
с не й в е личин. П е ре зарядк у п ласт ин к онде нсат ора м ожноп онят ь, в сп ом нив , в
че м сост оит яв ле ние сам оиндук ц ии.
       Яв ление сам оиндук ц ии сост оит в сле дую щ е м : п ри в сяк ом изм е не нии т ок а
                                            в к онт уре в не м в озник ае т э.д.с.
           i       K                        сам оиндук ц ии       Εc,    к от орая    п рям о
                                            п роп орц иональна ск орост и изм е не ния
                                            т ок а в к онт уре (di/dt) и обрат но эт ой
                                            ск орост и нап рав ле на:
 +
 –
          C                           L
                                                             ε = − L dtdi .
                                                                c                         (1)
                    R                     Е сли т ок нараст ае т , э.д.с. п ре п ят ст в уе т
                                          эт ом у ув е личе нию т ок а и создае т
                                          индук ц ионный т ок п рот ив оп оложного
                 Р ис.1                   нап рав ле ния. Е сли т ок ум е ньш ае т ся, э.д.с.
                                          п ре п ят ст в уе т ум е ньш е нию т ок а и создае т
                                          индук ц ионный т ок т огоже нап рав ле ния.
      Р ассм от рим работ у к онт ура. Зарядим                к онде нсат ор от в не ш не го
ист очник а эле к т роэне ргии доне к от орой разност и п от е нц иалов U, сообщ ив е го
обк ладк ам заряды ±q, и зат е м с п ом ощ ью к лю ча К зам к нут ь к онт ур, т о
к онде нсат ор начне т разряжат ься и в ц е п и п от е че т не к от орый т ок . П ри м алом
значении R он буде т оче нь быст ро нараст ат ь. Н ап рав ле ние для т ок а i,
п ок азанное на рис.1, п рим е м за п оложит е льное (в е рхняя п ласт ина заряже на
п оложит е льно, нижняя - от риц ат е льно) и рассм от рим п роц е ссы, п рот е к аю щ ие в
к онт уре . Д оп уст им сначала, чт о ом иче ск ое соп рот ив ле ние п ров одник а, из
к от орыхсост оит к онт ур, м ало, т .е . R≈0, и п уст ь в начальный м ом е нт в ре м е ни
заряд к онде нсат ора м ак сим але н (q=qo). П ри эт ом разност ьп от е нц иалов м е жду
е гообк ладк ам и т ак же м ак сим альна (U=Uo), а т ок в ц е п и рав е н нулю (рис.2,а).

Страницы