BigEdu.ru
» » » Определение удельного заряда электрона методом магнетрона 2
Вернуться назад

Определение удельного заряда электрона методом магнетрона 2

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью данной работы является изучение работы колебательного контура, свободных затухающих электромагнитных колебаний и их характеристик.

2,3. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА, ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Колебательные процессы широко распространены в природе и технике. Удобно исследовать закономерности этих процессов с использованием электромагнитного колебательного контура и осциллографа. Осциллограф позволяет визуализировать закон изменения колеблющейся величины во времени. В этой работе исследуются затухающие колебания, определяются основные параметры колебаний и колебательной системы.

Для получения дополнительной информации см. [1, 6, 7].

2.5.1. Краткая теория

Для возбуждения и поддержания электромагнитных колебаний используют колебательный контур, представляющий собой замкнутую цепь, которая состоит из последовательно соединенных конденсатора емкостью C, катушки индуктивности L и омического (активного) сопротивления R. Омическое сопротивление является суммой сопротивлений соединительных проводов, провода катушки индуктивности и включенного в контур резистора. Рассмотрим, как возникают колебания в контуре. В начальный момент с помощью генератора одиночных импульсов конденсатор заряжается до некоторой разности потенциалов на его обкладках U. При этом обкладкам конденсатора сообщен заряд ±q, а энергия электрического поля конденсатора

Если теперь генератор отключить, а конденсатор замкнуть на катушку с индуктивностью L, то начнется его разрядка и в катушке возникает ток. Этот возрастающий от нуля ток приводит к возникновению магнитного поля. Следовательно, энергия электрического поля между обкладками конденсатора постепенно переходит в энергию магнитного поля катушки. В момент полной разрядки конденсатора ток в катушке достигает максимального значения I0 и энергия магнитного поля

В момент полной разрядки конденсатора ток в катушке, казалось бы, должен прекратиться. Однако уменьшению тока в катушке препятствует явление самоиндукции, поддерживающее ток в прежнем направлении. Этот убывающий от максимального значения I0 ток продолжает переносить заряды от одной обкладки конденсатора к другой в том же направлении и перезаряжает конденсатор. Перезарядка заканчивается, когда ток становится равным нулю. В этот момент энергия магнитного поля катушки переходит в энергию электрического поля конденсатора. В следующий момент начинает разряжаться конденсатор, а ток потечет в противоположном направлении. Ток разряда конденсатора возрастает, пока конденсатор не разрядится полностью, а затем убывает, но вследствие явления самоиндукции снова перезаряжается конденсатор и контур возвращается в исходное состояние. На этом завершается один период колебаний в контуре.

Взаимное превращение энергии электрического и магнитного полей сопровождается потерями (диссипацией) энергии на нагревание проводников. И если энергия не пополняется извне, то колебания в контуре затухают – амплитуда колеблющихся величин (заряд на обкладках конденсатора, напряжение, ток) каждого последующего цикла колебаний меньше предыдущего. Чем больше омическое сопротивление контура, тем быстрее затухают колебания в нем. Закон затухания колебаний зависит от свойств колебательной системы.

Система называется линейной, если характеризующие данную систему в рассматриваемом процессе параметры не изменяются. Линейные системы описываются линейными дифференциальными уравнениями. Электрический контур можно считать линейной системой, если его сопротивление R, электроемкость C и индуктивность L не зависят ни от тока в контуре, ни от напряжения.

Найдем дифференциальное уравнение, описывающее свободные затухающие колебания линейной системы – электрического колебательного контура. Для этого воспользуемся законом Ома и вытекающим из него вторым правилом Кирхгофа, которые справедливы для цепей постоянного и ква­зи­пос­тоян­но­го токов. В данном случае в цепи протекает переменный ток, но, учитывая, что размеры контура l не слишком велики (т.е. l < c/n, где с – скорость света, с которой распространяются электромагнитные колебания; l – длина контура; n – частота колебаний), то можно считать, что мгновенное значение тока будет практически одинаково во всех точках контура. Удовлетворяющие такому условию токи называются квазистационарными. Тогда, согласно второму правилу Кирхгофа для RLC-контура, в котором протекают квазистационарные токи, можно записать

UL + UR + UC = 0, (2.5.1)

где UL – падение напряжения на индуктивности, UС – падение напряжения на емкости, UR – падение напряжения на резисторе, или

(2.5.2)

Учитывая, что I = dq/dt и разделив (2.5.2) на L, получим следующее уравнение:

(2.5.3)

Так как величина заряда на обкладках конденсатора пропорциональна разности потенциалов на них (q = CU), то уравнение, описывающее изменение напряжения на конденсаторе, будет аналогично предыдущему уравнению, т.е.

(2.5.4)

Введя обозначения , , получим

(2.5.5)

где δ – коэффициент затухания, ω0 – частота собственных незатухающих колебаний контура. Уравнение (2.5.5) является линейным дифференциальным уравнением второго порядка с постоянными коэффициентами и описывает свободные затухающие колебания.

При условии δ < ω0 решение

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать
Рефераты по физике 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Целью данной работы является изучение работы колебательного контура, свободных затухающих электромагнитных колебаний и их
Оценок: 1000 (Средняя 5 из 5)

Наверняка у вас есть товары или услуги, продажа которых приносит вам максимальную прибыль. Для быстрого старта в сети вам необходимо создание посадочной страницы (одностраничного сайта), на которой будет размещена информация о маржинальных товарах/услугах интернет магазина. За 8 лет опыта разработки конверсионных страниц мы выработали оптимальную структуру, которая позволит привлекать через landing page больше продаж. На такую структуру «одевается» ваш контент — фирменный стиль, тексты, фотографии, уникальные торговые предложения, после чего страница выходит в свет. Разработка лендинга и запуск в сети — до 7 рабочих дней. Стоит отметить, что в разработку самой посадочной страницы входит и написание копирайтером продающих текстов для вашего бизнеса, чтобы каждый посетитель страницы захотел совершить покупку именно у вас. Результат: качественно разработаная продающая посадочная страница, которая готова приносить вам новых клиентов.

© 2016 - 2022 BigEdu.ru