Цель работы: экспериментальное исследование собственных и вынужденных колебаний тока и напряжения на элементах в колебательном контуре; измерение параметров контура: индуктивности L, сопротивления R, добротности Q; исследование прохождения синусоидального тока через LCR-цепь.
Теоретическая часть.
Рисунок 1.
Уравнение, которому удовлетворяет ток I в колебательном контуре (рис.1) с подключенным к нему генератором синусоидальной ЭДС ?=?0?cos?t имеет вид: (1)
где:
- коэффициент затухания.
- собственная круговая частота, R - сопротивление резистора, L - индуктивность катушки, С - емкость конденсатора, ; ?0, ? - амплитуда и круговая частота синусоидальной ЭДС.
Общее решение неоднородного линейного уравнения (1):
(2)
где: - круговая частота собственных затухающих колебаний тока.
и - начальные амплитуда и фаза собственных колебаний.
I0 - амплитуда вынужденных колебаний тока.
?? - разность фаз между ЭДС и током.
(3)
(4)
- импеданс цепи.
- индуктивное сопротивление, - емкостное сопротивление.
Собственные колебания:
Если ?2
За характерное время (? - время релаксации) амплитуда тока уменьшается в е раз, то есть эти колебания практически затухают.
- добротность контура.
Если ?2 ??02, то ?? - мнимая частота, и колебания представляют собой апериодический процесс.
- критическое сопротивление.
Вынужденные колебания: c течением времени первый член в формуле (2) обращается в ноль и остается только второй, описывающий вынужденные колебания тока в контуре.
- амплитуда вынужденных колебаний напряжения на резисторе R.
При совпадении частоты ЭДС с собственной частотой контура (???0), амплитуды колебаний тока и напряжения UR0 на резисторе максимальны.
