Изучение затухающих электромагнитных колебаний

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Общие теоретические вопросы

Вопрос 1.Что называется колебаниями? Какие колебания являются гармоническими?Запишите уравнение свободных гармонических колебаний.

Вопрос 2.Какую электрическую цепь называют колебательным контуром? Какую роль играют конденсатор и катушка индуктивности в колебательном контуре? Объясните физическую сущность механизма электромагнитных колебаний.

Вопрос 3. Что такое циклическая частота, период, амплитуда и фаза колебаний? Как циклическая частота связана с технической частотой? В каких единицах измеряется частота? От чего зависят частота и период собственных электромагнитных колебаний?

Вопрос 4.Дайте определение емкости и индуктивности. Как изменяются индуктивное и емкостное сопротивления с увеличением собственной частоты ω₀ колебательного контура?

Вопрос 5.Изобразите векторную диаграмму для вынужденных электромагнитных колебаний (при последовательном соединении R, L и C)? Почему на векторной диаграмме напряжений в цепи переменного тока напряжения изображаются векторами, хотя известно, что разность потенциалов не является векторной величиной? Как определить, используя векторную диаграмму, сдвиг фаз между током и напряжением?Полное сопротивление? Запишите закон Ома для переменного тока.

Вопрос 6.Какие значения силы тока и напряжения называют действующими и как они связаны с амплитудными значениями? По каким значениям проградуированы амперметры и вольтметры?

Лабораторная работа 17-1

Изучение затухающих электромагнитных колебаний

Контрольные вопросы и тесты

Вопрос 1.Какие колебания являются затухающими? Будут ли они периодическими? В чем причины затухания электромагнитных колебаний. Каков закон изменения амплитуды затухающих колебаний?

Вопрос 2. От чего зависят частота и период затухающих колебаний? В каком случае период затухающих колебаний обращается в бесконечность?

Вопрос 3.Выведите уравнение затухающих электромагнитных колебаний в дифференциальной форме и объясните, на основе чего оно выводится.

Вопрос 4.Что такое коэффициент затухания, от чего он зависит и как связан со временем релаксации t? Какой физический смысл этих величины?

Вопрос 5.Что такое декремент затухания? Логарифмический декремент затухания? В чем заключается физический смысл этих величин?

ТЕСТ 1.Какое из приведенных ниже уравнений соответствует дифференциальному уравнению затухающих электромагнитных колебаний в контуре? Варианты ответа:

ТЕСТ 2.Определите логарифмический декремент затухания, при котором энергия колебательного контура за N = 5 колебаний, уменьшится в n = 8 раз.Варианты ответа: . 1)2,21 2) 21,0; 3) 0,21;4)2,10.

ТЕСТ 3.На рисунке приведены графики изменения заряда q(t) на конденсаторе для двух случаев. Сравните частоты колебаний в случае 1 и 2.

Варианты ответа: 1) частота в первом случае больше, чем во втором; 2) частота во втором случае больше, чем в первом; 3) частоты в обоих случаях равны; 4) по графикам нельзя сравнить частоты.

ТЕСТ 4.Из приведенных формул выберите выражение периода собственных незатухающих электромагнитных колебаний.

Варианты ответа:

1) ; 2) ; 3) ; 4) ; 5) .

ТЕСТ 5.Частота n затухающих колебаний в колебательном контуре с добротностью Q = 2500 равна 550 кГц. Определите время, за которое амплитуда силы тока в этом контуре уменьшится в 4 раза.

Варианты ответа: 1) 2 с; 2) 20 мс; 3)4,4 мс; 4) 2,0 мс. 5) 44 с.

ТЕСТ 6.Из приведенных формул, выберите верное выражение собственной частоты электромагнитных колебаний.

Варианты ответа: 1) ; 2) ; 3) ; 4) ; 5) ;

ТЕСТ 7.Колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивности. Определите, как изменяется собственная частота колебательного контура при увеличении емкости конденсатора.

Варианты ответа: 1) увеличивается; 2) уменьшается; 3) увеличивается, а затем уменьшается; 4) уменьшается, а затем увеличивается.

ТЕСТ 8.Колебательный контур содержит катушку индуктивностью L = 25 мГн, конденсатор емкостью С = 10 мкФ и резистор сопротивлением R = 1 Ом. Конденсатор заряжен количеством электричества q_m = 1 мКл.

Определите: 1) период колебаний контура; 2) логарифмический декремент затухания колебаний; 3) запишите уравнение зависимости изменения напряжения на обкладках конденсатора от времени.

Варианты ответа:

1) а. 314 с; б. 3,14 мс; в. 0,0314 с; г. 31,4 с.

2) а. 63; б. 0,63; в. 6,3; г. 0,063;

3) а. ; б. ;

в. ; г. .

ТЕСТ 9.Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью L = 10 мГн, конденсатора емкостью С = 0,1 мкФ и резистора сопротивлением R = 20 Ом. Определите, сколько колебаний должно совершится в контуре, прежде чем амплитуда силы тока в контуре уменьшится в е раз.

Варианты ответа: 1) 10; 2) 15; 3) 5; 4) 8; 5) нет верного ответа.

Лабораторная работа 17-2