Laboratoriya -№ 4. Erkin elektromagnit tebranishlar
Tajriba maqsadi
Elektr tebranishlar konturi bilan tanishish.
Tebranish konturining xususiy chastotasini aniqlash.
Tebranish zanjirida tok va kuchlanish oʻzgarishini tahlil qilish.
Qurilma tarkibi
1 Yuqori induktivli chulgʻam, Kondensator, 40 µF, Asos taglik,
bir juft,
DC taʻminlash manbai
0…±15 V, Multimeter LD analogli, sekundomeri, mexanik.
Qisqacha nazariya
Bugungi kunda kommunikatsiya va hisoblash texnikalarini elektromagnit tebranish konturlarisiz
taʻsavur qilib boʻlmaydi. Ideal LC elektromagnit tebranish konturida energiya yoʻqotilishi, soʻnish
boʻlmaydi. Ammo bu hol faqat nazariy jihatdan mumkin. Amalda
esa tebranish konturlarida
elektromagnit tebranishlar kam boʻlsada soʻnadi. Misol qilib soʻnuvchi garmonik ossilyatorni keltirish
mumkin.
Tebranish konturi bir biriga ulangan kondensator va induktiv gʻaltakdan iborat boʻladi. Soʻnuvchi
tebranish konturida L va C zanjirga ketma-ket ravishda aktiv qarshilik ham mavjud boʻladi.
Kirxgofning ikkinchi qonuni boʻyicha,
,
Bu tenglama zanjirdagi barcha kuchlanishlar yigʻindisi nolga teng ekanligini bildiradi. Bu qonun
ichki qarshilikka ega boʻlgan tebranish konturida ham oʻrinlidir(1-rasmga qarang).:
,
(II)
Maʻlumki, kondensator sigʻimi
, aktiv qarshilik kuchlanishi
(Om qonuni) va
gʻaltakdagi reaktiv kuchlanishi
kabi aniqlanadi.
I tok kuchining diferensial tenglamasini (II) tenglama hadlarini L ga boʻlib,
, deb hisoblab
hosil qilamiz:
, (III)
Bu yerda
–xususiy
chastota,
konturning asilligi. Bu matematik differensial
tenglamani yechish uchta xususiy holga olib keladi.
Tenglama
1-rasm:
Kalitli
tebranish
konturi.
Kabi yechimga olib keladi, bu erda
tebranish amplitudasi,
:-tebranish chastotasi.
Birinchi hol
.
Bu holda sistema muvozanat holatiga eksponenta qonuniyat asosida tebranishlar hosil
qilmasdan
qaytadi
Uchinchi hol
.
Bunda sistemada tebranishlar kuzatiladi va amplitude eksponensial qonun boʻyicha kamayib
boradi, soʻnish kuzatiladi. 2-rasmga qarang.
Bu tajribada faqat oxirgi holatni kuzatish mumkin. Kondensatordai boshlangʻich kuchlanish
boʻlsa, induktiv gʻaltakda oʻtuvchi tok kuchi quyidagicha aniqlanadi:
, (IV)
bu erda boshlangʻich tok kuchi
,
-yuqorida keltirilgani kabi.
Kondensatordagi kuchlanish undagi zaryad miqdoriga mutonosib, shuning uchun zaryad miqdori
tok kuchining integraliga proporsional boʻladi. IV tenglamadagi kosinus
tok kuchi va kuchlanish
qiymatlari orasida 90° faza siljishi borligini bildiradi.
. (V)
Tajriba qurilmasi
Qurilma 3-rasmda keltirilgan.
Dastlab, kondensatorni razryadlash uchun qisqa tutashtiring.
Induktiv gʻaltak va kondensatorni asos taglikka oʻrnating.
Induktiv gʻaltak va kondensatorni bir chiziqda joylashtiring va ularni ikkita shtepsellar bilan
ulang.
Kondensatorga oʻzgarmas tok manbaini ulang, oʻrtadagi yerga ulash chiqishiga ulamang.
Kuchlanish muruvatini 0 V ga qoʻying.
1-rasm: Kalitli tebranish konturi.
Multimeterni induktiv gʻaltakka parallel ulang va DC kuchlanishni 3 V ga qoʻying. Taʻminlash
manbaini stendga ulang. Qoʻl sekundomerini ishga tayyorlang
Tajribaning borishi
Kondensator ostidagi
kalitni chap tomonga ulang, 3-rasm asosida (kalit 1-rasmda «S» biklan
belgilangan).
Taʻminlash manbaini ulang.
Taʻminlash kuchlanishini 3 V qilib tanlang.
Kuchlanish ortishdan toʻxtamaguncha va kondensator toʻla zaryadlanmaguncha kuting.
Endi kalitni manbadan induktiv gʻaltakga ulang va tebranish konturiga kuchlanish bering.
Kuchlanishning ikki maksimumi orasidagi vaqtni aniqlash uchun qoʻl sekundomeridan
foydalaning.
Kondensatorni zaryadlash uchun oxirgi uch amalni takrorlang va boshqa kuchlanish
maksimumlari orasidagi vaqtni 4 marta oʻlchang.
Taʻminlash manbaini tarmoqdan uzing va kondensatorni taʻminlash manbaidan ajrating.
Razryadlash uchun kondensator qutblarini qisqa tutashtiring.
Oʻlchash
namunasi
Baholash-solishtirish
Dastlab, Ikki maksimum orasidagi
Δt
vaqtning oʻrtacha qiymatini hisoblang. Bunda
Δt
ni topish
uchun T davrni topishning Tomson formulasidan foydalaning:
. (VI)
Bundan, L va C koʻpaytmasini topish mumkin.:
. (VII)
Nazariya va tajribani solishtirish uchun LC ning aniq qiymatlarini
H
F
ni bilgan holda (qurilmaga
qarang) aniqlash mumkin:
Nazariya boʻyicha
Tajribada
0.02 s
-2
0.0172 s
-2
Oʻlchashlar
Δt
1
0.80
2
0.84
3
0.83
4
0.82
5
0.83
Oʻrtacha qiymat
0.824
Natijalar
Koʻrish mumkinki LC qiymatlarning nazariya va tajribada olinganlari orasida farq bor.
Elektr
qarshilik nazariya qiymatidan taqriban 0.4% ga kamroq. Shuning uchun farqning sababini boshqa
joydan qidirish lozim. Bu erdagi asosiy sabab induktivlikning tok kuchiga bogʻliqligidir. Gʻaltak oʻzagi
magnit singdiruvchanligi magnit maydoni kuchlanganligiga bogʻliq va u oʻz navbatida tok kuchiga
chiziqli bogʻliq boʻladi.
