Литература: § 140, 143, 146
Реальный электрический колебательный контур состоит из трех элементов - конденсатор емкостью (С), катушка индуктивностью (L) и активное сопротивление (R). В таком контуре возникают затухающие гармонические электрические колебания - изменения силы тока, напряжения на элементах цепи, заряда на обкладках конденсатора.
Например, величина заряда на обкладках конденсатора изменяется по следующему гармоническому закону:
,
где 
- амплитуда колебаний;
t - время; qm - максимальный заряд на обкладках конденсатора.
b - коэффициент затухания колебаний;
w - циклическая или круговая частота колебаний.
Порядок выполнения работы
В этой лабораторной работе вам предлагается построить график изменения значения заряда на обкладках конденсатора реального колебательного контура и пронаблюдать, как будет изменяться этот график при изменении параметров контура.
1. Заполните таблицу констант:
Колебания происходят в электрическом контуре, состоящем из:
· катушки с индуктивностью L = 0,2 мГн;
· конденсатора с емкостью С = 2 мкФ;
· реостата с сопротивлением R = 10 Ом;
· максимальное значение заряда конденсатора qm=10К;
· для введения числа пи используйте мастер функций.
Таблица 1
| R= | L= | 2E-04 | C= | 2,00E-09 | qm= | пи= | 3,14 |
2. Составьте таблицу для расчета параметров колебаний:
Таблица 2
| b | tк | w | T | T/10 |
Где 
- коэффициент затухания колебаний;
- время, за которое амплитуда колебаний уменьшится в 10 раз;
- циклическая или круговая частота колебаний.
T=2p/w - период колебаний;
T/10 - шаг изменения времени - одна десятая периода колебаний.
3. Составьте таблицу для расчета значений колеблющейся величины:
Таблица 3
| t | A | сos(wt) | q |
| (здесь вручную вставьте значение Т/10) | |||
| Последним будет значение равное (tк) |
Где t - текущая переменная - время, столбец t заполните с использованием арифметической прогрессии. Запишите в первую ячейку значение - 0, во вторую - значение шага изменения времени (то что получилось в ячейке (Т/10) таблицы 2), выделите эти две ячейки, зацепите маркер заполнения и растяните до последнего значения времени (то, что получилось в ячейке (tк) таблицы 2).
Введите в ячейки формулы для расчета значений:
1) амплитуды колебаний A=qm× exp(-b× t);
2) незатухающего колебания cos(w× t);
3) самой колеблющейся величины q(t)=A×cos(w× t),
т.е. перемножьте содержание двух предыдущих ячеек.
Скопируйте полученные формулы на всю таблицу.
Примечание: в формулах все переменные кроме (t) должны быть с абсолютными адресами.
4. Постройте в одних координатных осях графики зависимостей от времени амплитуды, незатухающего колебания и самой колеблющейся величины. Т.е. выделите всю таблицу и откройте мастер диаграмм.
5. Добротность контура определяет относительную убыль энергии за один период колебаний:
,
чем больше добротность контура, тем меньше затухают колебания в этом контуре. Попытаемся увидеть это с помощью нашего графика.
Увеличьте добротность контура в 10 раз:
· изменением активного сопротивления (для этого выделите ячейку, в которой содержится значение сопротивления, сейчас это 10, замените это значение, на такое при котором добротность увеличилась бы в 10 раз). Как при этом изменяется график q(t)? Восстановите исходное значение сопротивления - 10 Ом.
· аналогично измените индуктивность контура;
· аналогично измените емкость контура.
6. Выполните тест по этой лабораторной работе.