Незатухаючі електромагнітні коливання

Інформація для вчителів

Опис

Експериментальна установка

Принцип демпфування коливального контуру за допомогою зворотного зв'язку можна пояснити на прикладі коливального контуру Мейснера, що використовується в цьому експерименті.

Додаткова інформація для вчителів (1/2)

Попередні знання

Додаткова інформація для вчителів, ілюстрація 1 з 2

Учні повинні знати, як працює резонансний контур.

Принцип

Додаткова інформація для вчителів, ілюстрація 2 з 2

Система, що складається з підсилювача і кола зворотного зв'язку, може збуджувати себе до коливань певної частоти, якщо підсилення принаймні компенсує втрати амплітуди в колі зворотного зв'язку, а напруга зворотного зв'язку знаходиться в фазі з підсилюваною напругою на заданій частоті.

Додаткова інформація для вчителів (2/2)

Мета навчання

Під час експерименту учні повинні зрозуміти, як можна загасити електромагнітні коливання в коливальному контурі.

Завдання

Коливальний контур збуджується зворотним зв'язком через каскад транзисторного підсилювача до незатухаючих електромагнітних коливань.

Інструкції з техніки безпеки

До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.

Інструкції з техніки безпеки, ілюстрація 2 з 2

Інформація для учнів

Мотивація

Система, що складається з підсилювача і кола зворотного зв'язку, може збуджувати себе до коливань певної частоти, якщо підсилення принаймні компенсує втрати амплітуди в колі зворотного зв'язку, а напруга зворотного зв'язку знаходиться в фазі з підсиленою напругою на заданій частоті.

Система перемикання

Матеріал

Позиція	Матеріал	Пункт №.	Кількість
1	З'єднувальний, прямий, модуль SB	05601-01	3
2	З'єднувальний, кутовий, модуль SB	05601-02	2
3	З'єднувальний, Т-подібний, модуль SB	05601-03	4
4	З'єднувальний, розімкнутий, модуль SB	05601-04	1
5	З'єднувальний прямий з роз'ємом модуль SB	05601-10	2
6	З'єднувальний, прямий з роз'ємом, модуль SB	05601-11	1
7	З'єднувальний, кутовий з роз'ємом, модуль SB	05601-12	1
8	Опір 500 Ом, модуль SB	05613-50	1
9	Опір 47 кОм, модуль SB	05615-47	1
10	Потенціометр 10 кОм, модуль SB	05625-10	1
11	Транзистор NPN (BC337), модуль SB	05656-00	1
12	Конденсатор 47 нФ, модуль SB	05642-47	1
13	Конденсатор (ELKO) 47 мкФ, модуль SB	05645-47	1
14	Навушники, з 4 мм - штепсельними вилками	06811-01	1
15	Котушка, 400 витків	07829-01	1
16	Котушка, 1600 витків	07830-01	1
17	U-подібне осердя	07832-00	1
18	Ярмо	07833-00	1
19	З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний	07360-01	1
20	З'єднувальний провідник, 250 мм, синій	07360-04	1
21	З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний	07361-01	2
22	З'єднувальний провідник, 500 мм, синій	07361-04	2
23	PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A	13506-93	1

Підготовка

Помістіть обидві котушки на подібне осердя.
Помістіть ярмо на подібне осердя.
Зберіть експериментальну установку, як показано на рис. 1 та рис. 2.

Рис. 1

Рис. 2

Виконання роботи (1/2)

Увімкніть блок живлення і встановіть напругу постійного струму на 10 В-.
Перемістіть потенціометр. Переконайтеся, що навушники видають звук.
Відрегулюйте потенціометр так, щоб звук був тихішим. Якщо звуку не чути, поміняйте місцями підключення на одній котушці і повторіть експеримент.

Завдання 1: Підніміть ярмо з подібного осердя, змініть відстань між ярмом і подібним осердям і зафіксуйте кут нахилу. Запишіть своє спостереження в протокол.

Завдання 2: Зніміть ярмо з подібного осердя. Посуньте котушку потужністю 1600 Вт вперед-назад по подібному осердю. Слідкуйте за частотою обертання. Запишіть своє спостереження в протокол.

Завдання 3:Повільно витягніть котушку потужністю 400 Вт з подібного осердя і прислухайтеся до звуку. Запишіть своє спостереження в протокол.

Виконання роботи (2/2)

Завдання 4:

Поміняйте місцями підключення до котушки і потенціометра. Запишіть спостереження в протокол. Поверніть з'єднання в початкове положення.
Вимкніть блок живлення. Замініть резистор 500 Ом на з'єднувальний прямий модуль і використовуйте для коливального контуру конденсатор 47 мкФ . Встановіть ярмо на подібне осердя.
Поміняйте місцями з'єднання з котушкою і змініть потенціометр. Запишіть своє спостереження в протокол.

Завдання 5:

Знову увімкніть джерело живлення. Трохи підніміть ярмо з подібного осердя і запишіть спостереження в протоколі.
Вимкніть блок живлення.

Протокол

Спостереження (1/5)

Запишіть свої спостереження щодо завдання 1.

Спостереження (2/5)

Запишіть свої спостереження щодо завдання 2.

Спостереження (3/5)

Запишіть свої спостереження щодо завдання 3.

Спостереження (4/5)

Запишіть свої спостереження щодо завдання 4.

Спостереження (5/5)

Запишіть свої спостереження щодо завдання 5.

Завдання (1/6)

Питання

Який зв'язок між висотою і частотою тону?

Чим вища частота, тим нижчий тон.
Звук йде від акустики, частота - від оптики. Тут неможливо встановити зв'язок.
Чим вища частота, тим вищий тон.
Немає залежності між частотою і висотою тону

Питання

Завдання (2/6)

Коливальний контур складається з 3 функціональних частин: коливального контуру, зворотного зв'язку та підсилювача. Назвіть компоненти, які належать до цих функціональних частин.

Завдання (3/6)

Чому частота тону змінюється, коли рухається ярмо або зміщується котушка на осерді?

Завдання (4/6)

Чому коливання припиняються, коли котушку з 400 витками знімають із залізного осердя?

Завдання (5/6)

Чому незатухаючі коливання не виникають, якщо поміняти місцями з'єднання на котушці?

Завдання (6/6)

Вставте слова в тексті! Немодульовані коливальні контури використовуються для генерації ____ комп'ютерів або електричних годинників. У модульованих ____ контурах на амплітуду, ____ або фазу впливають у певних межах додаткові ____. Це дає можливість передавати ____ за допомогою модуляції.