Изучение сложения колебаний с помощью осциллографа

Лабораторная работа ЭМК – 17. Изучение сложения колебаний с помощью осциллографа

Цель работы: экспериментальное исследование процесса сложения гармонических колебаний одинакового и взаимно перпендикулярных направлений. Задачи: - проверить экспериментально основные формулы, характеризующие результат сложения колебаний одинакового направления; - провести наблюдение траекторий движения, получающихся в результате сложения перпендикулярных колебаний, определить характеристики складываемых колебаний.

17.1 Методика работы Периодические процессы любой формы (в том числе и вращательное движение) могут быть представлены как результат сложения нескольких гармонических колебаний. При этом существенное значение имеет направление колебаний, их частоты и начальные фазы, а так же амплитуды. В данной работе исследуется сложение гармонических колебаний с помощью осциллографа. Для получения колебаний используется схема на рисунке 17.1. Через последовательно соединенные нагрузки Z1 и Z2 протекает переменный ток частоты =50 Гц (от сети), изменяющийся по гармоническому закону.

Тогда напряжения u1 и u2 на нагрузках также изменяются по гармоническому закону с той же частотой , а начальные фазы и амплитуды этих колебаний зависят от вида нагрузки.

В случае, когда обе нагрузки представляют собой активное сопротивление, то напряжения u1 , u2 представляют собой колебания одинаковой частоты с разностью фаз, равной нулю. Если в качестве одной из нагрузок включить конденсатор, то напряжение u2 будет отставать от u1 по фазе на pi/2. Последовательное соединение R и С в каче- 5 стве одной из нагрузок даст сдвиг фазы одного напряжения по отношению к другому на фи / 0 / π/2 . Таким образом, схема рисунка 17.1 позволяет получить колебания одинаковой частоты с различными начальными фазами и амплитудами u10, u20. Для получения колебаний иной частоты в работе используется звуковой генератор. Эти колебания, будучи поданы на отклоняющие пластины осциллографа, преобразуется в механические колебания электронного луча, след которого мы видим на экране. При этом мы можем задавать нужное нам направление колебаний - по оси х, если подать напряжение на горизонтально отклоняющие пластины, или по оси У (напряжение подается на вертикально отклоняющие пластины).