示波器显示LC阻尼振荡

第32卷　第9期2003年9月 中学物理教学参考Physics Teaching in M iddle Schools Vol.32　No.9S ep.

2003

实验研究

示波器显示L C 阻尼振荡

郭兴林

(江苏省邳州官湖高级中学　221321)

如图1所示为高中《物理》(试验修订本・

必修加选修)第二册第211面演示LC

振荡电

图1

路产生振荡电流的实验电路图.用指针式直流电流表显示L C 振荡电路产生的阻尼振荡,要求振荡电路的周期必须选择适当,并且使电流表工作在临界阻尼或略过阻尼状态,否则,就会出现假现象.在不计电容器的介质损耗时,L C 振荡电路产生振荡的条件为:R L +R g <2L /

C ,理论和实践证明,若电感线圈、电容

器和电流表选择不当,L C 电路就不能产生振

荡.所以,该实验对器材的选用要求较高,物理

实验用于演示L C 振荡的J2434型电磁振荡演

示器,所用的线圈自感系数在500H 以上,直

流电阻不大于408,其质量有10kg 之多,电

流表也必须为专用仪表,不能用一般的电表代替[1].没有配套的仪器,很难完成该实验的演示.用示波器取代电流表,观察L C 电路的阻尼振荡,实验易于实现,效果较好.1.实验原理短接图1中的电流表G ,示波器的Y 输入端与线圈L 并联,由于观察时不受L C 振荡周期的限制,电容器电容量可取较小,电路很容易满足振荡条件R L <2L /

C ;由于示波器输入的阻抗大(1M 以上),对L C 振荡电路的影响很小,用示波器观察L C 的阻尼振荡电压形成,对振荡电路参数要求很低.

如图1所示,当开关S 由2搬到1时,L C

电路产生振荡电流,示波器就显示一组振幅较

小的阻尼振荡正弦波形,但为时极短,因示波

器中的示波管属中余辉管,波形出现后立即消失[2],为使示波器能显示一稳定而不闪烁的阻尼振荡波形,就要提高开关S 搬动的频率,根据人的视觉暂留1/24s ,每秒钟要搬动开关48次以上,这无法通过手动来完成,考虑到在搬动开关时,相当于一方波信号加到电容器的两端,将实验设计为如图2所示的形式,便可观察到L C 的阻尼振荡波形.

2.实验装置

电感线圈L 可用J2449型自感现象演示

器中的电感线圈,或用J2423型可拆变压器中的一组线圈,实验对电感线圈的要求较低,电感量在零点几亨即可;J2464型教学信号源有50Hz 方波形电路,可提供实验需要的方波信号;电容器C 为0.033L F 金属纸介电容;电阻R 为100k 8;示波器为普通的教学或学生示波器. 3.实验过程按图2连接电路,让教学信号源输出

50图2Hz 的方波,经电阻R 给振荡电路提供一初始电压,用示波器显示L C 振荡电压波形,示波器的Y 衰减置于“1”挡,扫描范围置于“100～1kHz ”挡,适当调节教学信号源方波的输出

幅度,同时调节示波器Y 增益和扫描微调,使示波器荧光屏上显示阻尼振荡波形.参考文献[1]、[2]　王兴乃,罗栋国等.教学仪器维修大全第三册.北京:电子工业出版社,1992・27・