波尔共振实验报告

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大学生波尔共振仪实验报告

大学生波尔共振仪实验报告

大学生波尔共振仪实验报告一、实验目的本实验旨在通过使用波尔共振仪,探究原子核磁共振的原理和应用,并学习实验仪器的使用方法。

二、实验原理1. 原子核磁共振的原理原子核磁共振是指当原子核处于外加磁场中时,通过吸收或发射辐射能级间的能量差的现象。

原子核在磁场中会产生自旋角动量,而不同的原子核具有不同的自旋量子数。

当外加磁场的能级间距与自旋角动量的的频率匹配时,会发生共振吸收或发射现象。

2. 波尔共振仪的原理波尔共振仪是一种用于测量原子核磁共振的仪器。

它通过加在待测样品上的射频电磁场和恒定磁场,使样品中的原子核发生共振吸收或发射现象,并通过探测电路将信号转换为电压信号进行测量。

三、实验步骤1. 加样将待测样品(如氢氧化钠溶液)注入样品管中,并将样品管放置在波尔共振仪的仪器槽中。

2. 调整磁场调整波尔共振仪上的磁场强度,使其与待测样品的共振频率匹配。

根据样品的特性和磁场强度的不同,调整频率区间,并逐渐逼近共振频率。

3. 测量信号通过波尔共振仪上的探测电路,将吸收或发射的信号转换为电压信号。

调整探测器的灵敏度,确保测量的信号质量。

4. 记录数据记录实验测得的原子核磁共振的频率和电压信号。

可以通过改变样品的浓度、温度等条件,观察其对共振频率和信号强度的影响。

四、实验结果与分析通过实验测量,我们得到了不同条件下原子核磁共振的频率和电压信号。

通过对数据的分析,我们可以得出以下结论:1. 不同样品的原子核磁共振频率不同,这是由于不同原子核的自旋量子数和能级分布不同所致。

例如,氢原子核的共振频率为常见的400 MHz 左右,氟原子核的共振频率则为常见的200 MHz左右。

2. 原子核磁共振的信号强度与样品的浓度、温度等因素有关。

当样品浓度较低或温度较高时,信号强度会减弱。

这是由于原子核在高浓度或低温条件下,由于相互作用引起的线宽增大,从而使信号质量变差。

五、实验总结通过本次实验,我们深入了解了原子核磁共振的原理和应用,并学习了波尔共振仪的使用方法。

共振的研究实验报告(3篇)

共振的研究实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 理解共振现象的基本原理。

2. 探究不同因素对共振现象的影响。

3. 学习使用共振实验装置进行实验操作。

4. 分析实验数据,验证共振现象的理论。

二、实验原理共振现象是指当系统受到周期性外力作用时,系统振动的振幅达到最大值的现象。

共振现象的产生与以下因素有关:1. 外力的频率:当外力的频率与系统的固有频率相等时,共振现象最明显。

2. 阻尼系数:阻尼系数越小,共振现象越明显。

3. 系统的质量:质量越大,共振频率越高。

三、实验装置与材料1. 共振实验装置:包括弹簧、摆锤、支架、测力计、计时器、频率计等。

2. 材料:铁块、塑料块、橡皮筋等。

四、实验步骤1. 安装共振实验装置,调整摆锤的初始位置,确保摆锤与支架垂直。

2. 在摆锤上挂上不同质量的物体,如铁块、塑料块等,观察摆锤的振动情况。

3. 改变摆锤的初始角度,观察不同初始角度对振动情况的影响。

4. 改变外力的频率,观察不同频率对共振现象的影响。

5. 改变阻尼系数,观察不同阻尼系数对共振现象的影响。

6. 记录实验数据,分析实验结果。

五、实验数据与分析1. 不同质量物体对共振现象的影响实验结果表明,随着摆锤上挂载物体质量的增加,共振现象越明显。

这是因为质量越大,系统的固有频率越高,更容易与外力频率达到共振。

2. 不同初始角度对共振现象的影响实验结果表明,摆锤的初始角度对共振现象的影响较小。

当初始角度较小时,共振现象较为明显。

3. 不同频率对共振现象的影响实验结果表明,当外力的频率与系统的固有频率相等时,共振现象最明显。

随着外力频率的增加或减少,共振现象逐渐减弱。

4. 不同阻尼系数对共振现象的影响实验结果表明,阻尼系数越小,共振现象越明显。

当阻尼系数较大时,共振现象较弱。

六、实验结论1. 共振现象的产生与外力的频率、系统的质量、阻尼系数等因素有关。

2. 当外力的频率与系统的固有频率相等时,共振现象最明显。

3. 阻尼系数越小,共振现象越明显。

物理实验报告玻尔共振

物理实验报告玻尔共振

物理实验报告玻尔共振一、实验目的本实验旨在通过实验观察和分析玻尔共振现象,以及探究与之相关的物理原理。

二、实验原理玻尔共振是一种特殊的共振现象,其基本原理为当一个物体与另一个物体通过一个特定频率的外力发生共振时,前者会以最大幅度响应。

在本实验中,我们使用的是一个声学共振装置,利用这种装置中的共振现象,可以测量出它的共振频率,并通过测量数据计算共振频率相位差。

三、实验器材和药品1. 声学共振装置2. 音频发生器3. 功率放大器4. 示波器5. 双踏频率计6. 示数型孔隙板四、实验步骤1. 将音频发生器的输出与示波器的输入相连,通过调节音频发生器的频率,调节示波器上显示的波形,找到装置的共振频率。

2. 保持音频发生器的频率不变,并记录共振频率的大小。

3. 通过对装置引起的共振声测量出共振频率,然后使用双踏频率计测量出共振频率的相位差。

4. 将示数型孔隙板放在共振腔口,在进行测量时,保持共振频率不变,记录共振频率和相位差。

五、实验结果与数据分析通过实验测量,我们得到了以下数据:1. 不带孔隙板时,共振频率为3000Hz。

2. 带孔隙板时,共振频率为2800Hz,相位差为180。

根据以上数据,我们可以计算出带孔隙板时共振频率的相位差为180,这是因为在带孔隙板时,共振腔口之间的相位差会受到孔隙板的阻尼作用而发生改变。

六、实验结论通过实验观察和数据分析,我们可以得出以下结论:1. 玻尔共振是一种特殊的共振现象,在声学共振装置中,可以通过调节频率和测量相位差来测量共振频率。

2. 在共振现象中,引入阻尼因素会导致共振频率的变化。

七、实验心得通过这次实验,我对玻尔共振有了更深入的理解。

在实验过程中,我遇到了一些问题,例如调节装置频率时,需要耐心地寻找共振频率的点。

但是,通过实验,我学会了正确使用实验器材,进行数据记录和分析。

这次实验增强了我的实验操作能力,并且对实验中涉及的物理原理有了更深入的理解。

玻尔共振仪实验报告

玻尔共振仪实验报告

玻尔共振仪实验报告一、实验目标1.学习并掌握玻尔共振仪的原理及操作方法。

2.通过实验,观察共振现象,了解共振频率、品质因数等参数。

3.掌握共振曲线、阻尼曲线的测量方法,理解阻尼对振荡系统的影响。

二、实验原理玻尔共振仪是一种用于研究振荡系统的共振特性的实验装置。

其核心部分是一个弹性元件(如音叉或弹簧振子),通过电磁驱动或压电驱动方式使其振动。

当外加驱动力频率与弹性元件的固有频率相同时,系统发生共振,振幅达到最大值。

三、实验步骤1.准备实验器材:玻尔共振仪、信号源、示波器、频率计、扫频信号发生器。

2.搭建实验装置:将玻尔共振仪放置在稳定的实验台上,连接信号源、示波器、频率计等设备。

3.调整信号源:设置信号源的输出频率,使接近玻尔共振仪的固有频率。

4.观察共振现象:通过示波器观察共振现象,记录振幅最大时的频率值。

5.测量阻尼曲线:改变信号源的频率,观察振幅随频率的变化,绘制阻尼曲线。

6.数据处理与分析:整理实验数据,分析共振频率、品质因数等参数,理解阻尼对振荡系统的影响。

7.清理实验现场:实验结束后,断开连接的线路,将实验器材归位。

四、数据分析与结论通过对实验数据的分析,我们可以得到以下结论:1.共振频率:当外加驱动力频率与弹性元件的固有频率相同时,系统发生共振,此时振幅达到最大值。

通过实验数据,我们可以确定玻尔共振仪的共振频率。

2.品质因数:品质因数(Q值)是衡量振荡系统性能的一个重要参数。

Q值越高,表示系统的能量损耗越小,振荡越稳定。

通过阻尼曲线的测量,我们可以计算出玻尔共振仪的Q值。

3.阻尼对振荡系统的影响:阻尼的存在会使振荡系统的振幅逐渐减小,直至消失。

在阻尼曲线的测量过程中,我们可以观察到随着阻尼的增大,共振频率点向低频方向移动,且振幅减小。

这表明阻尼对振荡系统的行为具有重要影响。

通过本次实验,我们深入了解了玻尔共振仪的工作原理和操作方法,掌握了共振现象的观察和测量方法。

同时,通过对实验数据的分析,我们能够更好地理解阻尼对振荡系统的影响。

波尔共振实验报告总结

波尔共振实验报告总结

波尔共振实验报告总结一、引言波尔共振实验是一种基于量子力学的实验,通过利用强磁场和微波辐射来观测原子核自旋共振现象。

本文将详细介绍波尔共振实验的原理、实验过程及结果,并对其意义和应用进行探讨。

二、原理1. 原子核自旋原子核由质子和中子组成,两者都带有自旋。

在没有外界磁场时,由于质子和中子自旋方向随机分布,整个原子核的总自旋为零。

但在外界磁场作用下,原子核会出现能级分裂,不同能级之间的跃迁会产生特定频率的辐射信号。

2. 磁共振当处于外界磁场中的物质受到与其固有频率相同的电磁波辐射时,会发生共振吸收现象。

这种现象被称为磁共振。

3. 波尔共振波尔共振是指通过微波辐射来观测原子核自旋共振现象。

当微波频率与原子核自旋固有频率相等时,即可观测到吸收峰。

三、实验过程1. 实验仪器波尔共振实验仪器主要由磁铁、微波源、探测器和数据采集系统组成。

2. 实验步骤(1)调整磁场:将样品放置在磁铁中央,调整磁场强度和方向,使其符合实验要求。

(2)微波辐射:打开微波源,调节频率和功率,使其与样品的自旋固有频率相等。

(3)观测吸收峰:通过探测器观测吸收峰的出现和强度,并记录数据。

(4)分析数据:根据记录的数据绘制出吸收峰图像,并进行分析。

四、结果分析通过波尔共振实验可以得到样品的自旋固有频率及其与外界磁场的相互作用。

根据吸收峰的位置和强度可以确定样品的化学成分及其浓度。

此外,还可以通过改变微波频率或磁场强度来观测不同化学物质的共振现象。

五、应用与意义1. 化学分析波尔共振技术广泛应用于化学分析领域,可用于测定样品中某种特定成分的浓度。

2. 医学诊断波尔共振技术在医学诊断中也有广泛应用,如核磁共振成像技术就是基于波尔共振原理。

3. 物理研究波尔共振实验不仅可以用于化学分析和医学诊断,还可以用于物理研究,如研究原子核结构、自旋动力学等方面。

六、结论通过本次实验,我们深入了解了波尔共振的原理和实验过程,并掌握了使用波尔共振技术进行化学分析的方法。

波尔共振实验的实验报告

波尔共振实验的实验报告

波尔共振实验的实验报告探究波尔共振现象,研究并验证波尔共振条件,探讨其应用。

实验器材:1. 音叉2. 杆状支架3. 音叉支架4. 线性驱动器5. 光电门及接口电路6. 示波器7. 工作台8. 调节螺丝9. 实验线缆实验原理:波尔共振是指当共振单元(音叉)的频率与谐振腔的声学模式的固有频率相等时,能量传递到谐振腔内,使其能量最大化的现象。

共振的波尔共振条件是\displaystyle n\lambda =2L,其中\displaystyle n为整数,\displaystyle\lambda为波长,\displaystyle L为谐振腔的长度。

实验步骤:1. 将杆状支架安装在工作台上,放置音叉支架,并将音叉放置在音叉支架上。

2. 将线性驱动器固定在杆状支架上,并连接示波器。

3. 插入示波器的串口电缆,连接到电脑上的波形显示器。

4. 调节谐振腔的长度,使其与音叉的频率相等。

5. 调节线性驱动器的频率,观察示波器上显示的波形变化。

6. 测量共振频率,根据波尔共振条件n\lambda =2L进行计算。

实验结果:在实验中,我们通过调节谐振腔的长度和音叉的频率,观察到了波尔共振现象。

当音叉的频率与谐振腔的声学模式固有频率相等时,能量传递到谐振腔内,使其能量最大化。

根据波尔共振条件n\lambda =2L,我们可以通过测量谐振腔的长度和共振频率来计算波长。

实验讨论:1. 我们可以通过调节谐振腔的长度来改变共振频率。

当谐振腔的长度改变时,共振频率也会相应改变。

2. 在实验中,我们使用了线性驱动器控制音叉的频率,可以通过调节线性驱动器的频率来观察到波尔共振现象。

3. 在实验中,我们还使用了示波器来观察波形的变化。

当共振发生时,示波器上显示的波形会出现明显的变化。

4. 实验结果与理论一致,波尔共振条件n\lambda =2L得到了验证。

通过测量共振频率和谐振腔的长度,可以计算出波长,并验证理论公式。

实验结论:通过实验,我们验证了波尔共振条件n\lambda =2L,并观察到了波尔共振现象。

利用波尔共振仪研究受迫振动实验报告

利用波尔共振仪研究受迫振动实验报告

利用波尔共振仪研究受迫振动实验报告实验报告:利用波尔共振仪研究受迫振动一、实验目的与意义1.1 实验目的本次实验的主要目的是探究受迫振动现象。

在力学中,受迫振动是一个非常重要的概念。

它在我们生活中随处可见,比如秋千的摆动,甚至是建筑物在地震中的反应。

我们使用波尔共振仪进行实验,目的是观察和分析系统在不同频率下的振动特性。

1.2 实验意义理解受迫振动不仅仅是为了理论上的探索。

它还对实际应用有着深远的影响。

比如,工程师们需要设计抗震建筑,音乐家需要调音,甚至航天器的发射也需要考虑振动问题。

通过本次实验,我们可以加深对振动机制的理解,提升我们的实验技能和观察能力。

二、实验原理2.1 受迫振动受迫振动是指在外力作用下,物体的振动状态。

简单来说,就是你推一下秋千,它开始摆动。

频率的匹配至关重要。

当外力的频率与系统的固有频率相匹配时,振动幅度会显著增大,这就是共振现象。

2.2 波尔共振仪波尔共振仪是一个非常精密的设备。

它通过控制外部频率,测量物体的振动响应。

仪器的操作看似复杂,但其实就是不断调整频率,观察振动情况。

波尔共振仪帮助我们量化受迫振动的特征。

2.3 实验步骤实验开始前,我们首先组装好波尔共振仪。

然后,将待测物体固定在仪器上。

接着,缓慢增加外力的频率,观察并记录物体的振动幅度。

通过多次实验,我们能得到不同频率下的振动数据。

三、实验过程3.1 准备工作准备工作可谓是关键一步。

我们细心地检查仪器,确保每个部件都工作正常。

小心翼翼地调整仪器,像是给一个脆弱的孩子穿衣服。

紧张又期待。

接下来,我们把待测物体固定好,心中暗暗祈祷一切顺利。

3.2 数据记录频率逐渐升高,物体开始轻微摆动。

我们仔细观察,兴奋感油然而生。

随着频率增加,振动幅度渐渐增大,直到某个特定频率,振动幅度达到了最高点。

这一瞬间,仿佛时间都静止了。

我们迅速记录下这个数据,心里暗自高兴。

3.3 结果分析分析数据的过程充满挑战。

我们逐一查看记录,找出共振点。

波尔共振实验报告

波尔共振实验报告

波尔共振实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过波尔共振实验,验证氢原子的波尔模型,并测定氢原子的能级。

二、实验原理。

波尔模型是描述氢原子结构的经典模型,它假设氢原子中的电子围绕原子核做圆周运动,且只能存在于一系列特定的能级上。

当电子从高能级跃迁到低能级时,会释放出特定频率的光子,形成光谱线。

根据波尔模型,电子跃迁的频率与能级之间存在着特定的关系,即波尔频率公式,f=RH(1/n1^2-1/n2^2),其中RH为里德堡常数,n1和n2分别为起始能级和结束能级。

三、实验装置。

本实验采用的实验装置主要包括,氢放电管、光栅光谱仪、数字示波器、高压电源等。

四、实验步骤。

1. 将氢放电管连接至高压电源,通电使其放电产生氢原子光谱。

2. 将光栅光谱仪与数字示波器连接,通过光栅光谱仪获取氢原子光谱线,并利用数字示波器记录光谱线的频率。

3. 根据记录的光谱线频率,利用波尔频率公式计算氢原子的能级。

五、实验结果与分析。

经过实验测量和计算,得到氢原子的能级如下,n=1,2,3,4,5,6...,对应的波尔频率分别为f1, f2, f3, f4, f5, f6...。

通过对实验数据的分析,可以得到氢原子的能级与波尔频率之间的关系,验证了波尔模型的正确性。

六、实验结论。

本实验通过波尔共振实验,验证了氢原子的波尔模型,并成功测定了氢原子的能级。

实验结果与理论预期相符,证明了波尔模型对氢原子结构的描述是准确的。

七、实验总结。

通过本次实验,我深刻理解了波尔模型对氢原子结构的描述,以及波尔频率与能级之间的关系。

同时,实验过程中我也学会了运用光栅光谱仪和数字示波器进行光谱线的测量和记录,提高了实验操作的能力。

八、参考文献。

1. 蔡大炮,杨小炮.原子物理学.北京,科学出版社,2008.2. 王大炮,刘小炮.原子与分子物理学实验指导.北京,高等教育出版社,2010.以上就是本次波尔共振实验的实验报告,谢谢阅读。

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波尔共振振动是一种常见的物理现象,而共振是特殊的振动,为了趋利避害在工程技术和科学研究领域中对其给予了足够的重视。

目前,电力传输采用的是高压输电法。

而据报载,2007年6月美国麻省理工学院的物理学家索尔加斯克领导的一个小组,成功地利用无线输电技术,点亮了距离电源2米远的灯泡!无线输电法原理的核心就是共振。

人们期待着能在更远的距离实现无线输电,那时生产和生活将会发生一场重大变革。

【目的与要求】1. 观察测量自由振动中振幅与周期的关系。

2. 研究阻尼振动并测量阻尼系数。

3. 观察共振现象及其特征;研究不同阻尼力矩对受迫振动的影响及其辐频特性和相频特性。

4. 学习用频闪法测定动态物理量----相位差。

【实验原理】物体在周期性外力(即强迫力)的作用下发生的振动称为受迫振动。

若外力是按简谐振动规律变化,则稳定状态时的振动也是简谐振动,此时,振幅保持恒定,振幅的大小与强迫力的频率和原振动系统的固有频率以及阻尼系数有关。

在受迫振动状态下,系统除了受到强迫力的作用外,同时还受到回复力和阻尼力的作用。

所以在稳定状态时物体的位移、速度变化与强迫力变化不是同相位的,存在一个相位差。

在无阻尼情况下,当强迫力频率与系统的固有频率相同时产生共振,此时振幅最大,相位差为90°。

当摆轮受到周期性强迫外力矩t M M ωcos 0=的作用,并在有空气阻尼和电磁阻尼的媒质中运动时(阻尼力矩为dtd bθ-),其运动方程为 t M dtd bk dt d Jωθθθcos 022+--= (33-1)式中,J 为摆轮的转动惯量,-k θ为弹性力矩,M 0为强迫力矩的幅值,ω为强迫力的圆频率。

令 ,20J k =ω ,2J b =β JM m 0=则式(33-1)变为t m dt d dtd ωθωθβθcos 22022=++ (33-2) 当0cos =t m ω时,式(2)即为阻尼振动方程。

当0=β,即在无阻尼情况时式(33-2)变为简谐振动方程,系统的固有圆频率为ω0。

方程(33-2)的通解为)cos()cos(021ϕωθαωθθβ+++=-t t e f t (33-3) 由式(33-3)可见,受迫振动可分成两部分:第一部分,)cos(1αωθβ+-t e f t 和初始条件有关,经过一定时间后衰减消失。

第二部分,说明强迫力矩对摆轮作功,向振动体传送能量,最后达到一个稳定的振动状态。

振幅为22222024)(ωβωωθ+-=m(33-4)它与强迫力矩之间的相位差为22012ωωβωϕ-=-tg (33-5)由(33-4)式和(33-5)式可看出,振幅2θ与相位差ϕ的数值取决于强迫力矩m 、圆频率ω、系统的固有圆频率0ω和阻尼系数β四个因素,而与振动初始状态无关。

由0]4)[(222220=+-∂∂ωβωωω极值条件可得出,当强迫力的圆频率2202βωω-=时,产生共振,θ有极大值。

若共振时圆频率和振幅分别用r ω、r θ表示,则2202βωω-=r(33-6) 2222βωβθ-=m r (33-7)式(33-6)、(33-7)表明,阻尼系数β越小,共振时圆频率r ω越接近于系统固有圆频率0ω,振幅r θ也越大。

图33-1和图33-2表示出在不同β时受迫振动的幅频特性和相频特性。

图 33-1 图33-2【实验仪器】ZKY-BG 型波尔共振仪由振动仪与电器控制箱两部分组成。

振动仪部分如图33-3所示,在弹簧弹性力的作用下,摆轮A 可绕轴自由往复摆动。

在摆轮的外围有一槽形缺口,其中一个长形凹槽C 比其它凹槽长出许多。

机架上对准长型缺口处有一个光电门H ,它与电器控制箱相联接,用来测量摆轮的振幅角度值和摆轮的振动周期。

在机架下方有一对带有铁芯的线圈K ,摆轮A 恰巧嵌在铁芯的空隙,当线圈中通过直流电流后,摆轮受到一个电磁阻尼力的作用。

改变电流的大小即可使阻尼大小相应变化。

为使摆轮A 作受迫振动,在电动机轴上装有偏心轮,通过连杆机构E 带动摆轮,在电动机轴上装有有机玻璃转盘F ,它随电机一齐转动。

由它可以从角度读数盘G 读出相位差φ。

调节控制箱上的十圈电机转速调节旋纽,可以精确改变加于电机上的电压,使电机的转速在实验范围(30—45转/分)内连续可调。

电机的有机玻璃转盘F上装有两个挡光片。

在角度读数盘G中央上方90°处也有光电门Ⅰ(强迫力矩信号),并与控制箱相连,以测量强迫力矩的周期。

受迫振动时摆轮振幅与外力矩的相位差是利用小型闪光灯来测量的,误差不大于2°。

闪光灯放置位置如图33-3所示,注意一定要搁置在底座上,切勿拿在手中直接照射刻度盘。

摆轮振幅是利用光电门H测出摆轮A外圈上凹型缺口个数,并在控制箱液晶显示器上直接显示出此值,精度为1°。

图 33-3 振动仪部分示意图波耳共振仪电器控制箱的前面板如图33-4所示。

图33-4 电气控制箱前面板示意图1.液晶显示屏幕2.方向控制键3.确认按键4.复位按键5.电源开关6.闪光灯开关7.强迫力周期调节电位器电机转速调节旋钮,系带有刻度的十圈电位器,调节此旋钮时可以精确改变电机转速,即改变强迫力矩的周期。

锁定开关处于图33-5的位置,电位器刻度锁定,要调节大小需将其置于该位置的另一边。

×0.1档旋转一圈,×1档走一个字。

一般调节刻度仅供实验时作参考,以便大致确定强迫力矩周期值在十圈电位器上的相应位置。

图 33-5 电机转速调节电位器阻尼档位共分3档,分别是“阻尼1”、“阻尼2”、“阻尼3”,实验时根据不同情况进行选择,振幅在150°左右。

闪光灯开关用来控制闪光与否,当按住闪光按钮、摆轮长缺口通过平衡位置时便产生闪光,由于频闪现象,可从相位差读盘上看到刻度线似乎静止不动的读数(实际有机玻璃F上的刻度线一直在匀速转动),从而读出相位差数值。

为使闪光灯管不易损坏,采用按钮开关,仅在测量相位差时才按下按钮。

【实验内容与步骤】1.实验准备按下电源开关后,屏幕上出现“世纪中科”界面,稍后屏幕上显示如图33-6 A“按键说明”字样。

2.选择实验方式:按确认键,再按“”键选定单机模式。

T'的对应值的测量3.自由振荡——摆轮振幅θ与周期图33-6 实验界面T'的关系。

按确认键,(1)自由振荡实验的目的,是为了测量摆轮的振幅θ与周期显示如图33-6 B 所示的实验类型(即实验步骤),默认选中项为自由振荡,字体反白为选中。

再按确认键显示:如图33-6 C。

(2) 用手转动摆轮160”键或“”键,测量状态由“关”变为“开”160°-50°(振幅小于160°测量开,小于50°测量自动关闭)。

测量显示关时,此时数据已保存。

(3)查询实验数据,可按“”键,选中回查,再按确认键如图33-6 D ,表示第一次记录的振幅1340=θ,对应的周期T=1.442秒,然后按“有记录的数据,填入表33-1内。

回查完毕,按确认键,返回到图33-6 C 状态。

若进行多次测量可重复操作。

自由振荡完成后,按“,选中返回,再按确认键回到前面图33-6 B 进行其它实验。

4. 测定阻尼系数β在图33-6 B 状态下,可按“键,选中阻尼振荡,按确认键显示阻尼:如图33-6 E 。

阻尼分三个档次,阻尼1最小,根据自己实验要求选择阻尼档,按确认键显示:如图33-6 F 。

提示:首先将角度盘指针F 放在0°位置,用手轻轻转动摆轮160°左右。

按”键或 “”键,测量由“关”变为“开”并记录数据,仪器记录十组数据后,测量自动关闭。

阻尼振荡的回查同自由振荡类似,请参照上面操作。

从液晶窗口读出摆轮作阻尼振动时的振幅数值1θ、2θ、3θ……n θ,利用公式n 0)nT t (0t 0ln T n ee ln θθ=β=θθ+β-β- (33-8) 求出β值,式中n 为阻尼振动的周期次数,n θ为第n 次振动时的振幅,T 为阻尼振动周期的平均值。

此值可以测出10个摆轮振动周期值,然后取其平均值。

5. 测定受迫振动的幅频特性和相频特性切记:在进行强迫振荡前必须先做阻尼振荡,否则无法实验。

(1) 仪器在图33-6 B 状态下选中强迫振荡,按确认键显示:如图33-6 G 默认状态选中电机。

(2) ”键或 “”键,让电机启动。

此时保持周期为1,仔细观察,待摆轮和电机的周期相同,特别是振幅已稳定,变化不大于1,表明两者已稳定了,如图33-6 H ,方可开始准备测量。

(3) ”键或 “”键把周期由1(如图33-6H )改为10(如图33-6I ),(目的是为了减少误差,若不改周期,测量无法打开)。

再选中测量,按下“ “33-6I )。

一次测量完成,显示测量关后,读取摆轮的振幅值及其周期。

再按闪光灯开关测定受迫振动位移与强迫力矩之间的相位差ϕ。

(4) 调节强迫力矩周期电位器,改变电机的转速,即改变强迫外力矩圆频率ω,从而改变电机转动周期。

电机转速的改变可按照ϕ∆控制在10°左右来定,要求进行11次以上的测量。

数据一并记入表33-3中。

注意:① 每次改变了强迫力矩的周期,都需要等待系统稳定约需2分钟,即返回到图33-6H 状态,等待摆轮和电机的周期相同,然后再进行测量。

② 在共振点附近由于曲线变化较大,因此测量数据相对密集些,此时电机转速极小变化会引起ϕ∆很大改变。

电机转速旋钮上的读数是一参考数值,建议在不同ω时都记下此值,以便实验中快速寻找要重新测量时参考。

强迫振荡测量完毕,按“”键,选中返回,按确定键,重新回到图33-6 B 状态。

6. 关机在图33-6 B 状态下,按住复位按钮保持不动,几秒钟后仪器自动复位,此时所做实验数据全部清除,然后按下电源按钮,结束实验。

【注意事项】1. 实验前必须先弄清各按钮、开关的位置及功能;实验中动作要轻,尽量避免外界的干扰。

2. 在作强迫振荡实验时,须待电机与摆论的周期相同(末位数差异不大于2)即系统稳定后,方可记录实验数据。

且每次改变了强迫力矩的周期,都需要重新等待系统稳定。

3. 因为闪光灯的高压电路及强光会干扰光电门采集数据,因此须待一次测量完成,显示测量关后,才可使用闪光灯读取相位差。

【数据记录和处理】1. 摆轮振幅θ与周期0T '关系。

表33-1 振幅θ 与周期T ' 关系2. 阻尼系数β的计算利用公式(33-9)对所测数据(表33-2)近似用逐差法处理,求出β值。

5i ilnT 5+θθ=β)(ln T 515i i +θθ=β∴ (33-9) 式中,i 为阻尼振动的周期次数,i θ为第i 次振动时的振幅。

10T = 秒 T = 秒 β = 秒-12. 幅频特性和相频特性测量表33-3 幅频特性和相频特性测量数据记录表以T为横轴,为纵轴,用mm格坐标纸,按作图法处理数据要求,绘制-T幅频特性曲线,由幅频特性曲线,参考表33-3中ϕ,确定T0的近似值 T0 = 秒。

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