大学物理课件57波尔共振实验.ppt

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1、5.7波尔共振实验北京工商大学物理实验室【实验目的】【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1．观察共振现象，观察不同阻尼力矩对受迫振动的影响2．理解弹性摆轮受迫振动的幅频特性和相频特性；3．学习用频闪法测定相位差的方法；4．学会测绘弹性摆轮受迫振动的幅频、相频特性曲线。波尔共振仪结构摆轮弹簧光电门光电门相位差读数盘闪光灯阻尼线圈连动摇杆【实验原理】简谐振动是指物体受到大小跟位移成正比，而方向与位移恒相反的合外力作用下的运动1.简谐振动：摆轮在卷簧扭转系数为k的弹性力矩-作用下的自由摆动，设转动惯量为J根据刚体定轴转动定律有θ0

2、是振幅、ω0是圆频率、是初相角1）振幅θ0、圆频率ω、和初相角完全决定了一个简谐振动，它们是谐振动的特征参数。2）ω0是系统的固有频率，仅与系统本身的性质有关，故也称本征频率。3）振幅和初相角都是常量，由振动的初始条件确定。4）振动系统的能量是恒量，与振幅的平方成正比简谐振动的特点：()jwqq+=t00cos由于振动系统受到阻力作用（称为阻尼）造成能量损失而使振幅减小的振动叫“阻尼振动”，也称减幅振动2.阻尼振动：1）阻尼振动的圆频率小于振动系统的固有频率阻尼振动的特点：振动的圆频率2）线性阻尼振动形成的是减幅振动，振幅随时间按指数规律衰减3）振动物体

3、的初始能量会随着t增加而不断损耗，同时振幅也会随t增而逐渐衰减。可见要想获得等幅运动，就需要有外力的持续作用物体在周期外力的持续作用下发生的振动称为受迫振动3.受迫振动：在无阻尼时，即b=0,M0=0,解方程可得：阻尼振动强迫振动可见，振幅与圆频率、系统固有频率和阻尼系数有关，而与初始状态无关。强迫力的圆频率时，产生共振。此时，振幅θ2最大，相位差为90o。220cosdtdJdtdbktMqqqw=--相频特性：指固有频率为ω0的振动系统在稳态受迫振动时，其振幅随策动力频率变化的关系指固有频率为ω0的振动系统在稳态受迫振动时，其相位差随策动力频率变化的

4、关系幅频特性：幅频特性相频特性β1β2β1<β2-π-π/20Φ1.0β1β2β3β1<β2<β31.0θ0220r22mb-wb=q【实验内容】1.系统固有频率的测量2.阻尼系数的测量3.受迫振动的幅频特性和相频特性1.系统固有频率的测量12345678……振幅θ周期T0（秒）表1：振幅与周期T0的关系2.阻尼系数的测量表2阻尼系数的计算（式5.7-9）１０Ｔ＝秒T＝秒振幅振幅序号(°)序号(°)θ1θ6θ2θ7θ3θ8θ4θ9θ5θ10阻尼档位。3.受迫振动的幅频特性和相频特性幅频特性曲线相频特性曲线旋钮读数闪光灯读数直接读数查询表1直接读数