大物试验波尔共振仪

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,East China University of Science and Technology,物理实验中心网站,用波尔共振仪研究受迫振动,思考与讨论的问题,研究的内容,实验方案,选择研究体系,进行仪器设置,研究的规律,物理量的测量,结果分析,内容提要,现象,原理,测量,振动,共振的利弊？,共振利用,:,日常生活,:,电磁共振、乐器的共鸣箱,医疗技术：,核磁共振,军事：,共振武器,生产实践：,共振法打桩、激光的产生,自燃现象：温室效应,共振危害,:,雪崩,翻船,桥梁倒塌,机器损坏,次声波对人体的伤害,共振现象普遍存在于力学、电磁学、光学及分子、原子物理学等几乎所有物理学领域。,共振带来的危害,持续发出的某种频率的声音会使玻璃杯破碎；,机器的运转可以因共振而损坏机座；,高山上的一声大喊，可引起山顶积雪发生大雪崩；,拖拉机驾驶员，风镐、风铲、电锯、镏钉机的操作工，他们与振动源十分接近，在工作时可能会出现人体有关部位的固有频率与振动源的频率产生共振。,如何避免？,为了保障工人的安全与健康，要求用手工操作的各类振动机械的频率必须大于,20Hz,。,共振带来的危害,机器的运转可以因共振而损坏机座。,措施：,电动机要安装在水泥浇注的地基上，与大地牢牢相连，或要安装在很重的底盘上，为的是使基础部分的固有频率增加，以增大与电机的振动频率,(,驱动力频率,),之差来防止基础的振动。,共振的军事价值,次声武器就是利用频率低于,20Hz,的次声波与人体发生共振，使共振的器官或部位发生位移和变形而造成人体损伤以至死亡的一种武器。,次声波武器按照其发射的频率不同，作用于人体的部位不同，可分为两大类：,“神经型”次声波武器,“器官型”次声波武器,无声的武器,次声武器,共振在生活当中的应用,微波炉,食物中水分子的振动频率与微波大致相同，微波炉加热食品时，炉内产生很强的振荡电磁场，使食物中的水分子作受迫振动，发生共振，将电磁辐射能转化为热能，从而使食物的温度迅速升高,。,这是一种极大地提高了加热效率、极为有利于环保的先进技术。,共振在生活当中的应用,运用音乐治疗一些心理和生理上的疾病,:,音乐的频率、节奏和有规律的声波振动，是一种物理能量，会直接影响人们的脑电波、心率、呼吸节奏等。当人处在优美悦耳的音乐环境中，可以改善精神系统、心血管系统、内分泌系统和消化系统的功能。,自由振动,阻尼振动,受迫振动,物体在周期性外力的持续作用下进行的振动,振 动,受迫振动,本实验采用摆轮在弹性力矩和电磁阻尼力矩作用下作受迫振动来研究其振动特性。,根据转动定理受迫振动方程,电磁阻尼,驱动力,方程的通解为：,阻尼项,受迫项,暂态项,稳定项,受迫振动方程与解,稳定的振动状态：,幅频特性曲线,位移共振条件,稳定的振动状态：,相频特性曲线,当发生共振时,实验仪器物理结构与功能,电机转速、振幅、摆轮周期测量：,光电门,电磁阻尼,电机,相位差测量：,闪光灯、角度读数盘上指示杆,。,波耳共振仪由,振动仪,与,电器控制箱,两部分组成,实验内容,自 由 振 动：,阻 尼 振 动：,受 迫,振 动,：,电机转动频率调节器,摆轮的振幅,与振动周期,T,的测量,双光电门,测量摆轮振幅与周期：,双光电门,H、,摆轮周边矩形信号码、平衡处长矩形信号码。,利用频闪法测定相位差,当长凹槽经过光电门时，闪光灯闪烁一次。,相位差测量：闪光灯、角度读数盘上指示杆,。,研究内容,1.,自由振动：测定摆轮振幅,不同时的固有频率,0,2.,阻尼振动：阻尼系数,3.,测量幅频特性和相频特性,电机转动频率调节器,阻尼系数计算,逐差法,:,阻尼振动研究中的数据,作图法,:,受迫振动的幅频特性曲线,实验要点,理解实验的物理内涵,了解仪器的设计思路,掌握物理量的测量方法,学会实验点的分布设计,实验数据处理,实验注意事项,切记未加磁力阻尼不可启动电机,摆轮摆动稳定,(,2,分钟,),时才可打开闪光灯,光电门位置不易调节，请不要随意移动,实验中领会“先定性观察，后定量测量”的原则,合理选择实验范围和实验点,