波爾共振實驗.doc

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1、波爾共振實驗在機(jī)械制造和建筑工程等科技領(lǐng)域中受迫振動所導(dǎo)致的共振現(xiàn)象引起工程技術(shù)人員極大注意,既有破壞作用，但也有許多實用價值。眾多電聲器件是運用共振原理設(shè)計制作的。此外，在微觀科學(xué)研究中“共振”也是一種重要研究手段，例如利用核磁共振和順磁貢研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)等。表征受迫振動性質(zhì)是受迫振動的振幅—頻率特性和相位—頻率特性（簡稱幅頻和相頻特性）?！緦嶒?zāi)康摹糠l特性、相頻特性、阻尼力矩與共振、相位差測物理量【實驗原理】物體在周期外力的持續(xù)作用下發(fā)生的振動稱為受迫振動，這種周期性的外力稱為強(qiáng)迫力。（1）令，，則（1）為（2）當(dāng)時，式（2）即為阻尼振動方程。當(dāng)，即在無阻尼情況時式（

2、2）變?yōu)楹喼C振動方程，系統(tǒng)的固有頻率為。方程（2）的通解為（3）由式（3）可見，受迫振動可分成兩部分：第一部分，和初始條件有關(guān)，經(jīng)過一定時間后衰減消失。第二部分，說明強(qiáng)迫力矩對擺輪作功，向振動體傳送能量，最后達(dá)到一個穩(wěn)定的振動狀態(tài)。振幅為（4）它與強(qiáng)迫力矩之間的相位差為（5）由式（4）和式（5）可看出，振幅與相位差的數(shù)值取決于強(qiáng)迫力矩m、頻率、系統(tǒng)的固有頻率和阻尼系數(shù)四個因素，而與振動初始狀態(tài)無關(guān)。由極值條件可得出，當(dāng)強(qiáng)迫力的圓頻率時，產(chǎn)生共振，有極大值。若共振時圓頻率和振幅分別用、表示，則（6）（7）圖1圖2β1β2β1<β2-π-π/20Φ1.0β1β2β3β1<β

3、2<β31.0θ0式（6）、（7）表明，阻尼系數(shù)越小，共振時圓頻率越接近于系統(tǒng)固有頻率，振幅也越大。圖1和圖2表示出在不同時受迫振動的幅頻特性和相頻特性。【實驗儀器】ZKY-BG型波爾共振實驗儀【實驗內(nèi)容】1．自由振蕩——擺輪振幅與系統(tǒng)固有周期的對應(yīng)值的測量（表1）2．測定阻尼系數(shù)β（表2）3．測定受迫振動的幅度特性和相頻特性曲線（表3、表4）圖3波爾振動儀1.光電門H；2.長凹槽C；3.短凹槽D；4.銅質(zhì)擺輪A；5.搖桿M；6.蝸卷彈簧B；7.支承架；8.阻尼線圈K；9.連桿E；10.搖桿調(diào)節(jié)螺絲；11.光電門I；12.角度盤G；13.有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)盤F；14.底座；15

4、.彈簧夾持螺釘L；16.閃光燈