实验报告 音叉.docx

实验报告音叉的受迫振动
物理科学与技术学院13级弘毅班吴雨桥20**********
【实验目的】
⑴研究振动系统在周期外力作用下振幅和强迫圆频率之间的关系。 ⑵测绘振动系统的共振曲线。
（3）应用李萨如图形测量音叉振动频率。
实验报告音叉的受迫振动
物理科学与技术学院13级弘毅班吴雨桥20**********
【实验目的】
⑴研究振动系统在周期外力作用下振幅和强迫圆频率之间的关系。 ⑵测绘振动系统的共振曲线。
（3）应用李萨如图形测量音叉振动频率。
【实验器材】
电磁激振系统、示波器、低频信号发生器、毫伏表。
【仪器介绍】
电磁激振系统由电磁激振线圈、音叉、压电换能片、阻力片和阻 尼油杯及升降台组成。
电磁激振线圈在正弦交变电流的作用下产生交变磁场激振音叉, 音叉的振动频率是正弦电流频率的两倍。将音叉的机械振动能转换为 电信号并送到示波器的Y轴输入端，同时将正弦交流信号送到示波器 X轴输入端，经过适当调整则可在示波器的荧光屏看到“8”形图像。
【实验原理】
振动系统受F二Hcospt外力的持续作用所产生的振动，称为受迫振动。 振动系统的受迫振动经过一段时间后达到稳定的振动状态，它的振动 频率就是强迫力的频率，与系统的固有频率无关。其振幅为
A_ h
~ J（302_p2）+轲异（_石）
相位差为
<p = arctan 弩 二打&口 豊° 丫
r o)02-a>2 tt(T2-T02)
当强迫力的圆频率P趋近于振动系统的固有圆频率30时，受迫 振动的振幅急剧增大，并有一极大值，这种现象称为共振。共振时圆 频率为3r、相位差为＜pr ,当阻尼系数p极小时，可得3r230,（pr=?。 利用李萨如图形测未知频率：把两个不同频率的正弦电压分別从示波 器的X轴和Y轴输入，如果这两个电压的频率为整数比，示波器上就 会得到稳定的图形，这些图形被称为李萨如图形，其形状不仅与这两 个正弦电压的频率比值有关，而且与它们的初始相位和相位差有关。
【实验内容和实验数据】
仪器连接。用屏蔽导线将低频信号发生器的输出端与激振线圈 的电压输入端、示波器“X轴输入〃端连接，用屏蔽导线将压电换能片 的信号输出端与示波器的“Y轴输入〃端、毫伏表的电压输入端连接。 使用屏蔽导线时，芯线接正，屏蔽层接地。
示波器、低频信号发生器的使用参考仪器说明书。
逆时针旋转升降台的手轮，降低阻尼油杯，使阻尼片退出油面 并擦净片上的余油。
接通仪器电源，使仪器预热15min左右，并置好各仪器的旋钮。 为了保护毫伏表，该量程开关先置于“3V〃挡。实验中根据实际需要及 时改变量程，既确保毫伏计指针不超过量程，又不使指针指示太小而 引起读数较大误差。
测定共振频率u）r和Ar。将低频信号发生器的频率由低到高缓 慢地调节（参考值为250HZ）左右，同时仔细观察毫伏表的指针，当 毫伏表指示最大时，示波器上显示出稳定的“8〃
确的频率读数，应仔细调节“频率微调〃，使示波器上显示"8〃图像， 且毫伏表指示达到最大。
Ar就是共振频率对应的毫伏表最大的指示数，待稳定后记下u)r 和Ar。
测共振频率u)r两边的数据，调节低频信号发生器的“频率微 调〃，由0〜±%,每隔一小格(%)记录相应的振幅A
顺时针旋转升