И.Н. Фетисов
2
теория, трудности контроля и поддержания необходимых условий
опыта, в результате чего на данной установке не удается получить
удовлетворительных результатов лабораторной работы.
Для изучения в лабораторном практикуме вынужденных механи-
ческих колебаний и резонанса в [4, 5] предложили и разработали ме-
тодику, основанную на использовании в качестве осциллятора элек-
троизмерительного прибора (миллиамперметра, гальванометра) маг-
нитоэлектрической системы с нулевой точкой в центре шкалы. По-
мимо вынужденных колебаний, на том же осцилляторе изучают сво-
бодные затухающие колебания. Предлагаемая методика изучения ко-
лебаний имеет преимущества по сравнению с известными методами.
Электроизмерительный прибор как осциллятор.
Электроме-
ханический измерительный преобразователь магнитоэлектрической
системы [6] содержит магнитную цепь, состоящую из постоянного
магнита, магнитопровода, полюсных наконечников и цилиндриче-
ского сердечника. В воздушном зазоре между сердечником и нако-
нечниками создают равномерное радиальное магнитное поле. По-
движная рамка с обмоткой из медного провода может поворачивать-
ся вокруг сердечника в магнитном поле зазора. При протекании тока
через обмотку на рамку действует момент сил Ампера, который про-
порционален силе тока и не зависит от угла поворота рамки. Две
спиральные пружины, закручиваясь при повороте рамки, создают
противодействующий момент упругих сил.
Как видно из описания, рамка с обмоткой, обладающая некото-
рым моментом инерции, и две спиральные пружины образуют кру-
тильный осциллятор.
Рассмотрим диссипативные силы, приводящие к затуханию коле-
баний рамки прибора. Они имеют двоякую природу и представляют
собой, с одной стороны, силы вязкого трения при движении рамки в
воздухе, с другой — силы электромагнитной природы. В приборах
широкого применения (вольтметры, амперметры) рамка обычно со-
стоит из алюминиевого каркаса, который представляет собой корот-
козамкнутый виток с небольшим сопротивлением. При вращении
рамки в магнитном поле в алюминиевом каркасе возникают ЭДС ин-
дукции и индукционный ток, пропорциональный скорости движения.
Индукционный ток порождает силу Ампера, направленную, согласно
закону Ленца, против направления движения. Таким образом, дисси-
пативная сила сопротивления пропорциональна скорости движения
рамки.
В чувствительных гальванометрах алюминиевая рамка отсут-
ствует. Если внешняя цепь гальванометра разорвана, то при враще-
нии рамки индукционные токи не возникают, а медленное затухание
колебаний рамки обусловлено трением в воздухе. Если гальванометр
