Versuch: Drehpendel. Labor Physik und Grundlagen der Elektrotechnik. Prof. Dr. Karlheinz Blankenbach Dipl.-Phys. Michael Bauer
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1 Labor Physik und Grundlagen der Elektrotechnik Versuch: Drehpendel Prof. Dr. Karlheinz Blankenbach Dipl.-Phys. Michael Bauer Blankenbach / drehpendel.doc 1
2 Drehpendel Das Drehpendel nach R.W. Pohl ist das klassische Experiment zur Untersuchung von mechanischen Schwingungen. Stichworte zur Vorbereitung: - Schwingungsarten: frei, gedämpft, erzwungen - Drehpendel - Massenträgheitsmoment Versuchsablauf: 1.Quasifreie Schwingung Bei stillstehendem Motor ist die Eigenfrequenz des ungedämpften Systems durch Messung der Schwingungsdauer aus den Nulldurchgängen des Zeigers zu bestimmen. Hierzu werden jeweils 3 Messungen zu je 10 Schwingungen für 3 Anfangsauslenkungen mit Winkeln < Gedämpfte Schwingung wie 1. nur mit Wirbelstrombremse. Es werden wiederum je 3 Messungen à 10 Schwingungen gemittelt, wobei der Anfangsauslenkwinkel ca. 135 beträgt und 2 verschiedene, niedrige Bremsströme vermessen werden. 3.Amplitudenverlauf Das logarithmische Dekrement von 2 aufeinanderfolgenden Schwingungsperioden ist bei 3 niedrigen Dämpfungsgraden zu bestimmen. Hierzu werden die Amplituden in Abhängigkeit von der Anzahl der Perioden gemessen; hierzu ließt man ca. 10 aufeinanderfolgende Amplituden auf derselben Seite der Winkelskala ab. Die graphische Darstellung des Logarithmus über der Periode liefert eine Gerade mit einer negativen Steigung. Bestimmen Sie hieraus den Dämpfungsterm in der Schwingungsgleichung. Blankenbach / drehpendel.doc 2
3 4.Schwingkreis Untersucht wird ein Parallelschwingkreis, welche ein Filter 2. Ordnung darstellt. Verwenden Sie hierzu die Dekaden. a) Bestimmen Sie jeweils die freie Schwingung eines LC-Gliedes und bestimmen die Eigenfrequenz und die Dämpfung. Hierzu wird die Schaltung an Gleichspannung angeschlossen und der Oszi auf Single Shot gestellt. Dann wird das Zuführkabel aus der Stromversorgung gezogen. Der Oszi triggert und das Ergebnis wird ausgedruckt. b) Messen Sie die Amplitude in Abhängigkeit von der Frequenz für LC-Schwingkreise und bestimmen die Resonanzfrequenz und die 3-dB Bandbreite (Güte). Machen Sie jeweils 5 Messungen oberhalb und unterhalb der Resonanzfrequenz, davon 3 in der Nähe und 2 weiter weg. Dies gilt auch für die nachfolgenden Versuchsteile. c) Fügen Sie dem 'ungedämpften' Schwingkreis jeweils ein kleines, ein mittleres und ein großes R hinzu und bestimmen den Ampltitudenfrequenzgang und die Bandbreite (Güte). Blankenbach / drehpendel.doc 3
4 5.Erzwungene Schwingungen Bestimmen Sie die Amplitude in Abhängigkeit von der Erregerfrequenz für die ungedämpfte, eine mittlere und eine starke Dämpfung. Hierzu ist zuerst die Resonanzfrequenz zu bestimmen und anschließend je 3 Messungen oberhalb und unterhalb der Resonanzfrequenz durchzuführen (je 2 in Resonanznähe, 1 weiter weg). 6.Bestimmung der Winkelrichtgröße Errechnen Sie aus den Messungen von Teil 1 die Winkelrichtgröße. Hierzu ist das Drehpendel zu vermessen. Überlegen Sie vorab, welche Messungen sinnvoll sind und welche praktisch vernachlässigt werden können. Blankenbach / drehpendel.doc 4
5 Anhang: Blankenbach / drehpendel.doc 5
6 Blankenbach / drehpendel.doc 6
7 Blankenbach / drehpendel.doc 7
8 Ist die Formel korrekt? Blankenbach / drehpendel.doc 8
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