Прилади та приладдя:
Деталі генератора релаксаційних коливань, (R, C, газорозрядна лампа), змонтовані на панелі: котушка індуктивності L , магазин опору R, осцилограф, джерело постійного струму, батарея конденсаторів.
Короткі теоретичні відомості:
Згасаючими електромагнітними коливаннями називаються такі періодичні зміни напруженостей електричного і нерозривно зв'язаного з ним магнітного полів, при яких амплітуди цих полів з часом зменшуються.
Згасаючі електромагнітні коливання виникають у коливному контурі (рис. 1) при розряді конденсатора С через котушку індуктивності L і опір R. Спостерігати електромагнітні коливання можна по зміні заряду на обкладках конденсатора.
Рис. 1
Нехай Q - заряд, наданий одній із обкладок конденсатора. Тоді сила струму в колі при розряді конденсатора С буде рівна похідній від цього заряду за часом:
(1)
Нехай U - різниця потенціалів на обкладках конденсатора в даний момент. Тоді повне падіння потенціалу в колі IR+U згідно з другим законом Кірхгофа повинно дорівнювати ЕРС, що діє в колі. В колі діє лише ЕРС самоіндукції – L dI / dt, тому:
(2)
Різниця потенціалів на обкладках конденсатора U = Q/C. Підставляючи це в (2) і враховуючи (1), отримаємо диференціальне рівняння згасаючих коливань заряду на обкладках конденсатора:
(3)
Розв’язок цього рівняння має вигляд:
(4)
де Q0 - максимальний заряд на обкладках конденсатора; β= R/2L - коефіцієнт згасання; 
- циклічна частота згасаючих коливань в контурі; 
- циклічна частота власних згасаючих коливань контуру; φ - початкова фаза коливань.
Вираз (4) зображує залежність Q від t і являє собою рівняння згасаючих коливань заряду на обкладках конденсатора. Величина Q0e-βt виражає амплітуду цих коливань; чим більше β, тим швидше згасає амплітуда з часом, тобто затухання відбувається тим швидше, чим більший опір R і менша індуктивність L. Період згасаючих коливань визначають за формулою:
(5)
Графік згасаючих коливань для випадку φ=0 показано на рис. 2.
Рис. 2Якщо опір R малий, а індуктивність L - велика, то 
< < 1. У цьому разі коливання будуть повільно згасаючими. Для цього випадку із (5) отримуємо T=2π
. Це - формула Томсона, яка визначає період власних незгасаючих коливань контура. Якщо опір R та ємність C такі, що 
> 
або R > Ra =2 
, то формули (5) не мають фізичного змісту, тому що T буде мати уявне значення. В такому випадку коливання в контурі не виникають і процес розрядки конденсатора буде мати аперіодичний характер (рис. 3). Опір Ra називається критичним опором.
Рис. 3
Умова > або R > 2 є критерієм аперіодичності. Оскільки U = φ/C, то на основі (4):
Ця формула описує згасаючі коливання напруги з тим самим періодом Т. Знайдемо значення сили струму в контурі:
При β= 0 маємо 
, а 
Отже, при незгасаючих коливаннях струм і різниця потенціалів зсунуті за фазою відносно одне одного на π/2.
Для характеристики згасання за період вводять величину, яка називається логарифмічним декрементом згасання. Логарифмічний декремент згасання дорівняє натуральному логарифму відношення амплітуд двох послідовних коливань, які відрізняються одне від одного в часі на період T :
(6)
Якщо із (6) виразити коефіцієнт згасання β, то рівняння амплітуди коливань заряду QA і напруги UA можна виразити у вигляді
, 
(7)
Введемо Ne - число коливань, протягом яких амплітуда (7) спадає в e раз. Таке спадання амплітуди відбувається протягом часу t1=NeT. Тоді на основі (7) складаємо відношення амплітуд:
(8)
Із (8) випливає, що NeΔ=1 , звідки встановлюємо наочний фізичний зміст логарифмічного декременту затухання: логарифмічний декремент затухання Δ обернено пропорційний числу коливань Ne, протягом яких амплітуда коливань зменшується в e раз. Коливний контур часто характеризують його добротністю D, яка визначається так:
(9)
Добротність тим вища, чим більше число коливань Ne . Чим вища добротність, тим повільніше згасають коливання в контурі.
Мета роботи:
Одержати згасаючі коливання в контурі, дослідити зміну напруги і сили струму від часу; визначити період і логарифмічний декремент згасання та добротність для різних значень R, L, С . Перевірити на досліді умову аперіодичності.