穆秀家 鲍钢飞 陈 军 韩 岳

(山东农业大学物理实验中心 山东 泰安 271018)

在弹簧振动系统振动实验中，通常是用秒表测量振动系统的振动周期，由于人的反应时间和测量时对振动系统振动位置判断上存在着不确定性，使得测量结果重复性差．笔者以圆柱状弹簧作为电感元件与电阻构成串联电路，以信号发生器输出的高频正弦电压信号施加到电路二端，在振动系统处于稳态时，电阻二端电信号处于稳定的高频正弦电压状态，当振动系统振动时，由于弹簧长度发生变化，电感也发生变化，电阻二端电信号亦发生变化，此变化的电信号反映弹簧振动系统振动过程，利用数字示波器的扫描模式显示，并记录振动系统在一段时间内的振动过程，从而使得测量结果重复性很好．

1 原理

将弹簧振动实验中的长直弹簧与电阻R串联，由于长直弹簧可看作长直螺线管，电感系数为L，所以构成LR串联电路，在此串联电路两端与正弦信号源相接，如图1所示.

图1 实验装置示意图

此电路满足方程为

(1)

式中，i为交流电流，Um为信号源输出正弦电压振幅，ω为信号源输出信号的角频率，R为串联电路的串联电阻，RL为长直螺线管的等效电阻．解方程(1)得电路稳态电流[1]

式中，φ0为电路中电流的初相位．由此，可得电阻R二端电压为

(2)

在弹簧系统处于稳定状态时，即弹簧长度不变，电阻R二端电压信号在数子存储示波器屏上的显示，如图2所示．

图2 弹簧长度不变R二端电压信号的……