ОБЩАЯ ФИЗИКА МАГНИТИЗМ И ЭЛЕКТРИЧЕСТВО (С.П. Степина, Н.Б. Бутко - Лабораторный практикум по курсу Общая физика. Электричество и магнетизм (исправленное издание 2018)), страница 10

Это так называемый двухполупериодный выпрямитель (рис. 12 и 13). Форма кривой выпрямленного'тока наблюдается на экране электронного осциллографа. Порядок выполнения работы Упражнение 1. Снятие вольт-амперной характе-: ( ристики полупроводникового диода. 1. Собрать установку по схеме, изображенной на рис.

б. 2; Изменяя напряжение У ступенями (например, через 0,1 В), отмечать ток для каждого значения У в пропускном направлении. Данные заносить в таблицу. 3. Изменить полярность источника ЭДС. Включить вместо миллиамперметра микроамперметр и аналогичным образом снять зависимость тока от напряжения для запирающего направления. Данные заносить в таблицу, 4.

Построить вольт-ампер ную характеристику. Определить коэффициент выпрямления к для напряжений +1 В и -1 В. По характеристике определить величины и з ьо 5 = — и Й; = — = —. ьо 3 ы Упражнение 2, Изучение процесса выпрямления переменного тока. 1. Включить осциллограф, настроить его и зарисовать изображение, которое делает электронный луч на экране. Примечание, Настройка осциллографа производится в порядке, описанном в работе б. 2, Включить в сеть трансформатор, установленный на панели. Клеммы «О» и «50» во вторичной обмотке 1рис, 8) соединить с клеммами «У» вертикального входа усилителя осциллографа (слева, внизу на щитке).

Регулятором «вертикальное усиление» (внизу щитка) добиться размеров осциллограммы (синусоиды) примерно на '/4 экрана. Регулятором «частота плавно» добиться неподвижного положения осциллограммы. Зарисовать осциллограмму и указать в делениях сетки экрана амплитуду (верхнюю и нижнюю границы) границы синусоиды. Рис. 8.

Схема соединения трансформатора с осциллографом 3. Переключить провод от клеммы «О» вторичной обмотки трансформатора на вторую клемму «50» и сравнить амплитуду колебания электронного луча с амплитудой в предыдущем случае. Зарисовать и отметить в делениях сетки экрана верхнюю и нижнюю границы синусоиды, 4.

Ввести в цепь полупроводниковый диод по однополупериодной схеме (рис. 9). Рис. 9. Схема однополупериодяого яыпрямления Отметить изменение вида осциллограммы и зарисовать ее. 85 Замкнуть диод проводом и снова разомкнуть. Переключить провода на участке диода. Что изменилось на экране? Зарисовать осциллограмму. 5. Ввести в цепь дроссель 1рис. 10), а затем вместо, дросселя ввести в цепь сопротивление Нф. Сравнить, в каком случае происходит большее сглаживание пульсаций. Зарисовать осциллограммы.

Рис. 10. Схема выпрямителя с лросселем б. Подключить конденсатор Ст по схеме 1рис. 11) н проследить его сглаживающее действие. Если пульсации не сглажены полностью, подключить второй конденсатор С2 (после дросселя). Рис. 11. Схема выпрямителя с фильтром 7. Собрать двухполупериодный выпрямитель по схеме рис. 12. Проделать такие же наблюдения, как в пунктах 4, 5 и 6. Зарисовать осциллограммы: а) без фильтра (рис. 12); б) с полностью включенным фильтром (рис. 13). 8б Д2 Рис. 1У,. Схема двухполупериодяого выпрямителя Д2 Рис.

13. Схема двухполупериодного выпрямителя с фильтром Сравнить фигуры и объяснить разницу. 8. Собрать схему симметричного моста с четырьмя диодами (рис. 14). Проследить на экране осциллографа процесс выпрямленна переменного тока и действие сглаживающих фильтров. Чем отличается выпрямленный ток в этом случае от полученного по схеме, изображенной на рис. 12 и 13? Рис.

14. Схема симметричного моста с четырьмя диодами ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 8 ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ОСИ СОЛЕНОИДА Цель работы: Измерение напряженности магнитного поля цилиндрического соленоида баллистическим методом. Оборудование: баллистический гальванометр, соединительные провода, ключ, исследуемый соленоид, нормальная катушка, измерительная катушка, амперметр, реостат. Краткаятеория амперах1 Напряженность магнитного поля Н (в ), создаваемого цилиндрическим соленоидом на оси 00' (рис. 1), определяется формулой О = — (сова — созе), Р/ (1) ж где 1 — ток в соленоиде,Ж- полное число витков соленоида, 1 — его длина, а и Р— углы, под которыми из точки наблюдения А на оси соленоида видны радиусы его концов.

Рис. К Разрез ееленоила Если точка наблюдения А лежит внутри соленоида, то угол ф — тупой (ф ( 90') и формула (1) принимает внд Н = — (соха+ соху), ья 21 (2) где у — дополнительный угол (рис. 2). Рис. 2. Точка наблюдении внутри соленоида В центре достаточно длинного соленоида (1 » Й, где Я вЂ” радиус соленоида) напряженность магнитного поля, очевидно, равна (3) а на его концах (4) При многослойной обмотке соленоида поле Н является результатом наложения полей отдельных слоев, каждое из которых рассчитывается по формуле (1).

Поэтому поле многослойного соленоида имеет такой же вид, как и поле однослойного. Из формулы 11) видно, что при перемещении вдоль оси от центра соленоида к его концам напряженность магнитного поля Н уменьшается. Описание установки Схема установки для измерения напряженности магнитного поля соленоида изображена на рис. 3, где 0 — баллистический гальванометр, 1 — нормальная катушка, 2 — много- 89 слойный соленоид, в исследуемое поле которого помещена измерительная катушка 3, К вЂ” реостат, А — амперметр, К~ и Кз — переключатели. Нормальная катушка 1 представляет собой длинный однослойный соленоид с малым диаметром. Напряженность магнитного поля в средней части нормальной катушки Н=п,г, нт где пт = — — число витков нормальной катушки на 1 метр ее й длины.

Рис. 3. Схема установки: / — нормальная катушка, 2 — соленоид, 3 — измерительная катушка Магнитный поток через любую катушку равен ф = Конто где У вЂ” полное число витков, Я вЂ” площадь ее поперечного сечения, Н вЂ” напряженность однородного магнитного поля т гн внутри катушки,,ио = 4п 10 — — магнитная проницае- м мость вакуума. 90 Измерительная катушка 3, замкнутая на баллистический гальванометр, расположена на стержне внутри нормальной катушки 1 и может перемещаться вдоль его оси. Катушка 3 имеет Из витков, намотка ее однослойная, короткая, площадь сечения — 5з. Магнитный поток Ф через измерительную катушку 3 можно рассчитать по следующей формуле: Ф = до1ЮзЛ~з (б) где Н вЂ” напряженность, рассчитанная по формуле ~5), 5з, Жз — площадь сечения и количество витков измерительной катушки 3 соответственно, При коммутировании тока в нормальной катушке 1 изменение магнитного потока через измерительную катушку 3 равно пФ = ~Ф = 2да1гэз~1з.

(7) Поэтому в измерительной катушке появляется ЭДС индукции и в цепи баллистического гальванометра возникает кратковременный индукционный ток. В результате этого рамка гальванометра дает отброс, который следует отсчитать по смещению светового пятна на шкале (ф„„). Количество электричества (заряд) д, прошедшего через гальванометр при изменении магнитного потока на ЛФ, можно вычислить следующим образом: Ч=,1 ~<~с=~ Ж=зг- — ДГ= — пф —, р~ Я Яю я я где Я вЂ” сопротивление цепи гальванометра. Отброс галъванометра ф„с, пропорционален д: р Ц (9) где а — баллистическая постоянная гальванометра, измеряемая в кулонах на 1 мм шкалы.

Так как в схемах измерительные катушки Кг и Кз при всех измерениях соединены после- После того как измерена с помощью нормальной катушки постоянная установки А, переключателем К1 включают соленоид 2. Измерительную катушку 3 помещают внутрь соленоида 2. Она также может перемещаться вдоль его оси. При коммутировании тока в соленоиде магнитное поле соленоида и, соответственно, в измерительной катушке 3 изменяется от +Н.

до — Нх на величину 2Н., и изменение магнитного потока через измерительную катушку 2 равно ЬФ = 2Ф = 2рсНх3з"Ь = Ч Н (11) Заряд а' = ааз, где гр — отброс гальванометра (в мм шкалы) при переключении тока в соленоиде. Следовательно, 2Ф' = агрН = Агр (12) и Аср = 2рсНх5зйз,' отсюда напряженность магнитного поля в точке Х на оси со- леноида А зНоозз~з (13) Подставляя А из (10) в выражение (13), получаем (14) довательно, то полное сопротивление л цепи гальванометра остается постоянным. В связи с этим удобнее пользоваться баллистической постоянной установки А = ай, которая определяется с помощью формул (5), (7), (8) и (9): о Ч ~ ЬФа ЗФ зНоЛЛзЗз ° зкозззззззз А=-Н— Р Рл Р Р Р Порядок выполнения работы Упражнение 1.

Измерение напряженности магнитного поля на оси соленоида баллистическим методом. 1. Собрать схему согласно рис. 3; включить с помощью переключателя К~ нормальную катушку Н и реостатом Я установить в ней ток 1 (по указаншо преподавателя). Коммутируя ток в цепи нормальной катушки переключателем К2, определить отброс,О и вычислить баллистическую постоянную установки А по формуле (10). Сделав 5-6 измерений при трех различных значениях тока 1, определяют среднее значение А. Построить график зависимости А = Я) и убедиться, что это прямая. 2. Вкпючить в цепь с помощью переключателя К1 вместо нормальной катушки исследуемый соленоид 2, Поместить измерительную катушку 2 около одного из концов соленоида. Коммутируя ток переключателем Кз, измерить отброс гальванометра (о н по формуле (13) или (14) определить И . Повторить все измерения, перемещая катушку к противоположному концу соленоида.

Измерения проводить через каждые 2 см длины соленоида. 3. Построить график, откладывая по оси абсцисс х— расстояние от конца соленоида, а по оси ординат Н . — напряженность магнитного поля. Полученная кривая представляет собой распределение напряженности магнитного поля вдоль оси соленоида при 93 данной относительной длине соленоида Л = — (1 — длина сои леноида,  — диаметр). Таблица 2 Введение относительной длины соленоида Л позволяет по принципам подобия описывать магнитные поля соленоидов различных размеров, но одинаковой относительной длины, если известно магнитное поле одного из соленоидов.

4. Эксперимент повторить для 2 — 3 значений тока. В одной системе координат построить графики зависимости Н (х) для различных значений тока. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА ПОСРЕДСТВОМ МОСТИКОВОЙ СХЕМЫ Цель работы: изучение мостикового метода измерения емкости конденсаторов.

Краткаятеория Для измерения емкости конденсаторов часто используется мостиковая схема, изображенная на рис. 1. С Рис. 1. Мостиковаи схема К точкам С и 19 подводится переменное напряжение, а к точкам А и В присоединяется вибрационный гальванометр 6, Сопротивления 1г1 и 1х2, емкости С и С, можно подобрать так, что ток в гальванометре 6 будет отсутствовать. Покажем, что это будет при условии 95 СВ В2 Сг Вг' Обозначим мгновенное значение потенциала в точке А через Уд, в точке В через Ув и в точке г.г через Ч~.