Практикум на тему электричества (1115549), страница 3
Текст из файла (страница 3)
рис, 2). 10. Миниблок «Сопротивление проводника» (рис. 17) предназначен для определения удельного сопротивления проводника (выводы АВ). Длина и диаметр проводника указаны на блоке. Рис. 17. Миниблок «Сопротивление проводника» 11. Миниблок «Реостат» (рис. 18-А) предназначен для изменения сопротивления между вводами АС и ВС с помощью ручки 1. Маркировка на блоке указывает сопротивление между выводами АС.
Сопротивление между выводами АВ постоянно и равно 1,0 кОм. Рис. 13-А. Миниблок «Реостат»: 1 — ручка изменения сопротивления АС Рис. 18-Б. Принципиальная схема мин иблока «Реостат» 12. Миниблок «Ферромагнетнк» (рис. 19) предназначен для изучения магнитных свойств сердечника. Рис. 19.
Миниблок «Ферромагнетик»: 1 — переключатель направления тока в первичной обмотке; 2 — ферромагнитный сердечник (тороид) с первичной обмоткой Х~ (выводы АВ) и вторичной обмоткой Л~ (выводы ВВ). 13. Миниблок «Катушка со съемным сердечником» (рис. 20) представляет собой каркас на который намотано Ж витков провода. В каркас может вставляться ферромагнитный сердечник.
Рис. 20. Миниблок «Катушка со съемным сердечником» 1б 14. Миниблок «Туннельный диод» (рис. 21) предназначен для исследования вольтамперной характеристики туннельного диода. При установке блока на наборное поле выводы +Бп и — оп необходимо подключить к стабилизированному источнику постоянного напряжения «+15В» (выход 1б, рис.1) и «-15В» (выход 18, рис.1) соответственно. Вход Бу управляемого источника напряжения следует подключить к регулируемому источнику постоянного напряжения «О...+15 В» (выход 12, рис.1). Выход А управляемого источника напряжения через амперметр подключить к аноду 11д туннельного диода 713. Вывод В подключить к земле ( поз. 17 и 13, рис.1). Рис. 21.
Миниблок «Туннельный диод»; У — туннельный диод 15. Миниблок «Р-Х переход» (рис. 22) предназначен для исследования вольтамперной характеристики и температурной зависимости тока дрейфа полупроводникового диода. Полупроводниковые диоды: кремниевый 3 (например Д223) и германиевый 4 (например Д311) помещены в электрическую печь 2. Внутрь печи введена термопара 1, сигнал с которой подается на клеммы разъема в верхней части блока, который соединяют специальным кабелем с мультиметром. Рис. 22. Миниблок <сР-Ы переход»: 1 - термопара с разъемом для подключения к мультиметру; 2 — электрическая печь; 3 — кремниевый Й диод; 4 — германиевый Ое диод 16. Миниблок «Сегнетоэлектрик» (рис. 23) предназначен для иследования основных характеристик сегнетоэлектрика ( конденсатор С1~) по предельной петле гистерезиса и измерения поляризованности и диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика.
Для получения петли гистерезиса на экране осциллографа при установке блока на наборное поле выводы А и В блока необходимо подключить к выходам генератора сигналов специальной формы «+1.1вых» и «-1.1вых» (поз. 9, рис.1). Выводы Х и У блока подключить к входам Х и У осциллографа.
Рис. 23. Миниблок «Сегнетоэлектрик»: Тр - повышающий трансформатор; С1* - конденсатор с диэлектриком из сегнетоэлектрика; С2 — конденсатор постоянной емкости с обычным диэлектриком Контрольные вопросы 1. Из каких частей состоит лабораторный комплекс «Электричество и магнетизм»? Для чего они предназначены? 2. Сигналы какой формы может вырабатывать генератор напряжений специальной формы? Как изменить форму сигнала? 3.
Как определить, что генератор напряжений перегружен? Что нужно сделать при наличии перегрузки? 4. Какие величины позволяет измерить мультиметр? 5. Как необходимо подсоединить мультиметр для измерения тока? Какие входы мультиметра нужно задействовать? В какое положение установить переключатель режимов? б. Как подсоединить мультиметр для измерения переменного напряжения? 7. Как измерить сопротивление мультиметром? Какова точность измерения? 8. Куда следует подключать блок «Интегратор тока»? Для чего он предназначен? Работа № 1 ИССЛЕДОВАНИК ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ МКТОДОМ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЦЕЛЬ: построение картины силовых линий и эквипотенциальных поверхностей исследуемого электростатического поля, определение напряженности исследуемой точки поля.
ОБОРУДОВАНИБ: генератор постоянных напряжений, слабопроводящая пластина с электродами, зонд, стрелочный вольтметр. Введение Электрический заряд создает в окружающем пространстве поле — особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрическими зарядами. Пространство, в котором есть электрическое поле, является областью проявления электрических сил. Электростатическое иоле в каждой точке характеризуется значениями наггрялсенности Е и потенциала р, которые являются силовой и энергетической характеристиками поля в данной точке. Электрическое поле можно изобразить графически с помощью силовых линий. Силовая линия — это линия, касательная к которой в каждой точке совпа- дает с вектором напряженности электрического поля. Силовые линии не пере- секаются, так как напряженность поля в каждой точке имеет одно определенное направление.
Для графического изображения поля можно использовать либо силовые линии, либо эквипотенциальные поверхности. Эквигготенциальной гго- верхностью называют геометрическое место точек одинакового потенциала. На рис. 1 показаны силовые %~ 1сплошные) и эквипотенциальные 1 ~пунктирные) линии электростатического поля, созданного заряженной плоскостью и точечным зарядом. Эквипотенциальные линии изображены в сечении эквипотенциальных поверхностей плоскостью чертежа. Эквипо- 1 тенциальные поверхности проводят с 1 1 1 *ч'" одинаковым шагом Лр Как и силовые линии, они не пересекаются, так как (р ~р ф, каждой точке поля соответствует Че % только одно значение га Рис.
1. Картина эквипотенциальных и силовых линий Перемещение заряда вдоль эк- випотенциальной поверхности не тре- бует совершения работы: А = Д Лр = О, так как Лр = О. С другой стороны, работа силы Е на элементарном перемещении сП А=~К А соза, (1) 1 откуда следует, что при Е ~ О и А ~ О величина соз а = О. Это означает, что действующая на заряд сила перпендикулярна перемещению вдоль поверхности равного потенциала.
Следовательно, силовые линии перпендикулярны любой эквипотенциальной поверхности (рис. 2). Рис. 2. Расположение силовых (сплошная) и эквипотенциальных (пунктирная) линий Связь потенциала с напряженностью поля в данной точке выражается соотношением Е = — даат, (2) где И~7 . й~~9 . ~ф дгайр = — ~ + — ~'+ — И. (3) ~Й ф Ж Градиент функции фх,у,г) есть вектор„ направленный в сторону максимального возрастания этой функции, модуль которого равен производной функции аппо тому же направлению: ягЫ~~ = — ~, ~Й (4) где и — единичная нормаль к эквипотенциальной поверхности. Таким образом, из выражений (2) и (4) следует, что вгктор напряженмости электростатического поля в каждой точке численно равен быстроте изменения потенциала вдоль силовой линии и направлен в сторону убывания потенциала: Метод ис следования поля При конструировании многих электронных приборов требуется изучение электростатического поля в пространстве, заключенном между электродами.
Изучить поле — это значит определить в каждой его точке значения Е и р Теоретический расчет Е и р возможен лишь в случае полей, создаваемых электродами простой конфигурации. Сложные электростатические поля исследуют экспериментально. 20 Для изучения полей используют экспериментальные методы их моделирования. Один гБ них основан на применении слабопроводящей пластины с электродами Электростатическое поле заменяют электрическим полем, в котором на электроды подают такие же потенциалы, как и в моделируемом поле.
Несмотря на движение заряженных частиц, плотность зарядов на электродах постоянна, так как на место зарядов, уходящих по слабопроводящей пластинке, непрерывно поступают новые. Поэтому заряды электродов создают в пространстве такое же электрическое поле, как и неподвижные заряды той же плотности, а электроды являются эквипотенииальными поверкностями.
Использование пластины позволяет применять токоизмерительные приборы, более простые и надежные в работе, чем электростатические. При исследовании поля находим положение эквипотенциальных поверхностей, используя для измерения потенциалов точек поля метод зонда. Электрический зонд представляет собой остроконечный проводник, который помещают в ту точку, где нужно измерить потенциал. В проводящей среде потенциал зонда равен потенциалу исследуемой точки поля. Полученная картина эквипотенциальных поверхностей исследуемого поля позволяет провести силовые линии (ортогонально поверхностям) и вычислить значение напряженности Е в любой точке по формуле (5), как среднее значение на участке длины Лп: Е=— Лп Лп где са1 и д~ — потенциалы соседних эквипотенциальных поверхностей, Лп— кратчайшее расстояние между ними (по нормали).
В настоящей работе для изучения электростатического поля используют метод слабопроводлщей пластииы О п и с а н и е у с т а н о в к и Для исследования электростатического поля собирают электрическую цепь по схеме, представленной на рис. 3. Если зонд 3 поместить в произвольную точку пластины 5, то стрелочный вольтметр 1 покажет значение потенциала поля в этой точке, измеренное относительно электрода 2, потенциал которого принимается равным нулю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
