Лабораторный практикум по курсу ФИЗИКА раздел Электричество и магнетизм (С.П. Степина, Н.Б. Бутко - Лабораторный практикум по курсу Общая физика. Электричество и магнетизм (2012)), страница 4

Рассчитать не менее трех значений Ь и г по выражениям (!7), использую результаты измерений пункта 2. Окончательные значения Ь и г получить усреднением результатов расчета. 21 б, Измерения и расчеты' Е и г провести для катушек нндуктивностн (С) 1 и Е, . Упрагьиеиие 3. Определение индувсгивиостн резонансным методом. 1. Собрать последовательный колебательный контур (рис. 1О) из подлелсащей измерению индуктнвности (Е) и известной емкости (С). Известная емкость (С) — одна из емкостей, измеренных в упр.1. Рнс. 10. Последовательный колебательный контур. 2.

Установить предел измерений на вольтметре — 100 В. Изменяя частоту генератора, установить резонанс в колебательном контуре. При резонансной частоте 1 г ) напрягкение на реактивном злемеите („г,,) контура (на емкости) максимально. Резонансная частота контура связана со значениями Е и С соотношением Определив резонансную частоту контура, рассчитать индуктивность (Х.) по формуле 1 4пз'уз Повторить пять раз растройку контура в резонанс и определение его резонансной частоты. 3. По указанной методике определить значение индукгивности Е, и У,. Колебательные контуры собирать с использованием емкоотей С„ С,, С',, измеренных в упрагкнении 1, и казкдой индуктнвности.

22 4. Полученные значения нндуктивностн 1«, )'„сравнить с результатами измерений н расчетов тех «ке величин в упражнении 2. Упраиснеине 4. Проверка закона Ома длн переменного тока 1. Собрать последовательную цепь (рис. 11) . из катушки нндуктивностн, конденсатора и цифрового вольтамперметра В7-22Л. Параметры катушки н конденсатора (величинь« / и С) известны по измерениям в упражнениях 1. Рис. 11. Схема прн проверке закова Ома для переменного тока. Параллельно катушке н конденсатору включается цифровой вольтметр В7-5В. Источник напряжения — звуковой генератор Г3-113.

Вкшочение приборов в схему и их подготовка к работе аналогичны упражнению 1. 2. Установить переключатель пределов выхода (плавная регулировка) 1 —:53. На частотах 25, 50, 100 Гц произвести измерение («, и (,а в цепи 3. Определить импеданс цепи ~у~ — "~' . Сравнить полученные ьаь«« результаты с рассчитанными по формуле 4. РЬмерения н расчеты повторить для цепей с различными катушками нндуктивностн н конденсаторами (не менее «рех вариантов).

5. Оценить относительную ошибку значений нмпедансов цепи, определенных по измерениям и расчетам. Упражнение 5. Измерение мощности переменного тока и сдвига фаз между током и напряжением с помощью осциллографа. 1. Собрать схему на рис. 12 с осциллографом С1-68. В качестве емкости (С) и инлуктивности (1,) взять конденсатор и катушку индуктивности, 'измерейные в .предыдущих упражнениях '(рекомендуется конденсатор С, и катушку 1,„).

Сопротивление (г) на схеме рис. 12 '- собственное омическое сопротивление катушки индуктивности. В качестве емкости (С,) использовать конденсатор 1 мкф. Клемма 1 конденсатора С„ — общая точка цепи 1см. рис.12). Напряжение с участков цепи (С, Е; г) на входы соответственно вертикально и, горизонтально отклоняющих пластин электроннолучевой трубки осциллографа С1-68, Эти входы расположены на боковых панелях осциллографа.

Тумблеры включения шзастнн расположены там зке. Регулятор выхода генератора ГЗ-118 установить в положение 15 В. Плавным регулятором выхода генератора установить напряжение, при котором большая ось эллипса, наблюдаемого на экране осциллографа, будет - 30 мм при частоте генератора г" = 200 Гц. Рис.12. Схема измерения мощности с использованием осциллографа.

2. Установив ручками вертикальной и горизонтальной регулировок положение луча 1эллипс) в центре экрана, измерить боль'чую (а) и малую (Ь) оси эллипса. Для измерения осей эллипса воспользоваться миллиметровой бумагой. 24 3. Измерить на экране отрезки х, х,, ус (см. рис. 131. Рассчитать величинУ сов~ — х . ОпРеделить соответствУющие значениЯ Угла Р, ха определяющего разность фаз между током н напряжением в измеряемой цепи (рис. 121. Ъ' Рис,13. Эллипс на экране осциллографа 4. Разобрав схему измерить чувствительность у, и 1 пластин электронно-лучевой трубки осциллографа. Для этого напряжение с выхода генератора ГЗ-118 подать сначала на одну, затем на другую пару пластин трубки через разделительные конденсаторы (С, С ).

Плавной регулировкой выхода генератора получить отклонение луча по оси х и у, равное 10 мм. Измерить напряжения на выходе генератора с помощью лампового вольтметра, соответствующие этому отклонению. Рассчитать чувствительности у — с, у — '0 уа шхСо 5. Рассчитать значение средней мощности в измеряемой цепи по формулам 1. Р =,гСсу,у„о Р = — у у,глС,~,у,~жр Сравнить их между собой.

Определить относительную ошибку расчета мощности в обеих случаях. Контрольные вопросы и задания. 1, Нарисовать векторные диаграммы токов и напряжений на омическом сопротивлении (г), нндуктивпости (Е,) и емкости (С). Записать комплексные сопротивления реактивных элементов (Ь) н (С) при частоте (а), 2. Построить векторную диаграмму токов н напряжений для цепи на рис. 15. Рис.15. л(г) = г, совая Определить полное комплексное сопротивление (импеданс) этой цепи„модуль нмпеданса и его аргумент. 3. Как связаны между собой эффективные и амплитудные значения переменных токов и напряжений.

4, Чему равна мощность переменного тока? 5. Показать, что площадь эллипса на экране осциллографа в упранкнении 5 пропорциональна мощности переменного тока. б. Как распределяется мощность меягду элементами г, Ь, С парис. б. Какая теплота выделяется в единицу времени на каждом элементе этой схемы? 1. Калашников С,Г. Электричество. М., 1970, с.

540-572, 2. Савельев И.В. Курс общей физики: Т.2. Мл Наука, 1973, с. 338-353. з. Б~ нС ~~бр р а р у электромагнитным колебаниям. М., изд. УДН, 1978. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 8 изми кник индъ кции мАгнитиого поля НА ОСИ СОЛКНОИДА а'Ф 8= —— й При измерении индукции магнитного поля ~В~ с помощью баллистического гальванометра к рамке гальванометра подсоединяют измерительную катушку с некоторым числом витков йГ н поперечным сечением В. Расположим измерительную катушку внутри соленоида так, чтобы их оси совпадали. Магнитный поток, проходящий через измерительную катушку равен Ф=ВУУ, ' При включении тока в соленоиде возникает магнитное поле. При этом происходит изменение потока индукции через измерительную катушку на величину АФ = ВВФ и возникает ЗДС индукции ВВМ 8; = —— Когда концы измерительной катушки подключены к гальванометру, то в нем протекает ток 1 И =- а И=— ВВЛг г  — сопротивление катувзки и т,е.

где ~ — время течения тока, гальванометра. Так как г~ = В, где о — заряд, прошедший за время П то . д= ЗЫ~ () г В Баллистический гальванометр имеет инерционную рамку. Время се поворота больше времени прохождения. заряда, поэтому Цель рябо;га. Изучение электромагнитных явлений, Измерение магнитного поля с помощью баллистического гальванометра, Теория. Явление электромагнитной гндукции Фарадея проявляется в том, что в проводящем контуре возникает электродвижущая сила индукции и, когда изменяется во времени поток Ф вектора магнитной индукции В через площадь, оараниченную этим контуром отброс стрелки или светового пятна пропорционален прошедшему через гальванометр заряда д=йа, (2) где а- число делений отброса гальванометра, к — цена деления прибора (баллистическая постоянная). Из (1) и (2) следует,'что ВЯФ 'йа =— Я В=— (3) ЯМ Для определения баллистической постоянной воспользуемся длинным соленоидом с малым диаметром.

Индукция поля в середине внутри него выражается известной формулой Ва ФФа)л (4) где )з — магнитная проницаемость вещества равная 1 для воздуха,,и„ вЂ” магнитная проницаемость вакуума,и, = 4аг 10 'Гл/м, 1 — ток в соленоиде, создающем поле, л — число витков соленоида на единицу длины. Поместим в середину этого соленоида измерительную катушку, замкнутую на баллистический гальванометр. Заряд через гальванометр при включении тока Яо ~а Из формулы (1) следует, что ВЯФ дно)лЯИ а) Я В йиоив( ша Отсюда, значение баллистической постоянной определяется формулой впал)ВУ (5) Ваха Подставляя )с из (5) в выражение (3), окончательно получим, что л)И В = — сг.

Описание установки. Установка состоит из длинного соленоида 1 с известной плотностью намотки л и короткого многослойного соленоида 2, поле на Рис. 1. Схема установки. оси которого нужно измерить. Ключ Кз переключает источник питания с соленоида 1 на 2. Для измерения магнитной индукции служит измерительная катушка 3, соединенная с баллистическим гальванометром БГ. Ключ К~ включает источник тока. й — реостат, регулирующий ток, А — измеритель тока. Порядок выполнении работы.

Поставить ключ К, в положение !, включив этим в схему длинный соленоид. 1. Ключом К, включить источник питания н установить с помощью реостататок 1 = 0,2 А. 2. Ввести измерительную катушку, замкнутую на баллистический гальванометр, в середину длинного соленоида. 3, Ключом К~ выключить ток и включить снова, снять показание максимального отброса светового указателя на гальванометр, 4.

Переключить ключ Кз в положение 2. В этом случае ток будет протекать по короткому соленоиду. 5. Ввести измерительную катушку внутрь короткого соленоида и поместить ее в конце катушки слева. Произведя включение источника тока, найти значение отброса гальванометра. б. Перемеглая измерительную катушку к правому копну соленоида, снять излзерения через каждый 2 см и продолжить измерения за пределами катушки до тех пор, пока показания гальванометра не станут равными чувствительности прибора. Все измерения повторить 5 раз и данные занести в таблицу. 7. По формуле (4) вычислить индукцию поля внутри длинного соленоида.

8. По формуле (6) получить значение индукции магнитного поля на оси короткого соленоида. 9. Построить график зависимости индукции поля от координаты. Контрольные вопросы и задания. 1. Что такое напряженность магнитного поля, индукцня магнитного поля? В каких единицах они измеряются? 2. Получите формулу, описывающую магнитное поле прямолинейного проводника с током, кругового контура с током. 3.