- •Министерство образования и науки
- •Ббк 22.33я73
- •Предисловие
- •Лабораторная работа № 1 Изучение электростатического поля
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 Шунты и дополнительные сопротивления
- •Введение
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 Измерение электроемкости конденсаторов
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 Измерение сопротивления проводников
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5 Изучение зависимости мощности источника тока от сопротивления нагрузки
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 Изучение процессов заряда и разряда конденсатора
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 7 Определение заряда электрона
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 8 Изучение эффекта Зеебека
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 Изучение температурной зависимости электропроводности германия
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 10 Изучение свойств полупроводникового диода
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 Определение горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля Земли
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 Изучение магнитного гистерезиса
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 13 Изучение затухающих электромагнитных колебаний
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 14 Изучение закона Ома для цепей переменного тока
- •Введение
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 15 Изучение вынужденных колебаний и резонанса в цепи переменного тока
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая литература
- •Приложения
- •Табличные значения некоторых физических величин
- •Условные обозначения на шкалах приборов
- •Определение погрешности измерения, проведенного с помощью электрического прибора
- •Принцип действия некоторых электроизмерительных приборов Измерительный механизм магнитоэлектрической системы
- •Измерительный механизм электромагнитной системы
- •Измерительный механизм электродинамической системы
- •Электростатические приборы
- •Оглавление
- •Общая и экспериментальная
Описание экспериментальной установки
Электрическая схема установки, предназначенной для исследования процесса затухания тока при заряде конденсатора, показана на рис. 4. Источником постоянной ЭДС в ней является выпрямитель УНИП-7А с регулируемым выходом 0 – 30 В. В качестве конденсатора используется магазин емкостей. Резистор R имеет сопротивление 1 МОм. Сила тока измеряется микроамперметром со шкалой на 10 мкА. В положении 1 переключателя конденсатор заряжается от источника постоянного напряжения через резистор R. При переводе переключателя в положение 2 конденсатор быстро разряжается, после чего наблюдение процесса можно повторить.
Рис. 4 Рис. 5
Исследование процесса изменения силы тока при разряде конденсатора проводится на установке, схема которой показана на рис. 5. В положении 1 переключателя конденсатор быстро заряжается от источника постоянной ЭДС, а в положении 2 – медленно разряжается через резистор.
Измерения и обработка результатов
Упражнение 1. Изучение процесса заряда конденсатора.
Соберите электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 4. Электроемкость батареи конденсаторов выберите равной 32 мкФ. Установите на выходе выпрямителя такое напряжение, при котором ток заряда в начальный момент времени будет соответствовать полному отклонению стрелки измерительного прибора.
Исследуйте зависимость силы зарядного тока I от времени. Для этого через каждые 10 секунд регистрируйте показания микроамперметра. (Заметим, что запуск секундомера при измерениях может не совпадать с моментом начала процесса заряда конденсатора в силу экспоненциальности этого процесса). Вычислите lnI. Результаты измерений и вычислений запишите в табл. 1:
Таблица 1
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
lnI |
|
|
|
|
|
|
|
|
τ |
| |||||||
RC±Δ(RC) |
|
Постройте график зависимости lnI от времени t. Определите время релаксации τ для наблюдаемого переходного процесса заряда конденсатора. При этом примите во внимание, что за время релаксации lnI уменьшается на единицу. Сравните τ с произведением RC. Оцените погрешность в определении произведения RC, используя формулу
и учитывая, что согласно маркировке на резисторе и конденсаторах батареи относительная погрешность параметров R и C составляет соответственно 2 и 10 %.
Значения τ и RC запишите в табл. 1.
Аналогичное исследование проведите при электроемкости батареи конденсаторов, равной 16 мкФ. Результаты сведите в таблицу 2, аналогичную табл. 1.
Упражнение 2. Изучение процесса разряда конденсатора.
Соберите установку по схеме, показанной на рис. 5. При C = 32 мкФ исследуйте зависимость силы тока от времени при разряде конденсатора.
Постройте график зависимости lnI от времени t. Определите время релаксации τ и сравните его с произведением RC, а также со значением τ, полученным в упражнении 1 при изучении процесса заряда конденсатора. Результаты измерений и вычислений сведите в таблицу 3, аналогичную табл. 1.