- •Содержание
- •Введение
- •Содержание учебного материала
- •Курс лекций элементы механики
- •1.1 Элементы кинематики
- •1.2 Основы динамики
- •1.3. Энергия и мощность
- •1.4. Основы гидро- и аэродинамики.
- •1.5. Механические колебания и волны
- •Основы молекулярной физики и термодинамики
- •2.1. Основные положения молекулярно – кинетической теории.
- •2.2. Основы термодинамики.
- •2.3. Физические свойства жидкостей.
- •Электричество и магнетизм
- •3.1 Основы электростатики
- •3.2 Электрический ток
- •3.3 Магнитное поле
- •3.4. Электромагнетизм
- •4.1. Световые явления
- •4.2. Геометрическая оптика
- •4.3. Оптические приборы
- •4.4. Основы фотометрии
- •Основы специальной теории относительности
- •Основы атомной физики
- •6.1. Элементы физики атома
- •Основы ядерной физики
- •6.2. Физика атомного ядра
- •Вопросы и задания для самостоятельного контроля знаний элементы механики
- •Основы молекулярной физики и термодинамики
- •Электричество и магнетизм
- •Лабораторный практикум лабораторная работа №1
- •Описание установки.
- •Измерения и вычисления.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №2 определение ускорения свободного падения.
- •Описание установки и краткая теория.
- •Измерения и вычисления:
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3 определение скорости звука в воздухе
- •Описание установки и краткая теория.
- •Измерения и вычисления.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4 определение вязкости жидкости методом стокса
- •Описание установки и краткая теория.
- •Измерения и вычисления
- •Измерения и вычисления.
- •Измерения и вычисления
- •Контрольные вопросы
- •Определение числа авогадро
- •Описание установки и краткая теория.
- •Измерения и вычисления
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •Измерения и вычисления
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 10 определение удельного заряда электрона
- •Описание установки и краткая теория
- •Измерения и вычисления
- •Контрольные вопросы
- •По аналогичным причинам из схемы рис. 2 следует, что
- •Измерения и вычисления
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 изучение электроизмерительных приборов
- •Описание установки и краткая теория
- •Измерения и вычисления
- •Лабораторная работа № 13 определение горизонтальной состовляющей магнитного поля земли
- •Описание установки и краткая теория
- •Измерения и вычисления
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 14 изучение контактных явлений в проводниках
- •Описание установки и краткая теория
- •Измерения и вычисления
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 15 изучение тонких линз
- •Описание установки и краткая теория
- •Измерения и вычисления
- •2. Измерение зависимости b от а, а также зависимости увеличения n от а.
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •Измерения и вычисления
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 18 определение концентрации окрашенных растворов с помощью фотоколориметра кфк-2
- •Описание установки и краткая теория
- •Отсюда концентрация
- •По определению
- •Измерения и вычисления
- •Контрольные вопросы
- •Вопросы к зачету
- •Литература
Измерения и вычисления
Внимание!Установку включать не более чем на 5 минут.
Включить тумблер "сеть". На экране появится светящееся пятно.
Поворотом ручки Іс(ток соленоида) добиться того, чтобы размеры пятна на экране были наименьшими, что отвечает фокусировке электронов.
Замерить значение тока, соответствующее каждому фокусу.
Увеличивая ток, добейтесь следующей фокусировки электронов, размеры пятна при этом наименьшие.
С помощью тумблера "+/—" поменять полярность источника, питающего соленоид.
Зафиксировать первый и второй фокусы и замерить соответствующие им значения силы тока.
Подставить полученные данные в расчётную формулу и определить удельный заряд электрона.
h1= 0,1 м,n= 15000,h2= 0,05 м,U= 1100 В.
Контрольные вопросы
Каковы численные значения заряда электрона и его массы покоя?
Запишите формулу для силы Лоренца и раскройте физический смысл входящих в нее величин.
Приведите примеры действия силы Лоренца в природе.
Реагируют ли животные на магнитное поле?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕИЗВЕСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
ПРОВОДНИКОВ
Цель работы: Изучить и освоить методы измерения сопротивлений в цепях постоянного тока.
Приборы и принадлежности: Мост сопротивлений постоянного тока, магазин сопротивлений, нуль-гальванометр, реохорд на базе реостата, образцы неизвестных сопротивлений R1x и R2x, ключ, источник питания ИЭПП-1, набор соединительных проводов, омметр.
Описание установки и краткая теория
Из закона Ома для участка цепи следует, что сопротивление этого участка может быть определено, если известен ток этого участка и падение напряжения на этом участке: (1)
Рассмотрим два варианта, которые позволяют измерить силу тока и напряжение (представлены на рис. 1 и 2).
Рис. 1. |
Рис. 2. |
Независимо от способа включения электроизмерительных приборов определить сопротивление участка Rx, прибегая к услугам (1), можно лишь чисто гипотетически. Другими словами, подстановка в (1) показаний амперметра и вольтметра приводила бы к более или менее объективным оценкам сопротивления Rx тогда и только тогда, когда бы амперметры и вольтметры, используемые в этих измерительных схемах, были идеальны. Идеальность амперметров, например, состояла бы в равенстве нулю их внутреннего сопротивления, а идеальность вольтметров, наоборот, в бесконечности их внутреннего сопротивления. Реальные амперметры обладают, хотя и малым, но не нулевым сопротивлением, а вольтметры – хотя и большим, но не бесконечным сопротивлением. В связи с этим, сопротивление участка Rx должно вычисляться по формуле:
(2)
где U и I – показания вольтметра и амперметра соответственно, rV – внутреннее сопротивление вольтметра.
По аналогичным причинам из схемы рис. 2 следует, что
(3)
где rA – сопротивление амперметра.
Из (2) и (3) следует, что чем дальше используемые приборы отстоят от идеальных (rA 0 и rV ), тем острее необходимость в учете этой неидеальности. Легко убедиться, что в идеальных ситуациях (2) и (3) переходят в (1). В реальной ситуации необходимость определить сопротивление участка цепи Rx сопряжена с обязательным наличием информации об rV или rA, что не всегда является доступным. Однако существует способ измерения сопротивлений на постоянном токе, лишенный рассмотренных выше недостатков.
Рис. 3. |
(4)
Если при прочих равных условиях еще и R1 = R2, то по (4) Rx = R0, что ведет не только к упрощению методики измерения, но и к повышению точности в определении Rx.
Чтобы практически ощутить ценность мостового метода измерения сопротивлений, предлагается сначала собрать модель мостовой схемы, произвести на ней измерение предлагаемых образцов неизвестных сопротивлений, а затем сравнить эти результаты с теми, которые будут получены при измерении этих же сопротивлений на “настоящем” (заводском) мосту сопротивлений. Если в схеме рис. 3 сопротивленияR1 иR2в совокупности заменить отрезком толстой проволоки, выполненной из материала с высоким удельным сопротивлением, то суммуR1иR2 можно представить в виде:, где – удельное сопротивление проволоки, а lиS– её длина и сечение соответственно.
Если включить такой отрезок в схему рис. 4 вместо R1 + R2, подключая гальванометр к проволоке через подвижный контакт (в нашем случае это движок реостата и сам реостат), то полученная структура также будет мостовой. В качестве R0 включить следует магазин сопротивлений. Такая измерительная схема получила название моста Уитстона.
Скользящий контакт в зависимости от его положения делит сопротивление проволоки реохорда на части и. Подбирая величинуR0 и положение движка D так, чтобы ток гальванометра равнялся нулю, по (4) находим, что
(5)