- •Раздел 6. Лабораторные занятия (лабораторный практикум)
- •6.1.Тематический план лабораторных работ
- •6.2.Лабораторный практикум
- •Расчет погрешностей при определении объема тела правильной формы
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Исследование неупругого удара с помощью баллистического маятника
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Изучение колебательных движений
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение момента инерции твердого тела
- •Теоретическое введение
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение коэффициента вязкости воздуха, средней длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Определение отношения теплоемкостей воздуха методом адиабатического сжатия и расширения
- •Теоретическое введение
- •Описание метода измерения и прибора
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение поверхностного натяжения жидкости методом кантора – ребиндера Теоретическое введение
- •Описание прибора
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Электроизмерительные приборы Теоретическое введение Основные характеристики электроизмерительных приборов
- •Системы электроизмерительных приборов
- •Контрольные вопросы
- •Измерение сопротивлений
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Изучение работы источника постоянного тока
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Изучение законов цепи постоянного тока с последовательным и параллельным соединением сопротивлений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Изучение принципа суперпозиции магнитных полей. Определение горизонталъной составляющей индукции магнитного поля земли
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Исследование полупроводниковых выпрямителей
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение коэффициента самоиндукции катушки и емкости конденсатора
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение радиуса кривизны линзы по кольцам ньютона
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение концентрации сахара в растворе при помощи поляриметра
- •Теоретическое введение
- •Описание прибора
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
Порядок выполнения работы
Установить тумблер на прохождение прямого тока в цепи.
При различных значениях напряжения, отличающихся на 1 В, определить значения силы тока. Показания приборов (вольтметра и амперметра) занести в таблицу.
Переключить тумблер на прохождение обратного тока в цепи.
Устанавливая те же значения напряжения, что и в п.2, определить значения обратной силы тока. Занести их в таблицу.
Рассчитать коэффициент выпрямления по формуле (1).
6. По данным таблицы построить график зависимости (1),называемый вольт-амперной характеристикой.
Таблица измерений
№ п/п |
Iпр (mA) |
Uпр (B) |
Iоб (mA) |
Uоб (B) |
K |
1 2 3 4 5 6 |
|
|
|
|
|
Рисунок 1 Рисунок 2
а) pnIпр
б) pn
Uоб Uпр
в) pn
Iоб
Рисунок 3 Рисунок 4
Рабочая схема
Контрольные вопросы
1. Чем отличаются полупроводники от металлов и диэлектриков по своим электрическим свойствам. Объясните механизм электрической проводимости полупроводников.
Объясните зависимость проводимости полупроводников от температуры.
Что называется р-n переходом? Объясните роль р-n перехода в выпрямлении переменного тока.
Объясните устройство меднозакисного, германиевого и селенового выпрямителей.
Что называется коэффициентом выпрямления?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Определение коэффициента самоиндукции катушки и емкости конденсатора
Цель работы: 1)определение индуктивности катушки без сердечника и с сердечником; 2)определение емкости конденсатора;3)наблюдение явления резонанса.
Приборы и принадлежности:исследуемая катушка с сердечником, вольтметр, амперметр, реостат, источник переменного тока.
Теоретическое введение
Если в проводнике изменяется сила тока, то в нем возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению. ЭДС самоиндукции пропорциональна изменению силы тока в единицу времени:
= -L. (1)
Коэффициент пропорциональности L называется коэффициентом самоиндукции и зависит от формы и размеров проводника и от магнитной проницаемости окружающей среды. Если предположить = 1 В, dI/dt =1 А/с, то L = 1 Гн (Генри). Таким образом, самоиндукцией в 1 Гн обладает такой проводник, в котором изменение силы тока со скоростью 1 А в 1 сек вызывает ЭДС самоиндукции в 1 В. У линейных проводников коэффициент самоиндукции мал. Большими коэффициентами самоиндукции обладают, так называемые, катушки индуктивности, состоящие из большого числа витков. Пусть сопротивление постоянному току проволоки, из которой намотана катушка, равно R. Это сопротивление часто называют активным. Если включить такую катушку в цепь переменного тока, то в следствии периодического изменения силы тока возникает ЭДС индукции, препятствующая приложенному напряжению. Это приводит к тому, что сопротивление катушки становится больше, чем активное. Иначе говоря, катушка индуктивности будет обладать не только активным, но и индуктивным (реактивным) сопротивлением XL.
Если в цепь переменного тока включен конденсатор С, то вследствие периодического изменения направления тока происходит его перезарядка, что приводит к появлению емкостного сопротивления XC.
Рассмотрим цепь, состоящую из последовательно соединенных сопротивления R, индуктивности L,
и конденсатора С (рисунок 1).
По второму закону Кирхгофа для
замкнутого контура сумма падений
напряжений равна сумме электро- Рисунок 1
движущих сил
I R + = оsint-L. (2)
Для установившегося режима колебаний решение этого уравнения имеет вид:
I =Iosin (t-), (3)
где - разность фаз между приложенной ЭДС и силой тока.
Расчет приводит к следующим значениям амплитуды тока
, (4)
разности фаз между током и внешней ЭДС.
tg=,
где = Z - полное сопротивление цепи переменного тока,
XL=L - индуктивное сопротивление; XC= 1/C - емкостное сопротивление.
В выражении (4) фигурируют амплитудные (максимальные) значения тока - Ioи ЭДС -0. На практике обычные вольтметры и амперметры показывают не максимальные, а так называемые эффективные (или действующие) значения Iэфф, Uэффиэфф, следовательно
, (5)
где Iэфф =;Uэфф =; тогда=.
. (5 а,б)
Если цепь состоит из источника ЭДС и емкости т.е. (R=0,L=0), то
,
откуда
. (6)
Таким образом, электрическая емкость C обратно пропорциональна круговой частоте переменного электрического тока
= 2, (7)
где = 50 Гц, и емкостному сопротивлению Хс.
Если емкостное сопротивление равно нулю (Хс= 0),то
,
откуда
. (8)
Таким образом, для определения коэффициента самоиндукции катушки необходимо знать ее сопротивление ХL, омическое сопротивление R и круговую частоту переменного тока.R= 16 Ом.