- •Физика по направлению подготовки
- •Программа
- •Реализация компетенции ок(2)
- •Реализация компетенций ок4 и ок8.
- •Учебный план курса План лекционных занятий
- •План лабораторных работ
- •План практических занятий
- •Вопросы, вынесенные на самостоятельную подготовку.
- •Вопросы к зачету
- •Основная и дополнительная литература
- •Лабораторные работы
- •Механика Лабораторная работа №1 «Изучение колебаний математического маятника»
- •I. Цель работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения экспериментальных измерений.
- •IV. Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 «Изучение колебаний физического маятника»
- •Цель работы
- •Теоретическая часть
- •Порядок проведения экспериментальных измерений
- •Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 «Изучение колебаний пружинного маятника»
- •Цель работы:
- •Теоретическая часть
- •Порядок проведения измерений
- •Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 «Определение моментов инерции тел методом крутильных колебаний»
- •Цель работы:
- •Теоретическая часть.
- •Порядок проведения экспериментальных измерений
- •Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Контрольные вопросы:
- •Электричество и магнетизм. Лабораторная работа № 5 Экспериментальная проверка закона Ома и определение сопротивления проводника заданной длины в цепи постоянного тока
- •I. Цель лабораторной работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •IV. Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Результаты замеров тока и напряжения
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Окончательный вид таблицы №1
- •Окончательный вид таблицы №2
- •V. Определение зависимости сопротивления проводника заданной длины в цепи постоянного тока
- •Лабораторная работа № 6 Экспериментальное определение ёмкости конденсатора
- •I. Цель лабораторной работы
- •II. Теоретическая часть
- •Переключатель
- •Замеряемых параметров
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Результаты замеров тока и времени при разрядке конденсатора
- •Результаты обработки экспериментальных данных исследуемого конденсатора
- •Зависимость выражения от времени t
- •Лабораторная работа № 7 Явление электромагнитной индукции. Исследование магнитного поля соленоида
- •I. Цель лабораторной работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения экспериментальных измерений.
- •Внешние витки; 2- соленоид; 3- внутренние витки; 4- генератор сигналов; 5- осциллограф; 6- коммутатор витков; b- магнитный поток.
- •IV. Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Результаты экспериментальных измерений
- •Результаты замеров частоты сигнала и напряжения эдс во внутреннем витке
- •Результаты замеров частоты сигнала и напряжения эдс во внутреннем витке
- •Окончательный вид таблицы №3
- •Окончательный вид таблицы №4
- •Результаты замеров напряжения эдс на внутренних витках
- •Окончательный вид таблицы №7
- •Окончательный вид таблицы №9
- •Лабораторная работа № 8 Экспериментальное определение удельного сопротивления проводника в цепи постоянного тока
- •I. Цель лабораторной работы
- •II. Теоретическая часть
- •Основные характеристики проводниковых материалов
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •Результаты замеров диаметра исследуемого проводника
- •Результаты замеров тока и перепада напряжения в исследуемом проводнике
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Результаты замеров диаметра исследуемого проводника
- •Результаты обработки замеров диаметра исследуемого проводника
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Результаты вычисления удельного сопротивления исследуемого проводника длиной 800 мм
- •Результаты замеров диаметра исследуемого проводника
- •Обработка результатов замеров диаметра исследуемого проводника
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Результаты вычисления удельного сопротивления исследуемого проводника длиной 400 мм
- •VI.4. Определение материала, из которого изготовлен исследуемый проводник
- •Оптика Лабораторная работа № 9 Изучение дифракции света на щели
- •I. Цель работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Результаты замеров и l, занесённые в Excel
- •Лабораторная работа № 10 Измерение длины волны света с помощью дифракционной решетки
- •I. Цель работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Результаты замеров и l, занесённые в Excel
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 Изучение явления поляризации
- •Цель работы:
- •Теоретическая часть
- •Порядок проведения измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 Изучение естественного вращения плоскости поляризации
- •Цель работы
- •Теоретическая часть
- •Описание установки
- •Перед проведением измерений комплекс лко-5 требует настройки.
- •Порядок проведения эксперимента Определение угла поворота плоскости поляризации
- •Обработка результатов измерений
- •Заключение.
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая литература.
- •Методические указания к решению задач.
- •Механика;
- •Молекулярная физика и термодинамика;
- •Электричество и магнетизм;
- •Механические и электромагнитные колебания и волны;
- •Волновая и квантовая оптика;
- •Квантовая физика, физика атома;
- •Домашние задания.
- •Механика;
- •Молекулярная физика и термодинамика;
- •Механические и электромагнитные колебания и волны;
- •Электричество и магнетизм;
- •Волновая и квантовая оптика;
- •Элементы ядерной физики и физики элементарных частиц
Окончательный вид таблицы №1
Из таблицы №8 видно что значение сопротивления проводника, полученное в данном эксперименте равно R1=1.1193 Ом, а его максимальное отклонение равно Δ1=Δ=0.0093 Ом.
Следовательно, при этих измерениях значение сопротивления R лежит в пределах:
1.1193 - Δ1 < R < 1.1193 + Δ1.
В числовом выражении это будет равно:
1.11 < R < 1.11286
Используя полученные данные, мы можем определить зависимость тока от напряжения в виде выражения:
U=1,1193∙I.
Аналогично обрабатывается часть экспериментов, относящихся к уменьшению перепада напряжения U от max до 0, приведённых в таблице №2. При этом необходимо учесть, что R2=1,07121 берётся из результатов, представленных на рис.16.
В результате получим окончательный вид таблицы №2, обработанной в программе Excel, см. табл. № 9.
Таблица №9
Окончательный вид таблицы №2
Из данной таблицы видно, что среднее значение сопротивления проводника, полученное в данном эксперименте равно R2=1.07121, а его максимальное отклонение (т.е. ошибка эксперимента) равно Δ2=Δ=0.03121.
Следовательно, при этих измерениях значение сопротивления R лежит в пределах:
1.07121 – Δ2 < R < 1.07121 + Δ2.
В числовом выражении это будет равно:
1.04 < R < 1.10242.
Используя полученные данные, мы можем определить зависимость тока от напряжения в виде выражения:
U=1,07121∙I.
При этом среднее значение сопротивления Rср равно:
.
Таким образом, среднее значение сопротивления Rср будет находиться в диапазоне:
1.04 < Rср < 1.10242 .
V. Определение зависимости сопротивления проводника заданной длины в цепи постоянного тока
Определение сопротивления проводника заданной длины в цепи постоянного тока осуществляется на установке, собранной по схеме, изображённой на рис. 8.
Предположим, таблицы №3 и №4 заполнены следующими экспериментальными данными.
Таблица № 10
Таблица замеров зависимости сопротивления от длины исследуемого проводника
Увеличение L от min до max |
|
L, m |
R, Ом |
0 |
0 |
0.80 |
0.142 |
0.160 |
0.282 |
0.240 |
0.431 |
0.320 |
0.564 |
0.400 |
0.71 |
0.480 |
0.845 |
0.560 |
0.983 |
0.640 |
1.124 |
0.720 |
1.265 |
0.800 |
1.43 |
Таблица № 11
Таблица замеров зависимости сопротивления от длины исследуемого проводника
Уменьшение L от max до 0 |
|
L, m |
R, Ом |
0 |
0 |
0.80 |
0.14 |
0.160 |
0.278 |
0.240 |
0.412 |
0.320 |
0.556 |
0.400 |
0.67 |
0.480 |
0.784 |
0.560 |
0.938 |
0.640 |
1.04 |
0.720 |
1.2 |
0.800 |
1.354 |
Графически зависимости, линеаризованные в Excel с помощью линий тренда, выглядят следующим образом, рис.17 и рис.18.
Рис.17 График зависимости сопротивления проводника от его длины при увеличении L от 0 до max.
Материалы, представленные на рис. 17 показывают, что сопротивление проводника линейно возрастает с увеличением его длины в соответствии с уравнением y = 1,767 x, что применительно к физическим параметрам означает: R = 1,767 L.
Рис.18 График зависимости сопротивления проводника от его длины при уменьшении L от max до 0.
Материалы, представленные на рис. 18 показывают, что сопротивление проводника линейно возрастает с увеличением его длины в соответствии с уравнением y = 1,67 x, что применительно к физическим параметрам означает: R = 1,67 L.
Таким образом, общее выражение для описания зависимости сопротивления проводника от длины имеет вид:
y = k x,
где: .
Контрольные вопросы
-
Сформулируйте закон Ома.
-
От чего зависит сопротивление проводника?
-
Какие бывают типы сопротивлений и для чего они используются в электрической цепи?
-
По какой схеме подключаются к электрической цепи амперметр, вольтметр и омметр?
-
В каких единицах измеряется ток и напряжение в электрической цепи?