- •Физический практикум по электромагнетизму
- •Содержание
- •1. Цепи постоянного тока
- •Передача электроэнергии по линии
- •1. Эффективность передачи электроэнергии
- •2. Распределение нпряжения в линии
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Измерения
- •5. Представление результатов
- •Цепь постоянного тока
- •1. Методы расчёта цепей
- •1.1. Правила Кирхгофа
- •1.2. Метод узловых потенциалов
- •1.3. Метод контурных токов
- •3. Измерения
- •Нелинейные элементы в цепи постоянного тока
- •1. Теоретическое введение
- •1.1. Понятие о нелинейных элементах (нэ)
- •1.2. Статическое и дифференциальное сопротивления
- •1.3. Вольт-амперные характеристики
- •1.4. Графический расчёт простейших нелинейных цепей
- •1.5. Стабилизатор напряжения
- •2. Экспериментальная установка
- •3. Программа работы
- •3.1. Снятие вольт-амперных характеристик
- •3.2. Расчёт и испытание стабилизатора напряжения
- •4. Представление результатов
- •1. Назначение осциллографа
- •2. Блок-схема осциллографа с1-65а
- •2.1. Входной делитель и усилитель канала y
- •2.2. Генератор развёртки
- •2.3. Блок синхронизации
- •2.4. Усилитель канала х
- •2.5. Калибратор
- •3. Некоторые технические хароактеристики
- •4. Ручки управления
- •4 .1. Ручки управления элт
- •4.2. Ручки управления канала y
- •4.3. Ручки управления синхронизацией
- •4.4. Ручки управления развёрткой
- •4.5. Ручки управления калибратором
- •5. Программа работы
- •5.1. Установка исходного состояния осциллографа
- •5.2. Включение осциллографа
- •5.3. Работа с калибратором
- •5.4. Измерения параметров синусоидального напряжения
- •5.5. Измерение параметров импульсного напряжения
- •5.6. Представление результатов
- •Мостовые измерения
- •1. Идея метода
- •1.1. Мост постоянного тока
- •1.2. Мост переменного тока
- •1.2.1. Баланс моста на переменном токе
- •1.2.2. Измерение ёмкостей конденсаторов
- •1.2.3. Измерение индуктивностей катушек
- •2. Оценки точности мостовых измерений
- •2.1. Мост постоянного тока
- •2.2. Мост переменного тока
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Программа работы
- •4.1. Измерения сопротивлений резисторов
- •4.2. Измерения ёмкостей конденсаторов
- •4.3. Измерения индуктивностей
- •4.4. Оценки точности измерений
- •4.5. Определение взаимной индуктивности катушек
- •Определение удельного заряда электрона из закона «трёх вторых»
- •1. Введение
- •2. Вольт-амперная характеристика
- •2.1. Плоский диод
- •2.2. Цилиндрический диод
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Программа работы
- •4.1. Измерения
- •4.2. Обработка результатов
- •Измерение малых сопротивлений
- •1. Теоретическое введение
- •1.1. Проблема измерения малых сопротивлений
- •1.2. Метод шунта
- •1.3. Простой мост
- •1.4. Метод двойного моста
- •1.5. Оценки точности измерений
- •2. Экспериментальная установка
- •3. Программа работы
- •3.1. Измерения сопротивлений методом шунта
- •3.2. Измерения сопротивлений двойным мостом
- •2.2. Магнитные измерения
- •Магнитное поле земли
- •1. Структура магнитного поля земли
- •2. Установка и метод
- •3. Измерения
- •Измерения баллистическим гальванометром
- •1. Теория баллистического гальванометра
- •1.1. Гальванометры
- •1.2. Устройство баллистического гальванометра
- •1.3. Принцип действия баллистического гальванометра
- •1.4. Принцип измерения ёмкости
- •1.5. Принцип измерения магнитного поля
- •1.6. Принцип измерения взаимной индуктивности
- •2. Лабораторная установка
- •3. Измерения и расчёты
- •3.1. Измерение ёмкости конденсатора
- •3.2. Измерение магнитного поля катушки
- •3.3. Измерение взаимной индуктивности обмоток
- •3.4. Расчёты полей в соленоиде
- •Определение параметров конденсаторов и катушек
- •1. Введение
- •2. Метод
- •2.1. Определение ёмкости конденсатора
- •2.2. Определение индуктивности катушки
- •2.3. Определение взаимной индуктивности катушек
- •3. Лабораторная установка
- •4. Измерения
- •4.1. Измерение ёмкости конденсатора
- •4.2. Измерение индуктивности катушек
- •4.3. Измерение взаимной индуктивности
- •Изучение свойств ферромагнетиков
- •1. Магнитное поле в веществе
- •1.1. Намагничивание вещества
- •1.2. Магнитное поле в веществе и вектор н
- •1.3. Связь между векторами м, в и н
- •1.4. Размерности
- •2. Основные характеристики ферромагнетиков
- •2.1. Кривая намагничивания
- •2.2. Магнитная проницаемость
- •2.3. Гистерезис
- •2.4. Потери энергии при перемагничивании ферромагнетика
- •2.5. Природа ферромагнетизма
- •3. Снятие гистерезисных петель
- •3.1. Метод
- •3.2. Экспериментальная установка
- •3.3. Программа измерений
- •3.4. Обработка результатов
- •Определение удельного заряда электрона методом магнетрона
- •1. Введение
- •2. Идея метода
- •3 . Движение электрона в скрещенных полях
- •3.1. Плоский диод
- •3.2. Цилиндрический диод
- •4. Причины уменьшения точности метода
- •5. Экспериментальная установка
- •6. Программа работы
- •6.1. Измерения
- •6.2. Обработка результатов
- •Эффект холла
- •1. Электрические особенности полупроводников
- •2. Элементарная теория эффекта холла
- •3. Лабораторная установка
- •3.1. Состав лабораторной установки
- •3.2. Гальванометр
- •3.3. Образец
- •3.4. Катушки электромагнита
- •4. Программа измерений
- •4.1. Домашняя подготовка
- •4.2. Измерение удельной проводимости
- •4.3. Измерения эдс Холла
- •5. Обработка и представление результатов
- •Определение ампера
- •1. Теоретические сведения
- •1.1 Определение магнитного поля
- •1.2. Действие магнитного поля на ток (сила Ампера)
- •1.3. Закон Био-Савара
- •1.4. Взаимодействие параллельных проводов с токами.
- •2. Идея метода
- •3. Лабораторная установка
- •4. Программа работы
- •4.1. Измерения
- •4.2. Обработка результатов
4. Представление результатов
В качестве отчёта о работе представляется следующее.
1. Графики вольт-амперных характеристик стабилитрона и элементов Х и Y: каждый график строится отдельно, в своём удобном равномерном масштабе и в полном диапазоне допустимых токов и напряжений. Каждому графику отводится поле, по крайней мере, в половину страницы.
2. Графическое сложение вольт-амперных характеристик элементов Х и Y: на отдельном листе и в едином масштабе должны быть построены графики ВАХХ, ВАХY, ВАХХYтеор, а также ВАХХYэксп.
3. График растущего участка положительной ветви ВАХ стабилитрона в крупном масштабе (разд. 3,2, п.1).
4. Расчёт балластного сопротивления R стабилизатора и выходной нестабильности Δивых любым из методов: 1 или 2 (разд. 1.5).
Для графического определения Δивых используются как мелкомасштабный график ВАХ стабилитрона (для определения уровней тока imin и imax), так и крупномасштабный (для определения и по отмеченным imin и imax).
5. Графическое определение статического и дифференциального сопротивлений стабилитрона в рабочей точке.
6. Расчёт коэффициента стабилизации kст по формуле (1).
7. Если снималась ВАХ нелинейного элемента, состоящего из последовательной цепочки динистора и резистора, то представляется и ВАХ только динистора, получаемая графическим вычитанием.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1. Что такое линейный и нелинейный элементы? Назвать несколько конкретных НЭ и изобразить их вольт-амперные характеристики.
2. В чём причина нелинейности ВАХ лампы накаливания?
3. Что такое нелинейная цепь?
4. Что такое статическое и дифференциальное сопротивления?
На рис. 2(2) показана ВАХ стабилитрона. Изобразить качественно графики Rст(i) и Rдиф(i) для положительной ветви такой ВАХ.
5. В каких случаях при снятии ВАХ необходимо использовать ограничивающее сопротивление?
6. Выполнить графическое сложение ВАХ двух нелинейных элементов на рис 2, соединённых: а) последовательно; б) параллельно. Элементы задаются преподавателем.
7. Объяснить, как бареттер стабилизирует ток в нагрузке. Для этого построить ВАХ последовательной цепи «бареттер-Rн» и посмотреть, к какому изменению тока приведёт изменение напряжения на этой цепи.
8. Объяснить работу стабилизатора напряжения на стабилитроне.
9. Что такое коэффициент стабилизации?
ЛИТЕРАТУРА
1. Калашников С. Г. Электричество. – М.: Наука, 1977. – §176.
2. Иванов И. И., Равдоник В. С. Электротехника. – М.: Высшая школа, 1984. – §§ 1.1, 1.7, 1.8, 8.5.
3. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. – М.: Высшая школа, 1973. – §§ 1.1, 2.1, 2.2, 2.4, 2.5, 2.10, 2.12, 2.13.
2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ ВЕЛИЧИН
2.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Работа № Ф301
ОСЦИЛЛОГРАФ
Цель работы: 1) знакомство с функциональным устройством и принципом действия универсального осциллографа С1-65А, с назначением его ручек управления; 2) приобретение опыта практической работы с осциллографом.
Содержание:
1. НАЗНАЧЕНИЕ ОСЦИЛЛОГРАФА.
2. БЛОК-СХЕМА ОСЦИЛЛОГРАФА С1-65А.
2.1. Входной делитель и усилитель канала Y.
2.2. Генератор развёртки.
2.3. Блок синхронизации.
2.4. Усилитель канала Х.
2.5. Калибратор.
3. НЕКОТОРЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ОСЦИЛЛОГРАФА С1-65А.
4. РУЧКИ УПРАВЛЕНИЯ НА ПЕРЕДНЕЙ ПАНЕЛИ ОСЦИЛЛОГРАФА С1-65А.
4.1. Ручки управления ЭЛТ.
4.2. Ручки управления канала Y.
4.3. Ручки управления синхронизацией.
4.4. Ручки управления развёрткой.
4.5. Ручки управления калибратором.
5. ПРОГРАММА РАБОТЫ.
5.1. Установка исходного состояния осциллографа.
5.2. Включение осциллографа.
5.3. Работа с калибратором.
5.4. Измерения параметров синусоидального напряжения.
5.5. Измерения параметров импульсного напряжения.
5.6. Представление результатов.
Приложение. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЭЛТ.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ.
ЛИТЕРАТУРА.
