
- •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
2.3. Блок синхронизации
Блок синхронизации служит для обеспечения неподвижности изображения сигнала на экране ЭЛТ. Это достигается следующим образом.
Чтобы изображение на экране оставалось неподвижным, надо чтобы период развёртки был равен или кратен периоду исследуемого сигнала:
Тр=NTс (N=1, 2, 3, …) (1)
Однако точно это условие никогда не выполнится в силу ограниченной стабильности генераторов, и при малейшем его нарушении изображение на экране будет перемещаться влево или вправо, превращаясь в сплошное мелькание при возрастании этого нарушения. Действительно, пусть период развёртки немного больше периода сигнала (рис. 4,а). Тогда при каждом очередном прямом ходе луча сигнал на экране будет разворачиваться с некоторым запаздыванием по фазе по сравнению с предыдущим циклом развёртки, т.е. если сначала сигнал разворачивался от точки 0, то во втором цикле – уже от точки 1, в третьем – от точки 2, и т.д.. Таким образом, на экране мы увидим как бы двигающееся влево изображение отрезка синусоиды длиною чуть больше периода. На рис. 4,б показано несколько последовательных циклов изображения синусоиды.
Для обеспечения точной кратности частот исследуемого сигнала и пилообразного напряжения, т.е. поддержания на экране совершенно неподвижного изображения, в осциллографе и установлен блок синхронизации. Сущность синхронизации состоит в том, при небольшом нарушении кратности (1) частота генератора развёртки автоматически подстраивается под частоту исследуемого сигнала, и движение луча по экрану из исходного положения будет начинаться каждый раз при одной и той же фазе сигнала.
Сигнал, управляющий частотой развёртки, формируется в блоке синхронизации от одного из трёх источников:
● из части напряжения исследуемого сигнала (внутренняя синхронизация);
●от напряжения сетевой частоты 50 Гц (синхронизация от сети);
● от сигнала какого-либо внешнего устройства (внешняя синхронизация).
Выбирается источник синхронизации переключателем «ВНУТР, СЕТЬ, 1:1, 1:10». В положении «1:10» внешний синхросигнал ослабляется в 10 раз.
2.4. Усилитель канала х
У силитель канала Х предназначен для усиления пилообразного напряжения генератора развёртки или сигнала, непосредственно подаваемого на вход Х осциллографа. С выхода усилителя Х напряжение поступает на горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ. В схеме усилителя Х предусмотрено умножение скорости развёртки в 10 раз. Множитель устанавливается переключателем «×1, ×0,1, ». В положении « » генератор развёртки отключается и устанавливается прямая связь входа Х осциллографа с усилителем канала Х (рис. 1).
2.5. Калибратор
Д
ля
проверки чувствительности каналов Yи
Х, а также длительности развёртки служит
калибратор
амплитуды и длительности.
Он может выдавать 11 калибровочных
напряжений типа «меандр» (рис. 5)
амплитудами Uк
от 0,02 до 50 В и частотой 1 кГц. Амплитуда
калибровочного меандра (меандр
однополярный) устанавливается
переключателем «КАЛИБРАТОР» на передней
панели осциллографа. Снимается
калибровочный сигнал с гнезда « ».