
- •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
5.4. Измерения параметров синусоидального напряжения
1. Установить ручки управления канала Y:
V/ДЕЛ – в положение «5 В/дел»;
ПЛАВНО – по часовой стрелке до лёгкого щелчка;
− в положение .
2 . Установить ручки управления синхронизацией и развёрткой в те же положения, что и в пунктах 3 и 4 разд. 5.1, переведя только переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛ в положение «5 мс/дел».
3. Ручкой совместить линию развёртки с центральной горизонтальной линией сетки экрана.
4 . Включить генератор синусоидального напряжения (это может быть, например, понижающий трансформатор с выходным напряжением 5-10 В и частотой f=50 Гц, или же специальный генератор частотой 1-2 кГц). Подать напряжение с генератора на гнездо входа Y осциллографа. На экране должна наблюдаться синусоида. Её устойчивость регулируется ручкой синхронизации УРОВЕНЬ, а сама синхронизация может быть как внутренней (ВНУТР), так и от сети (СЕТЬ). Синхронизация СЕТЬ используется, когда на экране наблюдают процессы с сетевой частотой 50 Гц.
5. Переключателями V/ДЕЛ и ВРЕМЯ/ДЕЛ отрегулировать изображение так, чтобы синусоида занимала по вертикали бóльшую часть экрана, а по горизонтали помещались бы 2-3 периода.
6. По положению переключателя V/ДЕЛ и вертикальному размеру синусоиды на экране определить её амплитуду U в вольтах, а затем вычислить эффективное значение напряжения Uэф=U/√2.
7. Измерив период синусоиды в делениях шкалы экрана как расстояние, например, между двумя её «горбами», и учтя положение переключателя ВРЕМЯ/ДЕЛ, определить её период Т, а затем и частоту f в герцах.
8. Выключить генератор синусоидального напряжения и отсоединить от него кабель. От осциллографа кабель отключать не надо.
5.5. Измерение параметров импульсного напряжения
Целью этого раздела является измерение амплитуды U, периода Т (частоты следования f=1/T) и длительности τ прямоугольных импульсов от генератора Г5-78 (или какого-либо другого).
1. Положения ручек управления на передней панели осциллографа те же, что и в разд. 5.4, только вход Y надо загрубить до 10 В/дел, так как амплитуда импульсов заранее неизвестна. Синхронизация – ВНУТР.
2. Включить генератор импульсов Г5-78 и кабелем соединить его выходное гнездо со входом Y осциллографа. На экране, скорее всего, никаких импульсов видно не будет. Это потому, что их на экране поместилось, возможно, сотни или тысячи; а может и ни одного. А их длительность τ может быть такой маленькой, что если они и различимы на экране, то лишь в виде вертикальных чёрточек.
3. Манипулируя переключателем ВРЕМЯ/ДЕЛ и регулятором УРОВЕНЬ, установить на экране 3-4 импульса, которые должны быть видны как прямоугольные столбики. Выставить их вертикальный размер удобным для измерения. Отрегулировать нормальные яркость и фокусировку.
4. По положениям переключателей V/ДЕЛ и ВРЕМЯ/ДЕЛ (их соосные плавные регуляторы должны быть выведены по часовой стрелке до лёгкого щелчка) определить амплитуду U и период Т следования импульсов.
5. Ввиду возможного огромного различия времён Т и τ (например, раз в 100), одновременно измерить по экрану и Т, и τ не удастся. Для измерения длительности τ надо выделить на экране один импульс (остальные при этом уйдут далеко влево и вправо за границы экрана). С этой целью:
а ) регуляторами (грубо и плавно) совместить середину одного из импульсов точно с центральной вертикальной линией экрана;
б ) переключатель «×1, ×0,1, » перевести в положение «×0,1»; при этом центральная часть картины на экране растянется в 10 раз, что может оказаться более удобным для измерения длительности импульса; из-за возрастания скорости пробегания луча по экрану яркость картины уменьшится, но её вновь можно восстановить нормальной;
в ) измерить длительность импульса τ [τ=(ширина импульса в делениях)× (цена деления по оси х)×0,1].
6. Перевести переключатель «×1, ×0,1, » в положение «×1». Отсоединить кабель от генератора и осциллографа и выключить все приборы.