- •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
3. Экспериментальная установка
Рабочая установка для мостовых измерений представляет собою стенд, на котором смонтирована схема, изображённая на рис. 4. В мостовой схеме стенда установлены эталонные резисторы R1=R2=R, значения которых указаны, спаренный ключ К для переключению режима работы моста (на постоянном или на переменном токе), ограничительное сопротивление Rогр, охраняющее гальванометр G при сильном разбалансе моста; пảры гнёзд для подключения к мосту внешних приборов: гальванометра G, индикатора И (осциллографа), генератора постоянного напряжения , генератора синусоидального напряжения Г, магазина сопротивлений R0 и магазина ёмкостей С0. В стенде смонтированы также группы исследуемых элементов –резисторы, конденсаторы и катушки, которые поочерёдно можно подключать к правому нижнему плечу моста. Таким образом, мостовая схема стенда является достаточно универсальной и в ней легко реализуются варианты, показанные на рис. 1, 3 и 4.
4. Программа работы
Перед измерениями изучить схему моста на стенде. сопоставив её с рисунками 1, 3 и 4, которые должны быть представлены в тетради.
Внимание! Перед подачей напряжения на мост сопротивление переменного резистора Rогр всегда следует выставлять на максимум, повернув его ручку по часовой стрелке: это спасёт гальванометр от мгновенного выгорания при подаче напряжения на несбалансированный мост. То же делать и перед каждым новым измерением Rх в режиме постоянного тока.
4.1. Измерения сопротивлений резисторов
1. Подключить к соответствующим гнёздам стенда первый «неизвест ный резистор» Rх1, а также внешние приборы: генератор постоянного напряжения , гальванометр G и магазин сопротивлений R0.
2. Спаренный ключ К поставить в левое положение, соответствующее включению в мост G и .
3. Сопротивление переменного резистора Rогр, ограничивающего ток через гальванометр. выставить максимальным (ручку по часовой стрелке).
4. Во избежание сильного разбаланса моста, сопротивление магазина R0 выставить не слишком большим, но и не малым: например, 3500 Ом.
5. Включить генератор . Его выходное напряжение U=9 В (или же оно указано на самом генераторе).
6. Варьируя сопротивление магазина R0 и постепенно уменьшая Rогр (но не допуская при этом зашкаливания стрелки гальванометра), добиться баланса моста при Rогр=0.
Внимание! Включение генератора и первую попытку баланса моста, т.е. п.п. 5 и 6, проводить только в присутствии преподавателя. При переключении курбелей магазина R0 не допускать обнуления его сопротивления. Например, прежде чем переключить декаду «×1000» с 1 на 0, сопротивление магазина необходимо поддержать несколькими сотнями ом младшей декады «×100».
7. После достижения баланса моста записать измеренное таким образом Rх1=R0 со столькими знаками, сколько разрядов у магазина R0 «чувствует» гальванометр G.
Отметить предел чувствительности гальванометра Im: таким пределом можно считать половину деления его шкалы, Цена деления указана на шкале прибора.
8. Вновь выставить Rогр на максимум и аналогично измерить сопротивление второго резистора Rх2, подключив его к мосту вместо Rх1.
9. Выключить генератор и отключить от моста все приборы, Сопротивление Rогр оставить максимальным.
