
- •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
4.2. Измерения ёмкостей конденсаторов
1. Подключить к соответствующим гнёздам стенда первый «неизвестный конденсатор» Сх1, а также внешние приборы: генератор синусоидального напряжения Г, осциллограф И и магазин ёмкостей С0.
2. Спаренный ключ К поставить в правое положение, соответствующее включению в мост И и Г.
3. Цену деления осциллографа по входу Y выставить около 1 В/дел. Развёртка – непрерывная, синхронизация – внутренняя, частота развёртки – около 0,1 мс/дел.
4. Включить генератор синусоидальных колебаний Г, выставив его выходное напряжение U=8…10 В, а частоту f=10 кГц.
5. Включить осциллограф. На его экране должна наблюдаться синусоида. Отрегулировать ей неподвижной, чёткой и умеренно яркой. Частоту развёртки осциллографа удобно сделать такой, чтобы на экране помещалось 8-10 периодов синусоиды.
6. Варьируя ёмкость магазина С0, добиться уменьшения амплитуды синусоиды почти до нуля. Увеличивая чувствительность осциллографа, повторять эту операцию до тех пор, пока достижение нуля на экране с помощью магазина С0 окажется невозможным из-за различных наводок в схеме (минимальная синусоида при этом может быть изрядно смазана).
Показание магазина С0, соответствующее минимуму амплитуды синусоиды на экране, и будет равно Сх1.
7. Записать измеренное таким образом Сх1=С0 со столькими знаками, сколько разрядов у магазина ёмкостей С0 «чувствует» осциллограф.
Отметить предел чувствительности осциллографа Um (с учётом наводок, разумеется): им считать примерную амплитуду синусоиды в вольтах при наилучшем балансе моста.
8. Аналогично измерить ёмкость второго «неизвестного конденсатора» Сх2, подключив его к мосту вместо первого.
9. Не выключая осциллограф и генератор Г и не отсоединяя их от стенда, перейти к измерению индуктивностей.
4.3. Измерения индуктивностей
и внутренних сопротивлений катушек
1. Подключить к гнёздам стенда «неизвестную катушку» Lx1, а также все внешние приборы в соответствии с рис. 4: G, И, , Г, С0 и R0. Ограничивающее сопротивление Rогр – на максимуме.
2. Спаренный ключ К поставить в левое положение, соответствующее включению в мост G и , т.е. подготовить мост к измерению внутреннего активного сопротивления катушки RL1 на постоянном токе.
3. Магазином R0 сбалансировать мост по процедуре раздела 4.1.
4. Ключом К перевести мост в режим переменного тока, введя в него И и Г и выведя G и .
5. Варьированием С0 (как и в п. 6 раздела 4.2) добиться наилучшего баланса моста по переменному току. Затем, слегка меняя R0, попытаться улучшить степень баланса. Если улучшения нет, то R0 остаётся прежним.
6. Определив R0 и С0, в наилучшей степени балансирующие мост на переменном токе, по формулам (3а) и (3б) вычислить неизвестные индуктивность Lx1 и активное сопротивление RL1 первой катушки.
7. Аналогично определить Lx2 и RL2 второй катушки, подключив её к мосту вместо первой.
8. Две исследуемые катушки на стенде соединены последовательно. Определить их общую индуктивность Lх и активное сопротивление RL по той же процедуре.
9. Выставив Rогр максимальным, выключить все приборы и отсоединить их от стенда.