- •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. Программа работы
4.1. Измерения
Внимание! Так как ЛАТР гальванически не развязан с сетью, работа с ним требует особой осторожности: нельзя касаться руками оголённых токоведущих элементов установки даже при низких выходных напряжениях ЛАТРа.
Обе рамки хотя и можно немного перемещать (верхнюю по вертикали, а нижнюю по горизонтали), но снимать их с весов нельзя, так как они соединены проводами с разъёмом, закрепленным на платформе весов.
1. Собрать схему установки согласно рис. 6.
2. Подвесить верхнюю рамку в позицию h1=3 см (за нижний крюк подвеса). Поворотом ручки на платформе весов установить весы в рабочее положение, при котором ложе коромысла весов немного опускается и коромысло ложится на острый угол стальной треугольной призмы.
3. Слегка перемещая стойку с нижней рамкой по горизонтали, добиться полной соосности рамок и параллельности их сторон. Ни стойки, ни линейка нижней рамки при этом не должны касаться платформы верхней, так чтобы верхняя рамка висела совершенно свободно.
Хотя вес всей конструкции на правом плече весов достаточно хорошо уравновешен грузом на левой чаше, но время от времени по разным причинам это равновесие чуть нарушается и его приходится восстанавливать. При необходимости сделать это одной-двумя скрепками, аккуратно положив их на левую или правую платформы весов, так чтобы стрелка весов покачивалась вблизи нуля. На коромысле весов, правда, для этого есть корректировочные грузики-шайбы, но их лучше не трогать.
4. Включить генератор (ЛАТР). Его исходное выходное напряжение должно быть нулевым!
5. Положить на середину платформы верхней рамки гирьку массой m=5 г. Рамка при этом опустится. Увеличивая ЛАТРом ток i (далее он будет считаться эталонным, iЭТ), добиться восстановления равновесия весов, т.е. чтобы их стрелка вновь покачивалась вблизи нуля. Записать этот ток.
Замечание. Что такое ампер, формально мы пока не знаем. Шкала амперметра для нас – это пока некоторые условные единицы тока. Наш ампер еще предстоит определить по формуле (9) и затем сравнить его с эталонным ампером (iэт), определённым в метрологических лабораториях и нанесённым на шкалу заводского амперметра.
6. Проделать п. 5 с грузами m=10, 15, 20,…, 40 г (отдельные гирьки или их комбинации). Результаты измерений представить в виде таблицы:
Таблица 1. Токи, уравновешивающие гирьки (h=3 см).
-
m, г
0
5
10
15
20
25
30
35
40
iэт, А
0
i2эт, А2
0
Внимание! Во избежание перегрева рамок и их деформации не держать их слишком долго (более 30 с) под токами i≥700 мА.
7. Подвесив верхнюю рамку за средний крюк (h2=5см) и выполнив подстройку весов, как указано в п. 3, проделать измерения, аналогичные п. 5 для грузов m=5, 10, 15 и 20 г. Результаты записать в таблицу, аналогичную табл. 1.
8. Подвесив верхнюю рамку за верхний крюк (h3=7 см), выполнить измерения, аналогичные п. 5, для грузов m=5, 10 и 15 г. Результаты занести в таблицу, аналогичную табл. 1.
9. Вывести на ноль напряжение ЛАТРа и выключить его. Разобрать электрическую цепь и привести всю установку в исходное состояние.