МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Беховых Ю.В., Лёвин А.А., Макарычев С. В.,

Сизов Е.Г.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМУ

Учебное пособие

Барнаул 2007

УДК 537.8 (076.5)

Беховых Ю. В., Лёвин А. А., Макарычев С. В., Сизов Е. Г. Лабораторный практикум по электромагнетизму: Учебное пособие. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2007. – с.?

Учебное пособие содержит рекомендации и требования по выполнению физического практикума, теоретические сведения и описания лабораторных работ по разделу курса физики "Электричество и магнетизм". Предназначено для студентов специальностей аграрных ВУЗов, учебные планы которых включают дисциплину "Физика".

Рекомендовано к изданию методической комиссией института природообустройства (протокол № 2 от 21 ноября 2007 г.).

Рецензенты: Овчаров А. В. – декан физического факультета БГПУ, кандидат физико-математических наук, доцент;

Багаев А. А. – зав. кафедрой ЭЛАСХ АГАУ, доктор технических наук, профессор.

 Беховых Ю. В., Лёвин А. А., Макарычев С. В., Сизов Е. Г., 2007

 Алтайский государственный аграрный университет, 2007

Содержание

Введение	4
Рекомендации и требования по выполнению физического практикума	4
Теоретические и практические основы измерений	6
Лабораторная работа №1. Измерение сопротивления при помощи амперметра и вольтметра	18
Лабораторная работа №2. Опытная проверка закона Ома	33
Лабораторная работа №3. Измерение сопротивлений проводников мостовыми методами	42
Лабораторная работа №4. Изучение работы полупроводникового диода	54
Лабораторная работа №5. Изучение характеристик фоторезистора	65
Лабораторная работа №6. Измерение температуры при помощи термопары	76
Лабораторная работа №7. Измерение элементов Земного магнетизма	87
Лабораторная работа №8. Определение индуктивности катушки	97
Приложения	106
Библиографический список	110

ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие предназначено для студентов 1 и 2 курсов очного и заочного отделений АГАУ.

Учебное пособие включает в себя указания по выполнению практикума и правилам оформления отчетов, список рекомендуемой литературы для подготовки к занятиям, описания лабораторных работ.

Практикум по электромагнетизму соответствует программе по курсам "Физика" и "Общая физика" для аграрных ВУЗов Российской Федерации. Лабораторными работами представлены следующие разделы: постоянный ток, термо- и фотоэлектричество, полупроводники, магнитное поле, магнитные свойства вещества.

Описания работ выполнены в единой последовательности: название работы, перечень приборов и принадлежностей, теоретическое введение, описание метода измерений и используемой установки, порядок выполнения работы, обработка результатов измерений и контрольные вопросы.

Лабораторный практикум по электромагнетизму составили и подготовили к печати преподаватели кафедры физики Алтайского государственного аграрного университета.

Рекомендации и требования по выполнению физического практикума

Прежде чем приступать к выполнению практикума по электричеству, необходимо изучить и помнить правила техники безопасности при работе с электрическими установками.

ВНИМАНИЕ! ПОМНИТЕ ОБ ОПАСНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ.

На выполнение одной лабораторной работы практикума отводится 2 часа. При этом деятельность студентов на занятии складывается из следующих этапов:

1. допуск к занятиям (знание теоретических сведений по работе);

2. выполнение работы;

3. осуществление вычислений, получение результата;

4. оформление письменного отчёта с выводами.

Подготовка студента к занятиям заключается в изучении теоретических сведений и описания работы, которую ему предстоит делать по данному пособию, а также с использованием литературы, указанной в библиографическом списке [6], [7]. В тетради для лабораторных работ должен быть представлен конспект теоретических сведений по выполняемой работе, подготовлены таблицы и записаны формулы, необходимые для расчетов. При необходимости могут содержаться схемы электрических цепей. В результате студент должен иметь чёткое представление об изучаемом явлении или законе и знать ответы на контрольные вопросы к работе.

Допуск к выполнению работы осуществляется преподавателем и заключается в выяснении у студентов знаний теоретического материала и экспериментальной установки.

После допуска студент приступает к выполнению работы, при этом преподаватель может контролировать студента, проверяя измерения, и визирует полученные результаты в тетради студента и журнале. Затем полученные результаты обрабатываются математически, вычисляются погрешности, записывается окончательный результат, который оценивается преподавателем, делаются выводы.

При соблюдении всех требований к оформлению работы и правильных ответах на заданные преподавателем вопросы, студент получает зачет по работе.

Теоретические и практические основы измерений Основные понятия об измерениях

Согласно основному стандарту метрологии ГСИ ГОСТ 16263—70 измерениями называется процесс нахождения значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств, а получаемая при этом информация называется измерительной.

Результат измерения представляется в виде аналитического соотношения, известного как основное уравнение метрологии:

(1)

где — значение измеряемой физической величины; — отношение измеряемой величины к образцу; — значение величины, принятой за образец.

Метод измерений — это совокупность использования принципов и средств измерений. Метод измерений отличается от методики измерений, которая представляет собой общий или поэтапный план проведения измерений, т. е. последовательность и правила проведения операций.

Объект измерений — это реальный физический объект, свойства которого характеризуются одной или несколькими измеряемыми физическими величинами, которые подразделяются на основные и производные. Основные величины независимы друг от друга, но используются для установления связей с другими физическими величинами, которые называют производными. Основным величинам соответствуют основные единицы измерений, а производным — производные. Совокупность основных и производных единиц представляет собой систему единиц физических величин.

В мировой практике наиболее широко распространена Международная система единиц (СИ – система интернациональная). В данную систему входят семь основных единиц, две дополнительных и ряд производных единиц физических величин. Основными единицами измерений являются: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела, а дополнительными - радиан и стерадиан. Остальные единицы измерений времени, механических, электрических, магнитных, тепловых, световых, акустических и других величин, являются производными.

Вместе с единицами международной системы применяются и внесистемные единицы, например сутки, литр, тонна, гектар и др.

По способу получения результата измерения подразделяются на прямые и косвенные. Прямым называется измерение, когда искомое значение физической величины находится непосредственно из опытных данных (например, измерение напряжения вольтметром и силы тока амперметром). Математически прямые измерения характеризуются формулой:

(2)

где — измеряемая величина; — значение величины, найденное путем ее измерения и называемое результатом измерения.

Косвенным называется измерение, при котором искомое значение величины определяется на основании функциональной зависимости между этой величиной и величинами, определяемыми прямыми измерениями. Косвенные измерения можно охарактеризовать формулой:

(3)

где — результаты прямых измерений величин, связанных с искомым значением измеряемой величины А. Примерами косвенных измерений являются измерение сопротивления с помощью амперметра и вольтметра, определение резонансной частоты колебательного контура по результатам прямых измерений емкости и индуктивности контура и т.д.