Порядок выполнения работы

Лабораторная установка представляет собой короткий соленоид, по оси которого перемещается небольшая измерительная катушка, включенная в цепь баллистического гальванометра

Положение измерительной катушки определяется координатой х, отсчитываемой от центра соленоида. В данной лабораторной работе изменение потокосцепления производится коммутацией (изменением направления) тока, протекающего по соленоиду.

1 . В диалоговом окне «Сила тока» установить силу тока (по указанию преподавателя I=0,05; 0,1; 0,15; 0,2 А).

2. Установить в диалоговом окне «Координата Х» значение х=0 см.

3. Активировать «мышкой» коммутатор на схеме.

4. Заметить максимальный отброс указателя гальванометра , дел., записать значения х и  в таблицу.

Повторить п.п.2,3,4, изменяя значение координаты Х (рекомендуемые значения 3, 5, 7, 9, 10, 11, 13, 15, 17, 20 см).

Вычислить значения магнитной индукции В_эксп. по (5), где R=R_г, S=d²/4, результаты занести в таблицу 1.

Параметры соленоида:

• диаметр соленоида D=20 см,

• длина соленоида L=20 см,

• плотность намотки n=210³вит/м.

Параметры измерительной катушки и баллистического гальванометра:

• диаметр d=1 см, число витков N=300 вит.,

• сопротивление гальванометра R_г=20 Ом,

• чувствительность гальванометра С_q=9,510^-9Кл/дел.

Построить график теоретической зависимости В_теор=В(х), рассчитав по (7) значения В_теор. и записав их в таблицу.

Нанести экспериментальные значения магнитной индукции на график. Сравнить зависимости и сделать вывод.

Таблица 1

Х, см	, дел	Вэксп., Тл	Втеор., Тл
0
  
20

Контрольные вопросы

1. Закон Био – Савара и принцип суперпозиции для магнитного поля.

2. Магнитное поле на оси кругового тока.

3. Расчет магнитного поля на оси короткого соленоида.

4. Баллистический метод измерения магнитной индукции.

5. Чувствительность баллистического гальванометра, вычисление магнитной индукции в работе.

Лабораторная работа № 5.29к Моделирование работы конденсатора в электрической цепи

Цель работы: изучить работу конденсатора в электрической цепи в неустановившемся режиме; экспериментально определить постоянную RC-цепи и электроемкость конденсатора.

Работа выполняется на ЭВМ.

Краткие теоретические сведения

R C-цепочки являются широко распространенными звеньями электрической цепи. Найдем закон изменения напряжения на конденсаторе при замыкании цепи, т.е. в неустановившемся режиме. Пусть в цепь с электрическим сопротивлением R и емкостью С включен источник ЭДС Е₀ (рис. 1).

По второму правилу Кирхгофа

U_R + U_C = ₀,   (1)

где U_R и U_C – напряжение на резисторе сопротивлением R и на конденсаторе емкостью С, соответственно. Уравнение (1) можно переписать в виде

R·dq/dt + q/C = ₀,  (2)

где q – заряд на обкладках конденсатора.

Решение уравнения имеет вид

q = ₀·С {1 – exp[– t/(RC)]}.

С учетом того, что напряжение на конденсаторе U_c = q/C, окончательно имеем

U _c = ₀ {1 – exp[– t/(RC)]}. (3)

Эта функция описывает нарастание напряжения на конденсаторе после подключения к нему источника ЭДС. Скорость нарастания U_c определяется имеющей размерность времени величиной

 = RC,   (4)

которою называют постоянной времени RC-цепи. График функции (3) для двух значений  приведен на рис. 2.

Для экспериментального определения постоянной времени  представим уравнение (3) в виде

₀ – U_c = Е₀·exp(– t/), (5)

Прологарифмировав уравнение (5), п олучим

ln (₀ – U_c) = ln₀ – t/. (6)

График функции (6), представляющий собой линейную зависимость, показан на рис.3. По точке пересечения прямой, соответствующей функции (6), с осью времени можно определить постоянную времени :

 = t₀ / ln₀,  (7)

где t₀ – значение времени, соответствующее точке пересечения с осью t.