Вивчення першого правила Кірхгофа для кола постійного струму

Мета: Дослідним шляхом переконатися у вірності правила Кірхгофа.

Обладнання: Амперметри постійного стуму ( 3 шт.), реостат, джерело постійного струму, вимикач, з’єднувальні провідники.

Теоретичні відомості

Перше правило Кірхгофа стверджує: алгебраїчна сума сил струмів у заданій точці електричного кола дорівнює нулю

.

При цьому треба враховувати, що струми, які входять у точку – позитивні, виходять з точки – негативні.

Порядок виконання роботи:

1. З ібрати електричне коло за схемою, зображеною на малюнку.

A₁ A₂

A₃

2. Замкнути коло, зняти показання амперметрів А₁, А₂, А₃.

3. Змінити за допомогою реостата загальний опір кола і знову зняти показання амперметрів. (Повторити п.3)

4. Результати вимірювань занести в таблицю:

   № досліду	Показання амперметрів			І2 + І1, А
   	І1, А	І2, А	І3, А
   1
   2
   3

5. Аналізуючи дані таблиці, зробити висновок про виконання першого правила Кірхгофа.

Контрольні запитання

1. Як вмикається амперметр у електричне коло?

2. Чому дорівнює сила струму у нерозгалуженій частині кола, якщо відома сила струму у кожному резисторі, що з’єднані паралельно?

3. Як знайти загальний опір електричного кола, що складається з п’яти паралельно з’єднаних резисторів однакового опору?

4. Сформулювати перше та друге правила Кірхгофа.

Лабораторна робота №5

Вимірювання довжини звукової хвилі і швидкості звуку в повітрі методом резонансу

Мета: Одержати стоячу хвилю, навчитися вимірювати довжину звукової хвилі та швидкість поширення звуку в повітрі методом резонансу.

Обладнання: мензурка висотою 50см, склянка з водою, термометр, лінійка, камертон з відомою частотою коливань, дугоподібний магніт з хвостиком. Теоретичні відомості

Звук – це механічні коливання з певною енергією і частотою, які поширюються в пружному середовищі й сприймаються органом слуху. У цій роботі розглядається випадок додавання звукових коливань, що поширюються назустріч одне одному. Біжуча хвиля зустрічаючи густіше середовище (воду) під час відбивання змінює фазу на протилежну і , повертаючись, накладається на падаючу хвилю. Внаслідок цього утворюється стояча хвиля, яка не переміщується в просторі. Кожна точка стоячої хвилі коливається лише з певною амплітудою. Ті точки хвилі, які коливаються з максимальною амплітудою, називають – пучностями, а ті, у яких амплітуда дорівнює нулю – вузлами. Відстань між сусідніми пучностями залишається незмінною і дорівнює половині довжини хвилі.

Повітряний стовпчик в трубці з відкритим кінцем є коливною системою, що має власну частоту. Якщо збуджувати коливання повітряного стовпа імпульсами звукової частоти, яка дорівнює власній частоті повітряного стовпа, то амплітуда коливань повітря в ньому досягне максимального значення, тобто настане резонанс, який проявляє себе в значному підсиленні гучності звуку.

Всередині трубки при резонансі виникають стоячі хвилі з вузлом (в) біля дна повітряного стовпа і пучністю (n) біля отвору трубки. Змінюючи положення рівня води в трубці досягаємо резонансу повітряного стовпа з камертоном декілька разів. Очевидно, що різниця є відстанню між двома сусідніми пучностями і дорівнює

звідки (1)

Швидкість звуку можна визначити за формулою

(2)

де, λ – довжина хвилі;

- частота камертона;

– швидкість звуку в повітрі.

Теоретично швидкості звуку можна визначити за формулою залежності від температури

де - швидкість звуку в повітрі за температури 0 ⁰С;

t - температура, при якій визначається швидкість звуку;

- температурний коефіцієнт

Порядок виконання роботи:

1. Налити в мензурку води. Привівши в звучання камертон піднести його до відкритого кінця трубки так, щоб коливання обох його ніжок були спрямовані вздовж її осі.

2. Змінюючи рівень води добитися резонансу повітряного стовпа із камертоном.

3. Виміряти відстань від відкритого кінця трубки до рівня води.

4. Повторити дослід двічі зменшуючи рівень води. Виміряти

5. Визначити довжину хвилі λ за формулою (1).

6. Визначити швидкість поширення звуку в повітрі при даній температурі, за результатами досліду використовуючи формулу (2).

7. Визначити швидкість поширення звуку при даній температурі за теоретичними даними, використовуючи формулу залежності швидкості звуку від температури повітря (3).

Обчислити абсолютну і відносну похибки отриманого результату. , .

8. Результати вимірювання занести в таблицю

№ з/п	Частота камертона	Темпера-тура повітря	Відстань від рівня води до отвору трубки	Довжи-на хвилі	Швидкість звуку досліду	Швидкість звуку при 0 0С	Швидкість звуку при даній температу-рі
	, Гц	t, 0C	, м	λ, м	,
1	440					331
2	440					331
3	440					331

9. Сформулювати висновок.

Лабораторна робота № 6