- •Озерский технологический институт – филиал нияу мифи
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Методические указания
- •Работа № 1 изучение электростатического поля
- •Введение
- •Метод электролитической ванны
- •Порядок проведения работы установка 1
- •Установка 2
- •Контрольные вопросы
- •Приложение 1 Свойства силовых линий и эквипотенциальных поверхностей
- •Силовые линии начинаются и заканчиваются либо на зарядах, либо в бесконечности.
- •Густота силовых линий пропорциональна величине напряженности поля в данной области.
- •Приложение 2 Граничные условия для вектора плотности тока
- •Работа № 2 компьютерное моделирование электрических полей точечных зарядов
- •Введение
- •Выбор масштабов
- •Краткое описание алгоритма построения линий поля
- •Порядок работы как установить заряды и задать их параметры
- •Построение силовых линий и эквипотенциальных поверхностей
- •Электрический диполь:
- •Электрический квадруполь с зарядами:
- •Комментарии к заданию
- •Процедура печати
- •Контрольные вопросы
- •Работа 3 измерение ёмкости конденсатора
- •Введение
- •Методика измерения ёмкости конденсатора
- •Описание установки
- •Порядок проведения эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Приложение
- •Работа № 4 измерение температуры кюри сегнетоэлектрика
- •Введение
- •Описание установки и методика проведения измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа №5 изучение гистерезиса сегнетоэлектрика
- •Введение
- •Описание установки
- •Назначение ист-2м
- •Наблюдение петли гистерезиса сегнетоэлектрика
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 6 исследование цепи постоянного тока
- •Проверка закона ома для замкнутой цепи введение
- •Порядок выполнения работы
- •Изучение нелинейного элемента введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 7 измерение величины постоянного магнитного поля
- •Методика измерений и описание прибора
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 8 измерение магнитного поля постоянного магнита
- •Методика измерений и описание прибора
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Приложение
- •Работа № 9 измерение магнитной восприимчивости диа- и парамагнетиков
- •Введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 10 определение температуры кюри ферромагнетика
- •Введение
- •Метод определения температуры кюри
- •Приборы и принадлежности
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 11 изучение гистерезиса ферромагнетика
- •Введение
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы Задание 1. Снятие кривой намагничивания.
- •Задание 2. Определение коэрцитивной силы и остаточной намагниченности.
- •Задание 3. Оценка работы намагничивания за один цикл.
- •Контрольные вопросы.
- •Приложение Работа по перемагничиванию ферромагнетика
- •Работа № 12 измерение магнитной проницаемости ферромагнетика
- •Введение
- •Описание установки и методики измерений
- •Порядок выполнения работы:
- •Контрольные вопросы.
- •Работа № 13 измерение удельного заряда электрона
- •Введение
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Работа № 14 измерение удельного заряда электрона
- •1. Описание
- •2. Основные принципы
- •3. Предварительная настройка
- •4. Порядок измерений
- •Работа 15 измерение индуктивности катушки
- •Введение
- •Методика измерения индуктивности катушки
- •Описание установки
- •Порядок проведения эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Приложение
- •Работа № 16 резонанс в колебательном контуре
- •Введение
- •Методика измерений
- •Описание установки
- •Порядок проведения эксперимента
- •Контрольные вопросы
Процедура печати
Включите принтер и щелкните мышью на пункте меню Печать. Откроется меню из двух опций: Установки принтера и Печатать картинку. Выбрав нужную опцию (см. Рис. 5) вы откроете окно стандартного диалога принтера. Здесь вы можете задать ориентацию картинки при печати (книжная или альбомная), число копий и т.п.
Задав параметры печати, распечатайте картинку.
Распечатав картинку в одном или нескольких экземплярах, вы можете после этого выполнить новое задание, щелкнув мышью пункт меню Выход /Новая задача, либо, выбрав Выход/Окончание работы, закончить работу с программой.
Рис. 5.
При печати картинки она сохраняется в файле Lines.bmp на Рабочем столе Windows. Если по каким – либо причинам распечатать картинку из программы не удаётся, то это можно сделать в любом графическом редакторе, загрузив в него файл Lines.bmp и воспользовавшись средствами печати редактора.
Контрольные вопросы
Что называется силовой линией?
Что называется эквипотенциальной поверхностью? Докажите, что силовые линии идут всегда перпендикулярно эквипотенциальным поверхностям.
Как выглядят эквипотенциальные поверхности:
точечного заряда,
однородного поля?
Как по картине силовых линий определить области высокой и низкой напряженности поля?
Как по картине эквипотенциальных поверхностей определить области высокой и низкой напряженности поля?
Как компьютер строит силовые линии?
Как компьютер строит эквипотенциальные поверхности?
Могут ли силовые линии пересекаться? Если да, то где?
Могут ли эквипотенциальные поверхности пересекаться? Если да, то где?
Рассмотрите отпечатанную картинку. Определите на ней без каких-либо дополнительных вычислений точки, где напряжённость поля обращается в нуль.
На рис. 4 имеются точки А, В, С, в которых силовые линии претерпевают излом, а эквипотенциальные линии оказываются самопересекающимися. Что это за точки? Каковы их особенности? Чем они отличаются от других (регулярных) точек?
На рис. 4 в особых точках А, В, С силовые линии терпят излом, поворачиваясь на угол, близкий к прямому. Насколько этот угол отличается от прямого угла? Или он в точности равен прямому углу?
На приведённом ниже рисунке изображены силовые линии системы, состоящей из двух одноимённых зарядов. Силовые линии каждого из зарядов занимают определённую часть плоскости. Рассмотрим границу, разделяющую эти области (на рисунке это линия АВС). На достаточно больших расстояниях от зарядов эта поверхность становится конической. Найдите угол полураствора этой конической поверхности. Как его величина связана с величинами зарядов?
Работа 3 измерение ёмкости конденсатора
Цель работы: |
Измерить ёмкость конденсатора, найти ёмкость системы конденсаторов при их параллельном и последовательном соединении. Построить АЧХ RC цепи, |
Приборы и принадлежности: |
Конденсаторы, резистор, соединительные провода, звуковой генератор, вольтметр переменного тока. |
Введение
Если напряжение U на обкладках конденсатора ёмкостью С изменяется, то изменяется и его заряд q:
q = CU.
Пусть конденсатор подключён к источнику переменного напряжения. Тогда заряд конденсатора будет изменяться одновременно с изменением напряжения источника. Но изменение заряда конденсатора означает, что в цепи течёт электрический ток:
(1)
Заметим, что между обкладками конденсатора при этом никакие заряды не перемещаются, т.е. ток имеется лишь во внешней по отношению к конденсатору цепи. Возрастание напряжения между обкладками конденсатора приводит к увеличению его заряда, т.е. по цепи (вне конденсатора) должен пройти определённый заряд, необходимый для увеличения заряда конденсатора. Уменьшение напряжения между обкладками конденсатора приводит к его разряду, т.е. к изменению направления тока, который течёт в цепи.
Пусть напряжение изменяется по гармоническому закону, т.е.
U = U0 cos t.
Тогда ток через конденсатор, согласно (1):
(2)
Как видим, ток изменяется также по гармоническому закону, но фаза его отличается от фазы напряжения.
Амплитуда тока пропорциональна напряжению:
Мы можем назвать сопротивлением конденсатора отношение амплитуд напряжения и тока, аналогично тому, как это имеет место в цепях постоянного тока:
(3)
Важно заметить, что сопротивление конденсатора обратно пропорционально частоте.
Рис. 1
то сопротивление конденсатора будет значительно больше сопротивления резистора:
В этом случае наличие резистора никак не сказывается на величине полного сопротивления, и ток в цепи будет определяться выражением (2).
Наоборот, при высоких частотах, таких что:
сопротивление конденсатора будет ничтожно мало по сравнению с сопротивлением резистора, и ток в цепи будет определяться только этим резистором:
(4)
Таким образом, ток в цепи будет монотонно нарастать с ростом частоты, вплоть до максимального значения (4).
Строгое решение задачи об определении тока в цепи, содержащей резистор и конденсатор, дано в приложении к работе. Согласно этому решению ток I в цепи и, соответственно, напряжение UR на резисторе определяются следующими соотношениями:
(5)
В предельных случаях малых и больших частот (5) приводит к уже известным нам результатам.
