Порядок выполнения работы

У становка для исследования нелинейного элемента (Рис. 6) состоит из источника тока ИТ, амперметра А (входит в состав источника тока) и вольтметра V. Нелинейный элемент представляет собой лампу накаливания с рабочим напряжением 11-12В. Источник тока позволяет регулировать ток в цепи в диапазоне от 0А до 3А.

• Установите регулятором источника ток в цепи равный 0,1А. Измерьте напряжение U на лампе.

• Запишите значения тока и напряжения в таблицу 2.

• Увеличивая в каждом измерении ток на 0,1А и измеряя соответствующее значение напряжения U на лампе, записывайте ваши результаты в таблицу 2.

• Повторяйте измерения тока и напряжения до достижения напряжения U на лампе 6В.

• Для каждого значения тока и напряжения найдите соответствующее значение сопротивления лампы и запишите результаты в таблицу 2.

• По данным таблицы 2 постройте графики зависимости напряжения на лампе и сопротивления лампы от силы тока в ней.

Таблица 2

№ пп	I (А)	U (В)	R=U/I (Ом)
1	0	0
2	0,1
3	0,2
…

Контрольные вопросы

1. Почему для поддержания тока в замкнутой цепи недостаточно одного только электрического поля?

2. Какие силы называют сторонними?

3. Что такое ЭДС?

4. ЭДС и разность потенциалов измеряются в вольтах. В чём же различие этих физических величин?

5. Согласно (5) полезная мощность максимальна, когда R=R_внутр. Означает ли это, что источник тока лучше всего эксплуатировать в режиме, когда R~R_внутр?

6. Приняв глубину океана равной 4 километрам, найдите вызванную силой тяжести разность потенциалов между поверхностью океана и его дном. Означает ли наличие этой разности потенциалов, что от поверхности океана к его дну течёт электрический ток?

7. Спираль лампы с течением времени делается тоньше из-за испарения материала спирали лампы. Как это отражается на яркости свечения лампы?

8. Почему спираль лампочки накаливания перегорает по истечении определённого времени работы лампы и почему эта спираль перегорает чаще всего в момент включения тока в лампе?

Работа № 7 измерение величины постоянного магнитного поля

Цель работы:	определить горизонтальную составляющую индукции магнитного поля Земли; измерить индукцию магнитного поля постоянного магнита
Приборы и принадлежности:	тангенс - гальванометр, миллиамперметр, однополюсный переключатель, реостат, источник постоянного тока, короткий цилиндрический постоянный магнит.

Методика измерений и описание прибора

Рис. 1

Прямой и наиболее простой способ измерения магнитного поля – сравнение его с известным полем. Поле для сравнения в данной работе создаётся катушкой из нескольких витков медной проволоки. Ток, текущий по виткам катушки, порождает магнитное поле, которое в центре катушки направлено вдоль оси этой катушки. Если радиус катушки равен R, число витков в ней N, а ток I, то индукция В_к магнитного поля в центре катушки определяется следующим выражением:

(1)

Расположим катушку так, чтобы силовые линии искомого магнитного поля были параллельны плоскости катушки. Пусть ток, текущий по виткам катушки создаёт магнитное поле с индукцией В_к. Тогда силовые линии результирующего магнитного поля будут направлены под некоторым углом  к плоскости катушки, тангенс которого определяется отношением величин полей катушки В_к и искомого магнитного поля В_х:

(2)

Измерив  и зная поле катушки, находят В_х:

(3)

В данной работе определение магнитного поля производится при помощи прибора, называемого тангенс-гальванометром. Тангенс-гальванометр представляет собой катушку из нескольких витков медной проволоки, в центре которой расположена магнитная стрелка и круговая шкала с градусными делениями. Катушку располагают так, чтобы искомое магнитное поле было параллельно плоскости витков катушки. В этом случае стрелка также расположится параллельно этой плоскости. Если теперь в катушке включить ток, то к искомому полю В_х добавится поле катушки В_к, направленное перпендикулярно плоскости витков катушки. Поскольку направление магнитной стрелки всегда совпадает с направлением вектора индукции магнитного поля, то стрелка повернётся относительно своего первоначального направления и расположится вдоль направления результирующего магнитного поля, равного сумме полей В_х и В_к (Рис. 2). Измерив величину этого угла, и зная поле катушки, можно по (1) – (3) найти и поле В_х.

Рис. 2

Таким методом можно найти магнитное поле Земли (точнее говоря, составляющей этого поля параллельной поверхности Земли). При измерении магнитного поля Земли необходимо иметь в виду, что поле это очень слабое и поэтому ток в катушке тангенс–гальванометра тоже должен быть слабым. Кроме того, на величину и направление магнитного поля в помещении влияют различные стальные конструкции и элементы здания, в котором расположено это помещение. Так перекрытия зданий обычно выполнены из железобетона, потолочные балки обычно бывают металлическими; всё это приводит к весьма заметным искажениям локального магнитного поля.