10. Сделать выводы из полученных результатов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ИЗМЕРение ЭДС и ОПРЕДЕЛЕНИЕ

внутреннего сопротивления источника тока

Цель работы: Измерить ЭДС источника постоянного тока и рассчитать внутреннее сопротивление.

Оборудование: источник постоянного тока, амперметр, вольтметр, реостат, ключ, соединительные провода.

При разомкнутой цепи ЭДС источника равна напряжению на внешней цепи. В работе источник тока замкнут на вольтметр, сопротивление которого должно быть много больше внутреннего сопротивления источника тока. Так как сопротивление источника мало, то можно использовать школьный вольтметр со шкалой 0-6 В и сопротивлением R_В = 900 Ом. При этом отличие  от U не будет превышать десятых долей процента.

Внутреннее сопротивление источника тока можно определить, сняв показания амперметра и вольтметра при замкнутой цепи. Из закона Ома для полной цепи I = получаем = IR+Ir, где IR=U. Следовательно Ir =  - U. Получаем: r = .

Выполнение работы:

1. Определить цену наименьшего деления электроизмерительных приборов и записать в отчете.

2. Собрать цепь согласно изображенной схеме, взяв сопротивление реостата максимальным.

3. Измерить ЭДС источника тока.

4. После проверки цепи преподавателем замкнуть её ключом.

3. Измерить силу тока и напряжения 3 раза при разном сопротивлении реостата. Вычислить 3 значения внутреннего сопротивления источника тока. Определить среднее значение этого сопротивления.

3. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

 В	U1 B	I1 A	r1 Ом	U2 B	I2 A	r1 Ом	U3 B	I3 A	r3 Ом	rср Ом

7. Под таблицей записать вычисления. В конце отчета записать окончательные результаты работы.

Контрольные вопросы:

1.Почему показания вольтметра при разомкнутом ключе и замкнутом различны?

2.Как повысить точность измерения ЭДС источника тока?

Лабораторная работа № 6

Определение электроемкости конденсатора

Цель работы: приобретение практических навыков определения емкости конденсатора с помощью микроамперметра. Приобретение практических навыков определения индуктивности катушки с помощью вольтметра-амперметра.

Оборудование:

1. конденсаторы известной емкости;

2. конденсаторы неизвестной емкости;

3. микроамперметр на 100 мкА;

4. источник электропитания для практикума;

5. переключатель однополюсный;

6. соединительные провода.

Если заряжать конденсатор постоянной емкости до одного и того же напряжения, а затем разрядить через микроамперметр, то стрелка прибора всякий раз будет отклоняться на одно и тоже число делений.

Если же заряжать до этого же напряжения конденсатор другой емкости и затем разрядить через микроамперметр, то отклонение стрелки будет иным.

Имея конденсаторы разной емкости, можно убедиться, что отклонение стрелки индикатора «n» пропорционально емкости конденсатора, т.е. С = К·n.

Отсюда можно определить коэффициент пропорциональности.

Зная значение коэффициента и, проделав опыт с конденсатором неизвестной емкости, можно определить его емкость по отклонению стрелки прибора.

Выполнение работы.

1. Собрать электрическую цепь по схеме, изображенной на рис., включив в нее конденсатор известной емкости и однополюсной переключатель.

2. Установив на источнике постоянное напряжение (величину его указывает преподаватель), зарядить конденсатор. Для этого нужно соединить переключателем цепь с источником тока. Затем, сосредоточив внимание на стрелке прибора, быстрым движением переключатель замкнуть конденсатор на прибор и заметить по шкале максимальное число делений «п»(отброс) отклонения стрелки прибора.

Опыт повторить 3 раза, измерив отклонения стрелки n₁, n₂, n₃. Вычислить среднее отклонение стрелки для этого конденсатора:

n_1cр= и определить коэффициент пропорциональности К₁= .

3. Аналогично проделать опыт с конденсатором другой известной емкости и вычислить коэффициент пропорциональности К₂= .

4. По полученным данным вычислить среднее значение коэффициента пропорциональности, К_ср=

Результаты измерений записать в таблицу 1.

Таблица 1

№	Электроемкость С мкФ	Отклонение стрелки
		n1	n2	n3	nср
1
2

Под таблицей записать формулы для вычисления коэффициентов пропорциональности K₁, К₂, К_ср и сами вычисления их.

5. В измерительной цепи заменить конденсатор на конденсатор неизвестной емкости С_х и трижды определить, на сколько делений n₁, n₂, n₃ стрелка отклоняется в этом случае.

6. Вычислить среднее отклонение стрелки прибора:

n_хcр= .

7. Вычислить электроемкость конденсатора Сх по формуле: С_х= К_срn_хср

Результаты измерений и вычислений для конденсатора неизвестной емкости записать в таблицу 2.

Таблица 2

nх1	nх2	nх3	nхср	Сх мкФ

Контрольные вопросы:

1. От чего зависит электроемкость плоского конденсатора?

2. Каков физический смысл коэффициента пропорциональности?

Лабораторная работа № 7

ИЗМЕРение индуктивности катушки

по её сопротивлению переменному току

Цель работы: приобрести практические навыки определения индуктивности катушки с помощью вольтметра - амперметра.

Оборудование:

1. катушка дроссельная;

2. источник электропитания для практикума;

3. вольтметр переменного тока;

4. миллиамперметр переменного тока;

5. ключ;

6. соединительные провода.

Один из способов определения индуктивности катушки основан на том, что проволочная катушка, включенная в цепь переменного тока, кроме активного сопротивления R, определяемого материалом, размерами и температурой проволоки, создает дополнительное сопротивление X_l, называемое индуктивным. Числовое значение этого сопротивления пропорционально индуктивности L и частоте колебаний электрического тока v, т.е. X_l=2vL (1)

В случае, когда R мало в сравнении с X_l, то значением R можно пренебречь. Тогда L будет приближенно равно: L= (2)

По закону Ома: ^Х_L^{= (3)}

Следовательно, чтобы определить индуктивность катушки, необходимо измерить напряжение на зажимах катушки, силу тока в ней и знать частоту переменного тока. Частота v = 50 Гц.

Выполнение работы:

1. Соберите цепь по схеме, изображенной на рисунке. Для этого последовательно соедините катушку (большое число витков), миллиамперметр, ключ и источник переменного тока (зажимы источника электропитания с обозначением «~»). Параллельно катушке подключите вольтметр переменного тока.

3. После проверки электрической цепи преподавателем замкните ключом цепь и измерьте силу тока при трех разных напряжениях. Результаты измерений занесите в таблицу.

U, B
I, мА
Xl, kOm
L, мГн

4. Считая, что сопротивление катушки переменному току является чисто индуктивным X_l из-за малости ее активного сопротивления, вычислить три значения индуктивного сопротивления катушки Х_L1, X_l2 и X_L3, по формуле (3).

5. Используя формулу (2), вычислить три значения индуктивности катушки и определить среднее значение индуктивности,

L_ср = . Все вычисления записать под таблицей.

Контрольные вопросы:

1. Почему для постоянного тока катушка имеет малое сопротивление, а для переменного - большое?

2. Почему индуктивное сопротивление катушки возрастает при внесении в нее железного сердечника?

3. Как будет изменяться индуктивное сопротивление катушки, если увеличится частота переменного тока?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

Изучение резонанса в электрическом колебательном контуре

с помощью высокочастотного генератора

Цель работы:

1. Проследить за изменением напряжения в колебательном контуре при вынужденных колебаниях в нем вблизи резонанса и при резонансе в зависимости от частоты генератора и параметров контура.

2. Построить графики зависимости напряжения: а) от емкости колебательного контура при постоянной частоте генератора; б) от частоты генератора при постоянной емкости контура.

Оборудование: комплект приборов для изучения резонанса в электрическом колебательном контуре, вольтметр лабораторный до 6 В, диод на панели, соединительные провода.

Установка для работы состоит из блока питания 1 (рис. 1), высокочастотного генератора 2 и колебательного контура 3. При индуктивной связи между катушками колебательного контура и генератора в контуре возникают вынужденные электромагнитные колебания. Наличие их в контуре фиксируется показаниями вольтметра, подсоединенного к контуру.

Рис. 1

Для осуществления индуктивной связи катушку контура перемещением рычага 4 вправо вдвигают внутрь катушки генератора. Частоту колебаний генератора можно изменять ручкой 6 от 0,7 МГц до 1,4 МГц. С помощью ручки 5 можно изменять емкость контура, а следовательно, и частоту собственных колебаний контура.

Если частота колебаний генератора значительно отличается от собственной частоты контура, то показания вольтметра будут малы. По мере приближения частоты генератора к собственной частоте контура, эти показания будут возрастать, и при равенстве частот достигнут максимального значения.

Выполнение работы: