МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса» (ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС»)

ФИЗИКА

Лабораторный практикум

по выполнению виртуальных лабораторных работ для студентов технологического, механико-радиотехнического факультетов и факультета сервиса различных форм обучения

В 4 частях

Часть 3 Электричество и магнетизм

ШАХТЫ ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС»

2011

УДК 537(076) ББК 22.33я73 Ф503

Рекомендован к внутривузовскому изданию редакционно-издательским советом ЮРГУЭС

Составители:

к.т.н., доцент кафедры «Физика»

С.В. Токарева

к.т.н., доцент кафедры «Физика»

А.В. Меркулова

д.ф.н., профессор кафедры «Физика»

Н.З. Алиева

к.ф-м.н., доцент кафедры «Физика»

И.Н. Даниленко

Рецензенты:

к.ф-м.н., доцент кафедры «Физика»

В.В. Коноваленко

к.т.н., доцент кафедры «Радиоэлектронные системы»

В.В. Воронин

Ф503 Физика : лабораторный практикум : в 4 ч. Ч. 3. Электричество и магнетизм / составители С.В. Токарева, А.В. Меркулова, Н.З . Алиева, И.Н. Даниленко. – Шахты : ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2011. – 73 с.

Практикум предназначен для подготовки студентов технологи-ческого, механико-радиотехнического факультетов и факультета сер-виса различных форм обучения для выполнения виртуальных лабора-торных работ по курсу общей физики (разделы «Электричество» и «Магнетизм»).

В лабораторном практикуме для каждой лабораторной работы приведены: краткая теория, описание модели физического процесса и методика проведения опыта, порядок выполнения лабораторной рабо-ты и рекомендации по обработке полученных результатов измерений.

УДК 537(076) ББК 22.33я73

Режим доступа к электронному аналогу печатного издания: http://www.libdb.sssu.ru

• ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса», 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие 4

Общие рекомендации 4

Лабораторная работа № 1

Движение заряженной частицы в электростатическом поле 7

Лабораторная работа № 2

Электрическое поле точечного заряда и электрического диполя 12

Лабораторная работа № 3

Законы Ома и Кирхгофа для цепи постоянного тока 18

Лабораторная работа № 4

Магнитное поле проводника и витка с током 23

Лабораторная работа № 5

Индукция магнитного поля 30

Лабораторная работа № 6

Свободные электромагнитные колебания 36

Лабораторная работа № 7

Вынужденные колебания в RLC-контуре 41

Лабораторная работа № 8

Исследование зависимости мощности

и КПД источника постоянного тока от внешней нагрузки 47

Лабораторная работа № 9

Теорема Остроградского Гаусса для электростатического поля

в вакууме 52

Лабораторная работа № 10

Закон Ома для неоднородного участка цепи 58

Лабораторная работа № 11

Определение удельного заряда частицы методом отклонения

в магнитном поле 63

Лабораторная работа № 12

Переходные процессы в цепях постоянного тока с конденсатором 68

Библиографический список 72

ПРЕДИСЛОВИЕ

Лабораторный практикум включает указания к выполнению виртуальных лабораторных работ по курсу общей физики по разде-лам «Электричество» и «Магнетизм». В лабораторных работах изу-чаются следующие законы и явления: законы движения заряженных частиц в электрическом поле, закон Кулона, законы Ома и Кирхгофа, закон Био – Савара – Лапласа, принцип суперпозиции магнитных по-лей, электромагнитные колебания.

Для каждой лабораторной работы приведены : краткая теория, описание модели физического процесса и методика проведения опы-та, порядок выполнения лабораторной работы, рекомендации по об-работке полученных результатов измерений и перечень контрольных вопросов.

Лабораторный практикум предназначен для подготовки студен-тов технологического, механико-радиотехнического факультетов и факультета сервиса различных форм обучения для выполнения вирту-альных лабораторных работ по курсу общей физики.

ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

После загрузки лабораторного практикума с диска необходимо дважды щёлкнуть левой кнопкой мыши, когда её маркер расположен над эмблемой сборника компьютерных моделей. После этого появит-ся начальная картинка, имеющая вид, представленный на рисунке 1.

Рис. 1. Начальная картинка

4

После этого необходимо дважды щёлкнуть левой кнопкой мы-ши, установив её маркер над названием раздела, в котором располо-жена данная модель. Для раздела «Электричество и магнетизм» вы увидите следующую картинку, представленную на рисунке 2.

Рис. 2. Выбор лабораторной работы в разделе «Электричество и магнетизм»

Чтобы увидеть дальнейшие пункты содержания данного разде-ла, надо щёлкать левой кнопкой мыши, установив её маркер на кноп-ку со стрелкой вниз, расположенную в правом нижнем углу внутрен-него окна.

Кнопки вверху картинки являются служебными. Предназначе-ние каждой проявляется, когда маркер мыши располагается над нею в течение 1-2 с (без нажатия кнопок мыши). Очень важной является кнопка с двумя вертикальными чертами « », которая служит для ос-тановки эксперимента, а рядом расположенные кнопки « » – для шага и «» – продолжения работы.

Прочитав надписи во внутреннем окне, установите маркер мы-ши над надписью требуемой компьютерной модели и дважды коротко нажмите левую кнопку мыши. В появившемся внутреннем окне свер-ху также расположены служебные кнопки. Кнопка с изображением страницы служит для вызова теоретических сведений. Перемещать

5

окна можно, зацепив (нажав и удерживая) мышью заголовок окна, который имеет синий фон. Для закрытия окна надо нажать мышью кнопку с крестом в верхнем правом углу данного окна.

Допуск к лабораторной работе

Допуск к лабораторной работе для каждого студента будет со-стоять из следующих процедур:

каждый студент предварительно оформляет свой персональ-ный конспект данной лабораторной работы, в который вхо-дят: полное название и цель работы, элементы краткой тео-рии, порядок выполнения работы и заготовки таблиц для за-писи результатов измерений;

в устной форме студент сообщает преподавателю порядок выполнения лабораторной работы в заданной последователь-ности;

преподаватель допускает студента к работе и ставит свою подпись в конспекте студента;

по окончании выполнения лабораторной работы преподава-тель проверяет правильность результатов измерений и ставит свою подпись.

Оформление конспекта лабораторных работ

Полностью оформленная и подготовленная к зачёту работа должна соответствовать следующим требованиям:

выполнение всех пунктов раздела «Обработка и анализ ре-зультатов измерений» (заполнены чернилами все таблицы, все графики построены карандашом);

для всех величин в таблицах должна быть записана соответ-ствующая единица измерений;

графики должны удовлетворять всем требованиям, приведён-ным ниже;

дополнительно должны быть представлены развёрнутые и подробные расчёты всех величин;

выписаны ответы; записаны выводы.

Требования к оформлению графиков

графики выполняются только на миллиметровой бумаге; на каждой оси равномерный масштаб;

на графике: оси декартовой системы координат, на концах оси – стрелки, индексы величин, единицы измерения, 10^N ;

6

под графиком полное название зависимости, можно в виде символов;

экспериментальные и теоретические точки показаны ярко; форма графика соответствует теоретической зависимости (не

ломаная).