Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физика. Лабораторный практикум
.pdf
51
11. Опустите резервуар с исследуемым газом в холодную воду. Подождите
до тех пор, пока давление перестанет изменяться.
12. Переведите поршень в положение, соответствующее 70 мл.
13. Опустите установку в горячую воду. Подождите до тех пор, пока дав-
ление газа перестанет изменяться.
14. Верните поршень в исходное положение (30 мл.)
15. Опустите установку в холодную воду. Подождите до тех пор, пока дав-
ление газа перестанет изменяться. Нажмите кнопку «стоп» для остановки
процесса регистрации данных.
16. Для перехода к экрану обработки нажмите кнопку «обработка».
17. На экране представлен график процесса в координатах (V,P).
18. Опираясь на полученный график, рассчитайте работу, совершенную га-
зом в ходе циклического процесса.
19. Чтобы сравнить теоретически полученные данные с эксперименталь-
ными, нажмите «далее».
20. В верхней части экрана представлена работа, совершенная газом в ходе
циклического процесса.
21. Повторите опыт два раза.
22. Сделайте вывод о проделанной работе.
Контрольные вопросы
1. Какой процесс называется циклическим?
2. Проанализируете методику исследования.
3. Как находится КПД?
Тема 5. Электромагнитные явления
Лабораторная работа № 19. Исследование мостика Уинстона
Цель работы: исследование зависимость силы тока, идущего через
гальванометр в мостике Уинстона, от сопротивлений резисторов.
52
Оборудование: наборная панель, реостат сопротивлением 10 кОм, ре-
зисторы сопротивлением 1кОм, 2,2 кОм и 4,7 кОм, источник питания,
мультиметр, соединительные провода, кусок миллиметровки, ножницы,
скотч.
Краткая теория
В технике часто используются так называемые балластные схемы. Одной
их таких схем является мостик Уинстона, состоящий из четырех резисторов, соединенных ромбом. К одной диагонали ромба подключается источник питания, а к другой - гальванометр.
Ход работы:
Часть 1.
1. На корпус реостата с помощью скотча необходимо наклеить кусок
миллиметровки поверх шкалы, нанесенной на корпусе.
2. Подключить мультиметр в режиме измерения сопротивления к
центральному и одному из крайних выводов реостата. Запомните, к каким
выводам подключать мультиметр, чтобы знать сопротивление какого плеча реостата, у вас отмечено на шкале.
3. Вращая ручку реостата и снимая показания с мультиметра, про-
градуировать реостат (нанести шкалу, указывающую сопротивление
реостата при данном положении его ручки). В результате должна получиться шкала, аналогичная той, что вы заклеили, но более точная (с
большим числом делений). Чем точнее вы сделаете шкалу, тем лучше.
В конце работы вы должны аккуратно отклеить свою шкалу и сдать
вместе с работой.
4. Собрать мостик Уинстона по схеме, указанной выше. В качестве
постоянных резисторов R1 и R2 выбрать любые два их трех имеющих-
53
ся. В отчете не забудьте указать значения сопротивлений резисторов
R1 и R2, и сопротивление какого ребра реостата (правого или левого)
было измерено.
5. ПРОВЕРИТЬ СХЕМУ!!!
6. Включить источник (большая зеленая кнопка в левом нижнем уг-
лу). Включить мультиметр в режиме измерения постоянного тока на пределе 20 мА.
7 Поворачивая ручку реостата, снять зависимость силы тока через
гальванометр от сопротивления одного из плеч реостата. Должно быть
не менее 15 точек. Обращайте внимание на знак силы тока. Положительное значение означает, что ток течет через мультиметр от плюса к минусу,
а отрицательное – в обратную сторону.
8 Постройте график полученной зависимости. Сделайте выводы о
характере/виде зависимости.
Часть 2.
9 Соберите мостики Уинстона для всех возможных вариантов постоянных сопротивлений R1 и R2 (в зависимости от того, какие два резистора
из трех выбрать и в какое ребро каждый из них поместить). Для каждого варианта схемы определите сопротивления плеч реостата, при которых ток через мультиметр равен нулю.
10 Занесите все данные в отчет в виде табл. 16:
Таблица 16
Rл – сопротивление левого плеча реостата, а Rп – сопротивление правого плеча реостата (в соответствии со схемой).
54
11 По полученным данным определите условия, при которых ток через
гальванометр в мостике Уинстона равен нулю (Подсказка: рассмотрите
отношения сопротивлений в ребрах ромба).
Лабораторная работа №20. Определение электрического заряда
одновалентного иона водорода
Цель: научиться определять величину электрический заряд иона атомар-
ного водорода.
Приборы и оборудования: стеклянный стакан со слабым раствором соля-
ной кислоты, пробирка градуированная, источник постоянного тока, миллиамперметр, соединительные провода, 2 электрода, секундомер.
Краткая теория
При пропускании электрического тока через раствор соляной кислоты у
катода выделяется водород, а у анода – хлор. Газообразный водород можно
собрать в градуированную пробирку и измерить его объем V при нормальном давлении. По значению объема можно найти число N молекул водорода.
При одинаковых значениях давления и температуры объем прямо пропорционален числу молекул газа. Поэтому отношение числа молекул в одном
моле газа к числу молекул в другом количестве газа равно отношению
объема одного моля газа к объему этого газа:
.
Отсюда число N молекул водорода в объеме V, измеренное в кубических
сантиметрах, равно:
55
. (30)
Так как молекула водорода образуется из двух атомов водорода, то чис-
ло ионов водорода в два раза больше числа молекул водорода. Поэтому заряд одного иона водорода равен:
(31)
Ход работы
1. Заполните градуированную пробирку слабым раствором соляной ки-
слоты до верхнего края, переверните вверх дном, опустите в стакан со слабым раствором кислоты.
2. Введите внутрь пробирки конец проводника без изоляции (катод «-»).
Конец второго проводника (анод «+») опустите в раствор соляной кислоты
вне пробирки.
3. Включите источник тока. Регулируя напряжение на выходе источника
тока, установите силу тока в цепи 50-100 мА и включите секундомер.
4. Наблюдайте за выделением газообразного водорода в пробирке и под-
держивайте силу тока в цепи неизменной. При достижении значения объема водорода в пробирке около 5 остановите секундомер и определите
время электролиза.
5. По формуле (30) найдите число молекул водорода в пробирке. По измеренным значениям силы тока I в цепи, времени t электролиза и найденного значения числа N молекул водорода вычислите заряд иона атомарного водорода по формуле (31).
56
V,
N
I, A
t, c
,Кл
6. Результаты вычислений и измерений занесите в табл. 17. Сравните по-
лученный результат с табличным значением элементарного электрического заряда и сделайте вывод.
Таблица 17
Контрольные вопросы
1. Какой газ выделяется на катоде (аноде) при пропускании электрическо-
го тока через раствора соляной кислоты?
2. Как можно найти число N молекул водорода?
3. Во сколько раз число ионов водорода больше числа молекул водорода
и почему?
Лабораторная работа №21. «Исследование магнитного поля тока»
Цель: изучение влияния магнитного поля тока на магнитную стрелку.
Оборудование: постоянный магнит, индикатор магнитного поля, со-
пряженный с компьютером, магнитная стрелка, проводник, источник постоянного тока, провод.
Краткая теория
Магнитное поле - особая форма существования материи. Свойства
магнитного поля:
1. Порождается движущимися зарядами (электрическим током) или пе-
ременным электрическим полем;
2. Обнаруживается по действию на электрический ток или магнитную
стрелку.
57
Опыты показывают, что магнитное поле производит на контур с то-
ком и магнитную стрелку ориентирующее действие, вынуждая их устанавливаться в определенном направлении.
Ход работы:
Задание №1. Изучение влияния магнитного поля постоянного магнита на
магнитную стрелку.
1. Проведите различные опыты с магнитом и магнитной стрелкой и за-
пишите свои наблюдения.
Задание №2. Наблюдение влияния магнитного поля прямого тока на маг-
нитную стрелку.
1. Под горизонтально расположенным проводником поместите магнит-
ную стрелку.
2. Включите проводник в цепь источника тока.
3. Замкните цепь и пронаблюдайте за поведением магнитной стрелки.
4. Разомкните цепь и пронаблюдайте за поведением магнитной стрелки.
5. Повторите опыт при размещении магнитной стрелки над проводником.
6. Введите магнитную стрелку при условии изогнутого провода.
7. Проанализируйте наблюдения и напишите вывод.
Задание №3. Магнитное поле катушки с током.
1. Сверните длинный проводник в кольцо.
2. Внутрь кольца поместите магнитную стрелку на острие.
3. При включении тока стрелка незначительно изменяет своѐ положе-
ние.
4. Пронаблюдайте и напишите вывод по наблюдениям.
5. Тот же самый длинный проводник сверните в кольцо так, чтобы полу-
чилось 2-3 витка.
58
6. После включения источника тока стрелка значительно изменяет своѐ
положение.
7. Напишите вывод по наблюдениям.
8. Увеличьте количество витков внутри и вне и рассмотрите, как будет
вести себя магнитная стрелка.
9. Напишите вывод по наблюдениям.
Контрольные вопросы
1. Дайте характеристику свойств магнитного поля?
2. Как влияет постоянный магнит на магнитную стрелку?
3. Как ведет себя магнитное поле кругового витка с током?
4. Проанализируйте ваши исследования.
Лабораторная работа №22. Определение индуктивности катушки
в цепи переменного тока
Цель: определение индуктивность катушки в цепи переменного тока.
Оборудование: катушка дроссельная, источник переменного тока, муль-
тиметр, цифровой вольтметр, соединительные провода.
Краткая теория
Катушка индуктивности — винтовая, спиральная или винтоспираль-
ная катушка из свѐрнутого изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ѐмкости и малом активном сопротивлении. Такая система способна накапливать магнитную
энергию при протекании электрического тока.
Катушка индуктивности в электрической цепи хорошо проводит постоянный ток и в то же время оказывает сопротивление переменному току,
поскольку при изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции,
59
№
п/п
Напряжение
цепи
U, В
Сила тока
цепи
I, А
Полное сопро-
тивление
Z, Ом
Индуктивность
катушки
L, Гн
Средняя
индуктив-
ность
Lср, Гн 1
2
препятствующая этому изменению: , где — индуктивность катушки, — циклическая частота протекающего тока. Соответственно, чем
больше частота тока, протекающего через катушку, тем больше еѐ сопротивление.
При протекании тока катушка запасает энергию, равную работе, которую необходимо совершить для установления текущего тока . Величи-
на этой энергии равна .
При изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, значе-
ние которой
Ход работы:
1. Начертите в тетрадях табл. 18:
Таблица 18
2. Замкните ключ, установите с помощью регулятора напряжения источ-
ника тока напряжение на вольтметре, например, 7В и определите силу тока
I.
3. Подставив полученные значения, вычислите полное сопротивление Z.
4. Подставьте значение полного сопротивления Z и вычислите индуктив-
ность катушки L.
60
5. Повторите измерения при других значениях напряжения, например: 5В,
10В.
6. Вычислите среднюю индуктивность катушки Lср.
7. Полученные данные занесите в таблицу.
8. Сделайте вывод.
Контрольные вопросы
1. От чего зависит индуктивность катушки?
2. Как изменится индуктивность катушки, если увеличить (уменьшить)
частоту переменного тока?
3. Почему для постоянного тока катушки имеют малое сопротивление, а
для переменного – большое?
Лабораторная работа №23
Изучение явления электромагнитной индукции
Цель: выявление условий возникновения электромагнитной индук-
ции.
Оборудование: полосовой магнит, гальванометр, 2 катушки, провода,
источник тока, ферритовый сердечник.
Краткая теория
Электромагнитная индукция (э.д.с) — явление возникновения элек-
трического тока в проводнике, движущемся в магнитном поле. Майкл Фарадей в 1831 году обнаружил, что электродвижущая сила, возникающая в
замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения
магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Величина э.д.с. не зависит от того, что является причиной изменения потока
— изменение самого магнитного поля или движение контура (или его час-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]