- •Московский государственный университет прикладной биотехнологии
- •Лабораторный практикум по физике
- •Введение
- •4Ая страница
- •Раздел I. Термодинамика. Молекулярно-кинетические явления переноса.
- •Определение показателя адиабаты методом клемана-дезорма
- •I.Описание установки.
- •II. Методика работы
- •III. Порядок выполнения работы
- •IV. Обработка результатов измерений
- •V. Вывод:
- •Контрольные вопросы
- •Определение коэффициента вязкости жидкости по методу стокса
- •I. Описание установки. Приборы и принадлежности.
- •II. Методика работы.
- •III. Порядок измерений и таблица результатов.
- •IV. Обработка результатов измерений.
- •V. Вывод:
- •Определение коэффициента вязкости воздуха капиллярным методом (методом Пуазейля)
- •I. Описание установки:
- •II. Методика работы.
- •III. Порядок измерений.
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Литература
- •Раздел II. Колебания. Волны.
- •Исследование затухающих и вынужденных колебаний
- •Упражнение 1
- •Порядок выполнения работы
- •Упражнение 2
- •I. Методика работы
- •II. Описание установки.
- •III. Порядок выполнения работы
- •IV. Обработка результатов измерений
- •V. Выводы к упражнению 2:
- •Лабораторная работа № 5 (1-11) определение скорости звука в твердых телах методом кундта
- •I. Описание установки.
- •II. Методика работы.
- •III. Порядок выполнения работы
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Вопросы для защиты в форме круглого стола
- •Раздел III. Электростатика. Постоянный ток
- •Лабораторная работа № 6 (2-4) определение емкости конденсатора баллистическим гальванометром
- •Упражнение 1.
- •III. Порядок выполнения работы
- •Упражнение 2.
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа № 7 (2-1) измерение сопротивлений при помощи моста уитстона
- •Из формулы сопротивления для однородного проводника
- •Или, в зависимости от знака х, наоборот:
- •III. Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Вопросы для защиты в форме круглого стола
- •Раздел IV. Электромагнетизм
- •Определение горизонтальной составляющей вектора индукции магнитного поля земли
- •I. Описание установки.
- •II. Методика работы.
- •III. Порядок выполнения работы
- •IV. Обработка результатов измерений
- •V. Вывод:
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 (2-15) определение кривой намагничиваия железа
- •I. Описание установки.
- •III. Порядок выполнения работы
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Вопросы для защиты в форме круглого стола
- •Раздел V. Волновая оптика
- •Изучение явления интерференции света от двух когерентных источников (опыт Юнга)
- •III. Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы.
- •Определение длин волн в спектре с помощью дифракционной решетки
- •I. Описание установки.
- •II. Методика работы.
- •III. Порядок выполнения работы
- •IV. Обработка результатов.
- •Контрольные вопросы
- •Изучение закона малюса
- •I. Описание установки.
- •II. Методика работы.
- •III. Порядок выполнения работы.
- •IV. Обработка результатов.
- •Контрольные вопросы
- •II. Методика работы.
- •Порядок выполнения работы
- •IV. Обработка результатов.
- •Контрольные вопросы.
- •Литература
- •Вопросы для защиты в форме круглого стола
- •Раздел VI. Квантовая оптика
- •Определение температуры нити накаливания с помощью яркостного пирометра
- •I. Описание установки.
- •II. Методика работы.
- •III. Порядок выполнения работы
- •IV. Обработка результатов.
- •Дополнительное задание.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 14 (3-19) изучение фотоэлемента с внешним фотоэффектом
- •I. Описание установки
- •II. Методика работы
- •III. Порядок выполнения работы
- •Снятие вольтамперной характеристики
- •Снятие световой характеристики
- •Дополнительное задание
- •Контрольные вопросы
- •Ознакомление с работой газового лазера
- •Контрольные вопросы.
- •Литература
- •Вопросы для защиты в форме круглого стола
- •Приложение I. Погрешности прямых и косвенных измерений
- •2.Абсолютная и относительная погрешности
- •3.Доверительные границы. Доверительная вероятность (коэффициент надежности)
- •4.Задача обработки результатов наблюдений
- •5. Систематические и случайные погрешности
- •6. Однократные и многократные измерения а. Однократные измерения
- •Б. Многократные измерения
- •В. Сложение погрешностей
- •7.Обработка результатов прямых многократных наблюдений
- •А. Порядок операций при обработке результатов прямых многократных измерений
- •Б. Пример обработки результатов прямых многократных измерений
- •8. Обработка результатов косвенных измерений
- •А. Метод частных дифференциалов
- •Б. Метод дифференциала логарифма
- •В. Порядок операций при обработке результатов косвенных измерений
- •2. Округление погрешностей
- •3. Правила построения графиков экспериментальных зависимостей
- •Вопросы для защиты в форме круглого стола
Определение горизонтальной составляющей вектора индукции магнитного поля земли
Цель работы: определить горизонтальную составляющую вектора индукции магнитного поля Земли с помощью тангенс-гальванометра.
I. Описание установки.
Для нахождения в данной работе применяют тангенс-гальванометр Гельмгольца (вид его сверху дан на рис. 8.1). Основными частями прибора являются:
1) плоская вертикально расположенная катушка, имеющая витков и радиус ;
2) компас, расположенный горизонтально в центре катушки.
3) амперметр;
4) магазин сопротивлений;
5) переключатель;
6) источник ЭДС.
Очевидно, что при отсутствии тока в катушке магнитная стрелка будет расположена вдоль магнитного меридиана (это положение показано на рис. 8.1 пунктиром).
Рис. 8.1. Схема тангенс-гальваноментра
Катушка тангенс-гальванометра представляет собой плоскую катушку Гельмгольца. (Генрих Людвиг Фердинанд Гельмгольц (1821-1894) – великий немецкий физик, математик, физиолог и психолог; работы по термодинамике, электромагнетизму, оптике и акустике связаны с его биофизическими исследования зрения, слуха и др.)
Чтобы провести измерения, пользуются электрической схемой, представленной на рис. 8.2.
Рис. 8.2. Электрическая принципиальная схема включения тангенс-гальванометра.
Здесь Е - источник питания, А - амперметр, G - тангенс-гальванометр, К - ключ, r - магазин сопротивлений, П - переключатель.
II. Методика работы.
Предположение, что Земля является большим постоянным магнитом, впервые высказал придворный врач английской королевы У. Гильберт (1544-1603). Земля имеет магнитное поле, по своей структуре напоминающее магнитное поле однородного магнитного шара (рис. 8.3).
Рис. 8.3.Условная схема образования магнитного поля Земли
В точке , расположенной в северном полушарии, линии векторавходят в поверхность Земли. Эту точку называют южным магнитным полюсом Земли. Соответствующую точку, находящуюся в южном полушарии, называют северным магнитным полюсом.
Направление не совпадает с осью вращения Земли, на которой находятся географические полюсыи. Угол, образованный магнитным и географическим меридианами, называютуглом склонения. Он различен для разных точек Земли и несколько меняется во времени (за счет нутации (изменения положения) оси вращения Земли и миграции магнитных полюсов).
Из рис. 8.3 на примере точки, расположенной в северном полушарии видно, что вектор магнитного поля Земли образует с поверхностью Земли угол , называемыйуглом наклонения. Соответственно этому вектор индукции раскладывают на две составляющие: – перпендикулярную к поверхности Земли и – параллельную поверхности Земли. Это имеет важное прикладное значение, так как стрелка компаса вращается в горизонтальной плоскости и реагирует только на.
Плоская катушка тангенс-гальванометра, содержащая витков, создает поле кольцевого тока. На основе формулы (IV.10) и принципа суперпозиции (IV.4) легко вывести, что величина индукции создаваемого катушкой поля:
, (8.1)
где – магнитная постоянная (в системе СИ= 4π10–7 Гн/м); – сила тока;– общее число витков катушки; – радиус катушки.
Если теперь через обмотку катушки пропускать ток, то на стрелку компаса будут действовать два взаимно перпендикулярных магнитных поля: горизонтальная составляющая магнитного поля Земли и поле , созданное током. Поэтому стрелка повернется и, поколебавшись, установится, в соответствии с принципом суперпозиции, в направлении вектора индукции результирующего магнитного поля:
, (8.2)
составляющего угол α с магнитным меридианом (см. рис. 8.1). Из соотношения катетов видно, что
. (8.3)
Тогда, с учетом формулы (8.1), для определения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли с помощью тангенс-гальванометра получаем следующую расчетную формулу:
, (8.4)
или
, (8.5)
где для удобства расчетов постоянную установки
(8.6)
рассчитывают один раз и используют при расчете каждого В0i.