- •Глава II. Электрические свойства
- •2.1. Построение эквипотенциальных и силовых линий электростатического поля
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •2.2 Измерение электрических сопротивлений мостиком Уитстона
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •2.3 Изучение явления термоэлектронной эмиссии и определение работы выхода электрона
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •Значения температуры вольфрамового катода
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •2.4 Определение электроемкости конденсатора при помощи милликулонметра.
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •2.5 Определение электроемкости конденсатора мостом Сотти
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •2.6. Резонанс напряжения
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •2.7 Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли при помощи тангенс-буссоли
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •2.8. Снятие кривой намагничивания ферромагнетика
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •2.9 Определение удельного заряда электрона
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •2.10 Изучение вакуумного диода и определение удельного заряда электрона
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •2.11 Снятие кривой намагничивания и петли гистерезиса с помощью осциллографа
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •Часть 1. Снятие кривой намагничивания
- •Часть 2. Снятие петли гистерезиса и определение потерь на перемагничивание.
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •2.12. Градуировка амперметра и вольтметра
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •I часть. Градуировка амперметра.
- •II часть. Расширение границ измерения амперметра.
- •III часть. Градуировка вольтметра.
- •IV часть. Расширение границ измерения вольтметра.
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •2.13. Измерение мощности переменного тока и сдвига фаз между током и напряжением
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •I часть. Измерение характеристик электрического тока.
- •II часть. Исследование зависимости cos от величины индуктивного сопротивления цепи.
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •2.14. Изучение работы электронно-лучевого осциллографа
- •I. Теоретическое введение
- •Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний. Фигуры Лиссажу.
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •Часть I. Определение амплитудного и действующего переменного напряжения.
- •Часть II. Измерение частоты периодического сигнала.
- •Часть III. Измерение сдвига фаз сигналов по осциллограмме.
- •Часть IV. Измерение сдвига фаз сигналов с помощью фигур Лиссажу.
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
II. Приборы и принадлежности
Выпрямитель.
Реостат.
Милливеберометр.
Лабораторный стенд, включающий в себя:
- амперметр,
- ферромагнетик тороидальной формы,
- две катушки индуктивности,
- реле, изменяющее направление тока,
- выключатели.
III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
Электрическая схема установки представлена на рис.1.
Исследуемый образец ферромагнетика выполнен в виде тороида из углеродистой стали сечением S=4,7 см2, на которой намотаны две обмотки. Первичная (намагничивающая) L1 с плотностью намотки n=500 1/м (500 витков на метр), через ключ К2 и реостат R подключена к выпрямителю. Ток в обмотке L1 регулируется как реостатом, так и ступенчатым потенциометром выпрямителя, а измеряется амперметром, расположенным на передней панели установки.
Вторичная (измерительная) обмотка имеет число витков N = 5. Её выводы (на схеме L2) через ключ К1 подключены к милливеберометру mWВ. Если замкнуть ключ К2, то по первичной обмотке потечет ток I1, который в тороиде создает магнитное поле с индукцией .
Ключом К3 можно за короткий промежуток времени изменить направление тока I1 на противоположное. Тогда на противоположное изменится и направление вектора магнитной индукции . Следовательно, изменится на противоположный и знак у магнитного потока, величина же его останется неизменной:. Изменение магнитного потока при этом будет равно:
(8)
Это изменение магнитного потока, согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, на концах вторичной обмотки L2 вызовет ЭДС индукции, среднее значение которой можно определить по формуле:
(9)
C учетом (8) формула (9) примет вид:
(10)
Величина ψ=NФ называется потокосцеплением, формула (8) для потокосцепления запишется следующим образом:
(11)
Тогда (10) можно переписать:
(12)
В соответствии с формулой (5) поток магнитной индукции для тороида сечением S запишется:
Ф=ВS (13)
Подставим (13) в (10), получим:
(14)
Приравняв правые части (12) и (14) получим:
(15)
И, решив последнее выражение относительно , получим
(16)
Таким образом, знаяN и S, и измерив с помощью милливеберометра , по формуле (16) можно вычислить.
IV. Выполнение работы
1. Включить в розетки шнуры питания выпрямителя и стенда.
2. Ключом К2 замкнуть первичную цепь обмотки тороида.
3. Реостатом R и ступенчатым потенциометром выпрямителя установить первоначальное значение силы тока I1 (см. таблицу 1).
4. Ключом К1 замкнуть вторичную цепь тороида (подключить милливеберометр). В графу ψ1 таблицы 1 записать показания милливеберометра.
5 . Включить ключ КЗ . При этом специальное реле изменит направление тока I1 на противоположное. Отметить максимальное отклонение стрелки милливеберометра ψ2 и выключить КЗ. ψ2 записать в таблицу 1.
6. Перевести ключ К1 в первоначальное положение.
7. Повторить измерения, следуя пунктам 2-6, для токов, указанных в таблице, строго соблюдая порядок включения и выключения ключей К1, К2, КЗ.
8. Найти Вб и записать в соответствующую графу таблицы 1.
9. По формуле Нi=nIi посчитать напряженность для каждого значения тока Ii и результаты записать в таблицу.
10. По формуле (16) найти для каждого измерения.
11. Для каждой пары значений В и Н определить магнитную проницаемость μ. Так как В=μμ0H (где μ0 = 4π · 10-7 Гн/м - магнитная постоянная), то магнитная проницаемость . Результаты записать в таблицу 1.
12. По данным таблицы 1 построить графики зависимостей:
B=f(H) и μ=f(H).
Таблица 1
Ii, А |
Нi=nIi, А/м |
Ψ1, мВб |
Ψ2, мВб |
∆ψ, Вб |
В, Тл |
µ |
0,3 |
|
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|
|
|
|
0,6 |
|
|
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|