- •Краткая теория
- •Приборы, используемые в лабораторных работах
- •Общие положения
- •Подготовка и порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение эквипотенциальных поверхностей и линий напряженности электростатического поля
- •Краткая теория
- •Теорема Остроградского-Гаусса
- •Точечный заряд
- •Бесконечно заряженная плоскость
- •Поле 2-х бесконечных заряженных пластин
- •Поле бесконечной заряженной нити
- •Описание метода исследования и установки
- •Порядок выполнения работы
- •Задание № 1
- •Задание № 2
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Измерение неизвестных емкостей при помощи баллистического гальванометра.
- •Краткая теория
- •Таким образом, электрическая емкость плоского конденсатора
- •Электрическая емкость цилиндрического конденсатора
- •Описание установки
- •Передняя панель лабораторного стенда в аудиториях № 311 и 315.
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 4.
- •Краткая теория
- •Тогда окончательно получаем
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Краткая теория
- •Передняя панель лабораторного стенда в аудиториях № 311 и 315.
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Передняя панель лабораторного стенда в аудиториях № 311 и 315.
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Краткая теория
- •Описание метода эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Краткая теория
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО РЫБОЛОВСТВУ
АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра физики
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
ПО КУРСУ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ
РАЗДЕЛЫ: «Электричество и магнетизм».
АСТРАХАНЬ
2004
Учебно-методические указания для лабораторных работ предназначены для студентов всех специальностей инженерно-технического профиля высших учебных заведений; содержит краткий теоретический материал, описание лабораторных работ, методические рекомендации для студентов по их выполнению, список литературы. - Астрахань, 2003. - с.
Составители:
Ассистент кафедры физики АГТУ Матросова О.Е.
Ассистент кафедры физики АГТУ Кушкин С.А.
Рецензенты:
Доктор технических наук, профессор АГУ Филин В.А.
Кандидат технических наук, доцент кафедры физики АГУ Хабаров П.С.
Кандидат физ.-мат. наук, доцент кафедры физики АГТУ Карибъянц В.Р.
Утверждено на заседании кафедры физики АГТУ: Протокол № 5 от 13 февраля 2004 г.
Астраханский государственный технический университет
Введение
Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ предназначены для студентов Астраханского государственного технического университета. Их содержанием являются описания 10 лабораторных работ, методические рекомендации для студентов по их выполнению, список литературы.
Методика проведения занятий по молекулярной физике и термодинамике предусматривает выполнение работы за одну пару. Деятельность студента на занятии, состоит из следующих действий:
1) допуск к занятию; 2) выполнение работы; 3) осуществление вычислений; 4) получение результата; 5) оформление письменного отчета.
Допуск к выполнению работы заключается в выяснении знаний студентами теоретического материала, понимания цели работы, знания экспериментальной установки. Подготовка студента к занятию состоит в том, что он внимательно читает все, что написано относительно данной работы в настоящем руководстве. После этого необходимо обратится к литературе, указанной в рекомендациях, чтобы подробнее ознакомится с теорией изучаемого явления и ответить на контрольные вопросы к работе. Затем надо ознакомится с приборами, установкой, употребляемыми в данной работе.
Для получения зачета студенту необходимо иметь письменный отчет о работе, который оформляется в лабораторной тетради. Письменный отчет должен содержать: название работы, перечень приборов и принадлежностей, теоретическое введение, описание установки и метода измерений, выполнение работы (начертить таблицы вычислений и измерений, заполнить их, провести вычисления искомой физической величины, посчитать погрешности, записать окончательный результат).
Основное назначение лабораторных работ - способствовать формированию у студентов глубоких и прочных знаний, развитию мышления, познавательной самостоятельности, интеллектуальных и практических умений и навыков, в том числе умений выполнять простые наблюдения, измерения и опыты, обращаться с приборами, анализировать результаты эксперимента, делать обобщения и выводы.
В пособие включены следующие виды заданий: 1) наблюдение и изучение физических явлений; 2) наблюдение и изучение свойств веществ; 3) измерения физических величин; 4) исследования зависимостей между физическими величинами; 5) изучение физических законов.
Уровень трудности лабораторных работ соответствует требованиям действующей программы.
Лабораторная работа № 0.
Вводное занятие по курсу общей физики.
Разделы электричество и магнетизм.
Цель работы: изучить работу электроизмерительных приборов и их классификацию.
Оборудование: мультиметр, осциллограф, магазин сопротивлений, соединительные провода.
Краткая теория
Средствами электрических измерений называются такие технические устройства, которые используются: для работы с электрическими цепями, для определения различных параметров схем, и имеющие нормированные метрологические свойства.
Следует различать виды средств электрических измерений:
Меры.
Электроизмерительные приборы.
Измерительные преобразователи.
Электроизмерительные установки.
Измерительные информационные системы.
Классификация электроизмерительных приборов.
1. По принципу действия и по виду входных и выходных величин:
Электрические-механические;
Электрические-электрические;
Тепловые-электрические.
2. По виду измерительной информации:
Аналоговые преобразователи;
Кодовые;
Модуляционные.
3. По принципу действия измерительного механизма:
- прибор магнитоэлектрической системы. Он основан на действии вращательного момента однородного поля неподвижного, постоянного магнита на контур с током. Угол отклонения указателя пропорционален току, протекающему через рамку. Приборы такой системы применяются в качестве вольтметров и амперметров постоянного тока.
- прибор электромагнитной системы. Основан на взаимодействии магнитного поля и тока, протекающего по обмотке неподвижной катушке с подвижным сердечником. Угол отклонения стрелки пропорционален квадрату силы тока, протекающего через катушку. Приборы этой системы могут применяться для измерения и переменного и постоянного тока.
прибор электродинамической системы. В таких приборах взаимодействуют токи, протекающие по двум катушкам, подвижной и неподвижной. Угол отклонения указателя прибора пропорционален произведению токов.
Все приведенные выше обозначения можно увидеть на передней панели электроизмерительного пробора. Кроме них встречаются значки, обозначающие основные характеристики прибора:
или
- горизонтальное рабочее положение прибора.
или
- вертикальное рабочее положение прибора.
- под углом к горизонту.
- прибор содержит экран
- прибор содержит выпрямитель
- пробойное напряжение корпуса
- прибор рассчитан на работу с постоянным током
- прибор рассчитан на работу с переменным током
- прибор рассчитан на работу с постоянным и
переменным током.
Маркировка.
Электроизмерительные приборы исключительно разнообразны по назначению, конструктивному оформлению, принципу действия и техническим характеристикам.
Внешний вид шкалы с нанесенными условными обозначениями согласно требованиям ГОСТа показан на рис. 0.1. Условные обозначения характеризуют прибор как электромагнитный типа ЭЗЗО на 10 А, класса точности 1,5, пригодный для переменного и постоянного тока на номинальную частоту 45—100 Гц и расширенную частоту до 300 Гц, рассчитан для работы в вертикальном положении, изоляция прибора испытана напряжением 2 кВ: амперметр изготовлен заводом ЗИП в 1971 году по ГОСТ 8711—60 и выпущен под № 00000. Таким образом, по условным обозначениям можно получить полное представление об основных технических характеристиках прибора.
При работе с электроизмерительными приборами необходимо знать их чувствительность и цену деления.
Чувствительностью (S) называется отношение углового или линейного перемещения указателя прибора d к вызвавшему это перемещение изменению измеряемой величины d.
.
Цена деления (С) это значение измеряемой величины, которое вызывает отклонение указателя на одно деление.
Точность прибора (класс точности) определяют как отношение абсолютной ошибки к предельному значению измеренной величины.
.
1 1
Класс точности обозначают: 1 , , .
Класс точности прибора означает, что основная приведенная погрешность в рабочем диапазоне шкалы, выраженная в процентах, не превышает в процентах значения, соответствующего классу точности прибора.
По точности измерения электроизмерительные приборы делятся на 8 классов точности: а) 0.05 б)0.1 в) 0.2 г) 0.5 д) 1 е) 1.5 ж) 2.5 з) 4
Класс точности прибора можно обнаружить на передней панели прибора.
Абсолютной погрешностью ΔU называется произведение предельного значения Uпред измеряемой величины на класс точности прибора γ.
.
Относительной погрешностью называется отношение абсолютной погрешности к результату.
.
Пример.
Многопредельный вольтметр, шкала которого имеет 75 делений (), рассчитан на измерение напряжения в пределах ():
1) 0÷3В 2) 0÷30В 3) 0÷300В.
Пусть при измерении двух различных напряжений стрелка отклонилась:
на одно деление (); 2) на 60 делений ().
Определить: а) чувствительность и цену деления;
б) абсолютную и относительную погрешность для предела 0÷300В ()
а) 0÷3В ().
Аналогично: 0÷30В С= 0,4 В/дел, S= 2,5 дел/B
0÷300В С= 4 В/дел, S= 0,25 дел/B
б) , , ,
U1=C. d1= 4.1=4 B. U2=C. d2=240 B.
( U= 3B, EU1=75%, EU2=1,25%)
Т.о. точность измерения тем выше, чем ближе значение измеряемой величины к пределу измерения прибора. Абсолютную погрешность можно уменьшить, переключив прибор на более низкий предел измерения.
Начинать измерения следует с наивысших пределов измерения прибора!