000000315551

ББК 22.33я73 П69

Рецензенты: д-р физ.-мат. наук, проф. А. Г. Шеин, канд. физ.-мат. наук, доц. кафедры А. П. Евдокимов

Печатается по решению библиотечно-издательского совета университета

П69 Практикум по электричеству : Учебное пособие / Б. Н. Сипливый, В. К. Михайлов, В. В. Подгорный П. И. Поленичкин. Волгоград: Издательство Волгоградского государственного университета, 1998. 216 с.

ISBN 5-85534-158-5

В пособии дается систематическое изложение лабораторного курса «Практикум по электричеству» в рамках университетской программы курса «Электричество». Книга включает в себя описания лабораторных работ, содержащих теоретическое введение с изложением физического принципа изучаемого явления или метода измерения, краткий вывод и строгое обоснование основных рабочих формул с указанием границ их применимости, описание экспериментальной установки, программу работы и методические рекомендации по обработке результатов, список контрольных вопросов и рекомендованной для самостоятельного изучения литературы. Теоретические введения ко многим работам даются достаточно подробно, в форме конспективного изложения основных разделов лекций, поэтому данное пособие может оказаться полезным при подготовке студентов к экзамену по теоретическому курсу.

Книга предназначена для студентов всех специальностей физического факультета, проходящих лабораторный курс по электричеству и может также служить справочным пособием при изучении курсов специализаций в лабораториях физического факультета.

Издательство Волгоградского государственного университета, 1998

1.2.Меры безопасности и правила выполнения лабораторных работ ..19

1.2.1.Меры безопасности при выполнении лабораторных работ

..................................................................................................................20

1.2.2. Допуск к лабораторной работе

..................................................................................................................21

1.2.3. Завершение лабораторной работы

...................................................................................................................22

Глава 2. ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ .............................

2.1. Измерение постоянных токов, напряжений и ЭДС

(Лабораторная работа №1) ...........................................................

2.1.1. Понятие об измерении

...............................................................

2.1.2. Измерение тока

..........................................................................

2.1.3. Измерение напряжения .............................................................

2.1.4. Определение параметров источника ЭДС

................................

2.1.5. Программа работы и обработка результатов

............................

2.1.6. Контрольные вопросы и задания

..............................................

2.1.7. Литература .................................................................................

2.2. Электронно-лучевая трубка (Лабораторная работа №2) ..............

2.2.1. Устройство и принцип работы электронно-лучевой трубки

.....

2.2.2. Оборудование ............................................................................

2.2.3. Программа работы ....................................................................

2.2.3.1. Подготовка к измерениям

...................................................

2.2.3.2. Измерения

...........................................................................

2.2.4. Контрольные вопросы

...............................................................

2.2.5. Литература .................................................................................

2.3. Электронный осциллограф (Лабораторная работа №3) ...............

2.3.1. Назначение осциллографа

.........................................................

2.3.2. Блок-схема осциллографа С1-65А

............................................

2.3.2.1. Входной делитель и усилитель канала Y

............................

2.3.2.2. Генератор развертки

............................................................

2.3.2.3. Блок синхронизации

............................................................

стр.

2.3.2.4. Усилитель канала X

...........................................................

2.3.2.5. Калибратор

.........................................................................

2.3.2.6. Некоторые технические характеристики осцил-

лографа ....

2.3.3. Описание органов управления .................................................

2.3.3.1. Органы управления ЭЛТ

....................................................

2.3.3.2. Органы управления канала Y

............................................

2.3.3.3. Органы управления синхронизацией

.................................

2.3.3.4. Органы управления разверткой

.........................................

2.3.3.5. Органы управления калибратором

....................................

2.3.4.Программа работы ...................................................................

2.3.4.1.Подготовка осциллографа к работе

...................................

2.3.4.2. Включение осциллографа

..................................................

2.3.4.3. Измерения с калибратором

................................................

2.3.4.4. Измерения параметров синусоидального напря-

жения ......

2.3.4.5. Измерения параметров импульсного сигнала

...................

2.3.4.6. Представление результатов

...............................................

2.3.5. Контрольные вопросы ..............................................................

2.3.6. Литература ...............................................................................

Глава3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА .............

3.1.Передача энергии по линии постоянного тока

(Лабораторная работа №4) ..........................................................

3.1.1.Эффективность передачи энергии ...........................................

3.1.2.Распределение напряжения в линии ........................................

3.1.3.Экспериментальная установка .................................................

3.1.4.Программа работы ...................................................................

3.1.5.Контрольные вопросы и задания .............................................

3.1.6.Литература ................................................................................

3.2.Исследование цепи постоянного тока

(Лабораторная работа №5) ..........................................................

3.2.1.Методы расчета электрических цепей

.....................................

3.2.1.1. Правила Кирхгофа

.............................................................

3.2.1.2. Метод узловых потенциалов

..............................................

3.2.1.3. Метод контурных токов

.....................................................

3.2.2. Программа работы ...................................................................

3.2.2.1. Экспериментальная установка

...........................................

3.2.2.2. Расчет цепи

.........................................................................

3.2.2.3. Измерения

..........................................................................

3.2.3.Контрольные вопросы и задания

3.2.4.Литература ............................................................................................................................

Глава 4. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ................................................................

4.1. Компенсационные измерения (Лабораторная работа №6) .........

стр.

4.1.1.Метод измерений .....................................................................

4.1.2.Установка .................................................................................

4.1.3.Программа работы и обработка результатов

............................

4.1.4.Контрольные вопросы и задания

...............................................

4.1.5.Литература .................................................................................

4.2.Измерение сопротивлений, емкостей и индуктивностей мостовым ме-

тодом (Лабораторная работа №7) ...................................................

4.2.1.Мост постоянного тока

..............................................................

4.2.1.1. Идея метода

.........................................................................

4.2.1.2. Измерение сопротивлений резисторов

................................

4.2.2. Мост переменного тока

..............................................................

4.2.2.1. Баланс моста на переменном токе

.......................................

4.2.2.2. Изменение емкостей конденсаторов

....................................

4.2.2.3. Измерение индуктивностей катушек

...................................

4.2.3.Контрольные вопросы и задания

...............................................

4.2.4.Литература .................................................................................

4.3.Баллистический гальванометр (Лабораторная работа №8) ..........

4.3.1.Теория баллистического гальванометра и методы измере-

ний ..

4.3.1.1. Гальванометры

.....................................................................

4.3.1.2. Устройство баллистического гальванометра

.......................

4.3.1.3. Принцип работы баллистического гальванометра

..............

4.3.1.4. Определение емкости конденсатора

....................................

4.3.1.5. Определение взаимной индуктивности

................................

4.3.1.6. Измерение магнитного поля

................................................

4.3.1.7. Бесконтактное измерение тока

.............................................

4.3.2. Программа работы

.....................................................................

4.3.2.1. Измерение емкости конденсатора

........................................

4.3.2.2. Измерение взаимной индуктивности

...................................

4.3.2.3. Измерение магнитного поля

................................................

4.3.3.Контрольные вопросы и задания

...............................................

4.3.4.Литература .................................................................................

Глава 5. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ПОСТОЯННЫХ ТОКОВ ......................

5.1. Определение горизонтальной составляющей магнитного поля

Земли (Лабораторная работа №9) ..................................................

5.1.1.Введение

.....................................................................................

5.1.2.Установка и метод

......................................................................

5.1.3.Программа работы и обработка результатов

.............................

5.1.4.Контрольные вопросы и задания

...............................................

5.1.5.Литература

..................................................................................

5.2.Исследование механического взаимодействия контуров с токами

(Лабораторная работа № 10) ..........................................................

стр.

5.2.1.Теоретические сведения

.............................................................

5.2.2.Экспериментальная установка

...................................................

5.2.3.Измерения ..................................................................................

5.2.4.Обработка результатов

...............................................................

5.2.5.Контрольные вопросы и задания

...............................................

5.2.6.Литература.

.................................................................................

Глава 6. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

6.1.Собственные колебания в контуре (Лабораторная работа № 11) .

6.1.1.Колебательный контур

...............................................................

6.1.2.Лабораторная установка

............................................................

6.1.3.Программа работы

.....................................................................

6.1.4.Обработка результатов

..............................................................

6.1.5.Контрольные вопросы и задания

...............................................

6.1.6.Литература .................................................................................

6.2.Релаксационные колебания (Лабораторная работа № 12) ............

6.2.1.Теоретические сведения

.............................................................

6.2.1.1. Понятие о релаксационных колебани-

ях...............................

6.2.1.2. Релаксационный генератор

..................................................

6.2.1.3. Газоразрядная лампа как автоматический ключ

генератора

6.2.1.4. Параметры и условия возбуждения релаксацион-

ных

колебаний ..............................................................................

6.2.2.Программа измерений

...............................................................

6.2.3.Контрольные вопросы

................................................................

6.2.4.Литература .................................................................................

Глава 7. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ГАРМОНИЧЕСКОГО ТОКА ......

7.1.Частотные характеристики колебательного контура

(Лабораторная работа №13) ..........................................................

7.1.1.Теоретические сведения

.............................................................

7.1.1.1. Колебательный контур

.........................................................

7.1.1.2. Последовательный колебательный контур. Резо-

нанс

напряжений ...........................................................................

7.1.1.3. Параллельный колебательный контур. Резонанс

токов .......

7.1.2.Лабораторная установка

.............................................................

7.1.3.Программа работы

.....................................................................

7.1.3.1. Измерения

............................................................................

7.1.3.2. Обработка результатов

.........................................................

7.1.4.Контрольные вопросы и задания

...............................................

7.1.5.Литература

..................................................................................

7.2.Определение параметров конденсаторов и катушек с помощью вольтметра переменного тока (Лабораторная работа №14) ..........

7.2.1.Теоретические сведения

.............................................................

стр. 7.2.1.1. Определение параметров катушек и конденсато-

ров ............

7.2.2.Лабораторная установка

.............................................................

7.2.3.Программа работы и обработка результатов

.............................

7.2.3.1. Измерение параметров неизвестного импеданса

.................

7.2.3.2. Обработка результатов

.........................................................

7.2.4. Контрольные вопросы и задания

................................................

7.2.5. Литература

..................................................................................

Глава 8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНСТАНТ И

ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ ....................................................

8.1. Определение удельного заряда электрона

(Лабораторная работа №15) ................................................................

8.1.1.Идея метода ...............................................................................

8.1.2.Движение электрона в скрещенных полях

...............................

8.1.2.1. Плоский диод

.......................................................................

8.1.2.2. Цилиндрический диод

.........................................................

8.1.3.Причины уменьшения точности метода

....................................

8.1.4.Схема установки ........................................................................

8.1.5.Программа работы

.....................................................................

8.1.5.l. Измерения

.............................................................................

8.1.5.2. Обработка результатов

........................................................

8.1.6.Контрольные вопросы и задания

...............................................

8.1.7.Литература .................................................................................

8.2.Изучение свойств ферромагнетиков (Лабораторная работа № 16)

8.2.1.Введение ....................................................................................

8.2.1.1. Намагничивание вещества

..................................................

8.2.1.2. Магнитное поле в веществе и вектор Н

..............................

8.2.1.3. Связь между векторами М, В и Н у диа- и пара-

магнетиков

8.2.2. Основные характеристики ферромагнетиков

............................

8.2.2.1. Кривая намагничивания

......................................................

8.2.2.2. Магнитная проницаемость

...................................................

8.2.2.3. Намагничивание замкнутых и разомкнутых об-

разцов .......

8.2.2.4. Гистерезис

............................................................................

8.2.2.5.Потери энергии при перемагничивании ферромагнетика

8.2.3.Измерение характеристик ферромагнитного материала с помощью пермеаметра Капселя ..................................................

8.2.3.1. Устройство прибора

.............................................................

8.2.3.2. Принцип работы

...................................................................

8.2.3.3. Программа измерений

..........................................................

8.2.3.4. Обработка результатов

.........................................................

8.2.4. Измерение параметров динамических петель гистерезиса с

помощью осциллографа .............................................................

стр.

8.2.4.1. Метод

....................................................................................

8.2.4.2. Программа измерений

..........................................................

8.2.4.3. Обработка результатов

.........................................................

8.2.5. Контрольные вопросы и задания

...............................................

8.2.6. Литература

..................................................................................

8.3. Измерение диэлектрической проницаемости

(Лабораторная работа №17) .................................................................

8.3.1. Основные понятия

......................................................................

8.3.1.1. Поляризация диэлектриков

..................................................

8.3.1.2. Диэлектрическая проницаемость

.........................................

8.3.1.3. Диэлектрические потери

......................................................

8.3.2. Метод измерения

........................................................................

8.3.2.1. Идея метода

.........................................................................

8.3.2.2. Особенности

........................................................................

8.3.3.Образцы и приборы

8.3.4.Программа работы ......................................................................................................................................

8.3.4.1. Калибровка осциллографа по входу X

...............................

8.3.4.2. Измерение суммарной входной емкости Сy и ди-

электри-