В.М.Клименко. Лабораторні роботи з електромагнетизму 71

Вступ до лабораторного практикуму з електрики 3

1.Магнітоелектричні прилади. 4

2. Електромагнітні прилади. 5

3. Електродинамічні прилади. 6

4. Теплова система 6

Розрахунки вимірювальних приладів 7

Гальванометр. 7

Балістичний гальванометр. 8

Амперметр. 9

Вольтметр. 10

Електромагнітна система 10

Ватметр. 11

Теплова система 11

Лабораторна робота № 22 13

Вивчення електростатичного поля 13

Мета роботи. 13

Прилади та обладнання 13

Коротка теорія 13

Хід виконання роботи 14

Методика обробки результатів вимірів 15

Контрольні питання 15

Лабораторна робота № 23 16

Вимірювання ємності конденсатора 16

Мета роботи. 16

Прилади та обладнання 16

Коротка теорія. 16

Хід виконання лабораторної роботи 17

Методика обробки результатів вимірів. 17

Контрольні питання 17

Лабораторна робота №21 19

Вивчення вольтметра та амперметра. Вимірювання опору провідника методом вольтметра та амперметра 19

Мета роботи. 19

Прилади та обладнання 19

Коротка теорія. 19

Хід виконання лабораторної роботи 21

Методика обробки результатів вимірів 22

Контрольні питання 22

Лабораторна робота № 24 23

ВИМІР ОПОРІВ ЗА ДОПОМОГОЮ МОСТА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ 23

Мета роботи. 23

Прилади та обладнання 23

Коротка теорія. 23

Хід виконання лабораторної роботи 24

Методика обробки результатів вимірювання 24

Контрольні питання 24

Лабораторна робота № 27 26

ГРАДУЮВАННЯ ТЕРМОПАРИ І ВИМІР КОЕФІЦІЄНТА ТЕРМОЕЛЕКТРОРУШІЙНОЇ СИЛИ 26

Мета роботи 26

Прилади та обладнання. 26

Коротка теорія. 26

Хід виконання лабораторної роботи 30

Методика обробки результатів вимірювання. 30

Контрольні питання 30

Лабораторна робота № 31 31

ВИЗНАЧЕННЯ СТАЛОЇ ТАНГЕНС-БУСОЛІ І ГОРИЗОНТАЛЬНОЇ СКЛАДОВОЇ НАПРУЖЕНОСТІ МАГНІТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛІ 31

Мета роботи. 31

Прилади та обладнання. 31

Коротка теорія. 31

Хід виконання лабораторної роботи 32

Методика обробки результатів вимірів 33

Контрольні питання 33

Лабораторна робота № 32 35

ВИМІРЮВАННЯ ПИТОМОГО ЗАРЯДУ ЕЛЕКТРОНА 35

Мета роботи 35

Прилади та обладнання 35

Коротка теорія. 35

Хід виконання лабораторної роботи 36

Методика обробки результатів вимірювання 37

Контрольні питання 37

Лабораторна робота № 34 38

ВИВЧЕННЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ КОРОТКОГО 38

СОЛЕНОЇДА 38

Мета роботи 38

Прилади та обладнання 38

Коротка теорія. 38

Хід виконання лабораторної роботи 39

Методика обробки результатів вимірів 40

Контрольні питання 41

Лабораторна робота № 36 42

ВИВЧЕННЯ ГАЛЬВАНОМЕТРА 42

Мета роботи 42

Прилади та обладнання. 42

Коротка теорія 42

Завдання 3. Визначення періоду вільних коливань рамки гальванометра. 47

Завдання 4. Визначення зовнішнього критичного опору гальванометра. 48

Методика обробки результатів вимірів 48

Контрольні питання 48

Лабораторна робота 45 49

ВИМУШЕНІ ЕЛЕКТРИЧНІ КОЛИВАННЯ І ПОСЛІДОВНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ РЕЗОНАНС 49

Мета роботи 49

Прилади та обладнання. 49

Коротка теорія. 49

Завдання 1. 51

Методика обробки результатів вимірів 51

Завдання 2 51

Контрольні питання 53

Додаток 54

Електростатичне поле 54

§ 1. Напруженість та потенціал електростатичного поля 54

1.Напруженість поля . Силові лінії 54

2. Потенціал поля. Еквіпотенціальні поверхні 55

3. Диференціальний звязок напруженості і потенціалу поля. 56

4. Інтегральний зв'язок напруженості та потенціалу поля. 57

5. Взаємне розташування силових ліній та еквіпотенціальних поверхонь 57

§ 2. Електроємність провідників 58

Ємність відокремленого провідника. 58

Взаємна електроємність. 58

Конденсатори 58

Плоский конденсатор. 59

Постійний струм 60

§ 3. Струм, сила струму, густина струму 60

Класична модель розрахунку густини струму 61

Закон Ома у диференціальній формі 61

Закон Ома в інтегральній формі 62

§ 4. Cтороннi сили, ЕРС 63

§ 5. Правила Кiрхгофа 64

Магнетизм 65

§ 6. Закон Бiо - Савара – Лапласа та його застосування 65

3.Магнітне поле соленоїда. 68

§ 7. Закон Ампера, сила Лоренця 69

§ 8. Визначення питомого заряду електрона 70

Вступ до лабораторного практикуму з електрики

Перед виконанням лабораторних робіт з електрики необхідно ознайомитися з описом роботи й літературою, що рекомендується. Під час виконання роботи треба бути уважним і строго дотримуватися правил техніки безпеки.

Виконуючи монтаж експериментальної установки, варто пам'ятати наступне:

1. Електрична схема монтується за допомогою сполучних провідників із наконечниками. Проводи повинні мати надійну ізоляцію.

2. Контакти в місцях з'єднання провідників повинні бути надійними.

3. Переплетіння навіть ізольованих провідників не допускається.

4. Електричне коло збирають від джерела струму, але підключати джерело струму потрібно в останню чергу й, у першу чергу, його відключають при розбиранні схеми.

5. Усі реостати, що вмикаються в коло, повинні бути встановлені на максимум опору.

6. Потенціометри встановлюються на нуль напруги, що подається у коло.

7. Усі ключі та комутатори при монтажі кола повинні бути розімкнуті.

8. Приступати до виконання роботи без перевірки схеми викладачем чи черговим лаборантом забороняється.

9. Електричне коло замикається тільки на час зняття показань приладів.

Для дотримання техніки безпеки при роботі з електричними схемами заборонено:

• умикати рубильники й вилки без дозволу викладача чи чергового лаборанта;

• робити переключення схем, що знаходяться під напругою;

• доторкатися до не ізольованих ділянок схеми;

• залишати без догляду схему, що знаходиться під напругою.

Електровимірювальні прилади

Для кількісного виміру електричних (q, I, U, ...) і магнітних (В, Ф, L, ...) величин у лабораторному практикумі застосовуються різні електровимірювальні прилади: гальванометри Г, амперметри А, вольтметри V і ін., а також комбінації цих приладів у різних вимірювальних схемах.

За принципом роботи прилади відносять до різних систем, які наведені у таблиці. Їх розподіляють за будовою рухомої та нерухомої частин.

1.Магнітоелектричні прилади.

Існують магнітоелектричні прилади з рухливою рамкою рухливим магнітом. Магнітоелектричний прилад з рухливою рамкою складається з постійного магніту із двома полюсними наконечниками і сталевого циліндра. .Алюмінієвий каркас, на який намотана котушка з тонкого дроту, може повертатися навколо нерухомого сталевоого циліндра. Один кінець дроту приєднаний до однієї спіральної пружини, а другий — до іншої пружини, через які в рамку підводиться вимірюваний струм. На осі кріпиться вказівна стрілка, що повертається разом з каркасом і рамкою. Коли вимірюваний струм пропускають через рамку, котушка зі струмом виявляється в магнітному полі і на неї починає діяти обертаючий момент. У той же час при повороті рамки створюється протидіючий момент за рахунок сил пружності, що виникають при закручуванні спіральних пружин. Рамка перестає повертатися, коли обертаючий момент врівноважується протидіючим моментом. Це відповідає визначеному показанню по шкалі приладу. Прилади магнітоелектричної системи мають лінійну шкалу.

Достоїнством приладів цієї системи є сталість їхньої чутливості у всьому діапазоні вимірів. Крім того, маючи власне сильне магнітне поле, ці прилади не підпадають під вплив зовнішніх магнітних полів.

Основні недоліки приладів магнітоелектричної системи наступні: складна конструкція, висока вартість, недостатня стійкість до перевантажень.