МУ ЛР Электромагнетизм

МИНИСТЕРСТВО АГРАРНОЙ ПОЛИТИКИ И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ УКРАИНЫ ГОСУДАРСТВЕННОЕАГЕНТСТВОРЫБНОГОХОЗЯЙСТВАУКРАИНЫ

КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра высшей математики и физики

ФИЗИКА раздел «ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторных работ для студентов направлений:

6.040106 – Экология, охрана окружающей среды и сбалансированное природопользование

6.050503 – Машиностроение;

6.050702 – Электромеханика;

6.051701 – Пищевые технологии и инженерия;

6.090201 – Водные биоресурсы и аквакультура;

6.070104 – Морской и речной транспорт специальностей:

–Судовождение;

–Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики;

–Эксплуатация судовых энергетических установок

дневной и заочной формы обучения

Керчь, 2013 г.

УДК 530.1

Рецензент: Сиротюк В.Д., доктор педагогических наук, профессор, заведующий кафедрой теории и методики обучения физике и астрономии Национального педагогического университета имени М.П. Драгоманова

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры высшей математики и физики КГМТУ, протокол № 12 от 4 июля 2013 г.

Методические указания утверждены и рекомендованы к публикации на заседании методической комиссии Ф КГМТУ, протокол № 5 от 08 октября 2013 г.,

Методические указания рекомендованы к переутверждению на заседании кафедры высшей математики и физики КГМТУ, протокол № ____ от ___________ 20___ г.

Методические указания переутверждены на заседании методической комиссии Ф КГМТУ, протокол № ____ от _________ 20___ г. и

© Керченский государственный морской технологический университет, 2013 г.

2

ВВЕДЕНИЕ

Неотъемлемой частью курса "Физика" является физический практикум. Его главные задачи:

1)Научить применять теоретический материал к анализу конкретных физических ситуаций, экспериментально изучить основные закономерности, оценить порядки изучаемых величин, определить точность и достоверность полученных результатов.

2)Ознакомить с современной измерительной аппаратурой и принципом её действия; с основными принципами автоматизации и компьютеризации процессов сбора и обработки физической информации; с основными элементами техники безопасности при проведении экспериментальных исследований. Часть задач практикума (лабораторные работы) посвящены количественному изучению тех явлений, которые демонстрировались на лекциях в качественном эксперименте. Общее число задач практикума (лабораторных работ), которое должен выполнить студент в каждом семестре, определяется факультетом (кафедрой) в соответствии

сучебным планом и содержанием настоящей программы.

Цель лабораторной работы – научить студента применять на практике полученные знания, самостоятельно осуществлять расчеты и измерения и уметь их систематизировать, овладеть навыками работы с контрольно-измерительными приборами и лабораторным оборудованием.

Распределение часов лабораторных работ по специальностям.

Критерии оценивания лабораторных работ

Для оценивания знаний студентов по 100 бальной шкале отводится 50 балов на экзамен и 50 балов из которых 20 балов отведено выполнению лабораторных работ

В разделе «Электромагнетизм» включено 4 лабораторных работы. За выполнение лабораторной работы студент получает 2 бала На защиту лабораторной работы отводится еще 3 бала:

1 бал ставится если студент ответил только на один вопрос.

2 бала ставится если студент ответил не на все дополнительные вопросы. 3 бала студент получает за полное изложение теоретического материала и

ответы на все дополнительные вопросы.

4

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗПАСНОСТИ

ИНСТРУКЦИЯ ПО ОХРАНЕ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ №4 для студентов при проведении лабораторных работ и лабораторного

практикума по физике 1. Общие требования.

1.1.К проведению лабораторных работ и лабораторного практикума по физике допускаются студенты, прошедшие инструктаж по охране жизнедеятельности, медицинский осмотр, не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья и изучившие методические указания.

1.2.Студенты должны соблюдать правила поведения, расписание учебных занятий, установленные режимы труда и отдыха.

1.3.При проведении лабораторных работ и лабораторного практикума по физике возможно воздействие на студентов следующих опасных и вредных производственных факторов:

поражение электрическим током при работе с электроприборами; - термические ожоги при нагревании жидкостей и различных физических

тел;

- порезы рук при небрежном обращении с лабораторной посудой, и приборами из стекла;

возникновение пожара при неаккуратном обращении с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями.

1.4.Лаборатория физики должна быть укомплектована медицинской аптечкой с набором необходимых медикаментов и перевязочных средств,

1.5.При проведении лабораторных работ и лабораторного практикума по физике соблюдать правила пожарной безопасности, знать места расположения первичных средств пожаротушения. Лаборатория физики должна быть оснащена первичными средствами пожаротушения: огнетушителем углекислотным ОУ-3.

1.6.О каждом несчастном случае пострадавший или очевидец несчастного случая обязан немедленно сообщить преподавателю. При неисправности оборудования, приспособлений и инструмента прекратить работу и сообщить об этом преподавателю, зав.лабораториями.

1.7.В процессе работы студенты должны соблюдать порядок проведения лабораторных работ и лабораторного практикума, правила личной гигиены, содержать в чистоте рабочее место.

1.8.Студенты, допустившие невыполнение или нарушение инструкции по жизнедеятельности, привлекаются к ответственности и со всеми студентами проводится внеплановый инструктаж.

2. Требования безопасности перед началом работы

2.1.Внимательно изучить содержание и порядок проведения лабораторной работы или лабораторного практикума, а также безопасные приемы его выполнения.

2.2.Подготовить к работе рабочее место, убрать посторонние предметы. Приборы и оборудование разместить таким образом, чтобы исключить их падение

иопрокидывание.

5

2.3. Проверить исправность оборудования, приборов, целостность лабораторной посуды и приборов из стекла.

3. Требования безопасности во время работы

3.1.Точно выполнять все указания преподавателя при проведении лабораторной работы или лабораторного практикума, без его разрешения не выполнять самостоятельно никаких работ.

3.2.При работе со спиртовкой беречь одежду и волосы от воспламенения, не зажигать одну спиртовку от другой, не извлекать из горящей спиртовки горелку с фитилем, не задувать пламя спиртовки ртом, а гасить его, накрывая специальным колпачком.

3.3.При нагревании жидкости в пробирке или колбе использовать специальные держатели (штативы), отверстие пробирки или горлышко колбы не направлять на себя и на своих товарищей.

3.4.Во избежание ожогов, жидкость и другие физические тела нагревать не выше 60-70°С, не брать незащищенными руками.

3.5.Соблюдать осторожность при обращении с приборами из стекла и лабораторной посудой, не бросать, не ронять и не ударять их.

3.6.Следить за исправностью всех креплений в приборах и приспособлениях, не прикасаться и не наклоняться близко к вращающимся и движущимся частям машин и механизмов.

3.7.При сборке электрической схемы использовать провода с наконечниками, без видимых повреждений изоляции, избегать пересечений проводов, источник тока подключать в последнюю очередь.

3.8.Собранную электрическую схему включать под напряжение только после проверки ее преподавателем.

3.9.Не прикасаться к находящимся под напряжением элементам электрической цепи, к корпусам стационарного электрооборудования, к зажимам конденсаторов, не производить переключений в цепях до отключения источника тока.

3.10.Наличие напряжения в электрической цепи проверять только

приборами.

3.11.Не допускать предельных нагрузок измерительных приборов.

3.12.Не оставлять без надзора включенные электрические устройства и

приборы.

4. Требования безопасности по окончании работы.

4.1.Отключить источник тока. Разрядить конденсаторы с помощью изолированного проводника и разобрать электрическую схему.

4.2..Разборку установки для нагревания жидкости производить после ее

остывания.

4.3.Привести в порядок рабочее место, сдать преподавателю приборы, оборудование, материалы и тщательно вымыть руки с мылом.

5. Требования безопасности в аварийных ситуациях.

5.1.При обнаружении неисправности в работе электрических устройств, находящихся под напряжением, повышенном их нагревании, появлении искрения, запаха горелой изоляции, задымлении и т.д. немедленно отключить источник электропитания и сообщить об этом преподавателю.

6

5.2.В случае, если разбилась лабораторная посуда или приборы из стекла, не собирать их осколки незащищенными руками, а использовать для этой цели щетку и совок.

5.3.При разливе легковоспламеняющейся жидкости и ее загорании немедленно сообщить об этом преподавателю и по его указанию покинуть помещение.

5.4.При получении травмы сообщить об этом преподавателю, который немедленно должен оказать первую помощь пострадавшему и сообщить администрации кафедры, при необходимости помочь в отправке пострадавшего в ближайшее лечебное учреждение.

5.5.Оказание первой доврачебной помощи пострадавшему при ожогах огнём, паром, горячей водой: осторожно снять одежду, перевязать обожжённое место стерилизованным материалом. При ожогах кислотами, щёлочью, реактивами: промыть обожжённое место сильной струёй воды и наложить примочку из содового раствора.

5.6.Оказание первой доврачебной помощи пострадавшему при слабом кровотечении: закрыть рану стерильным материалом и плотно забинтовать. При артериальном кровотечении: наложить жгут или «закрутку» выше места раны поверх ткани одежды на время не более 1,5 (летом) или 2 часа (зимой).

5.7.Оказание первой доврачебной помощи при поражении электрическим

током:

-освободить пострадавшего от действия тока, отключив напряжение или оттащив его от проводов при помощи диэлектрических перчаток;

-при необходимости сделать ему пострадавшему искусственное дыхание и закрытый массаж сердца (после вдувания воздуха в лёгкие пострадавшему, 5-6 раз надавить на нижнюю треть грудной клетки; за 1 мин. производить 48-50 сжатий грудной клетки и 10-12 вдуваний воздуха в лёгкие).

5.8Об аварийной ситуации сообщить руководству кафедры для проведения расследования.

7

истинного значения величины в обе стороны, то есть могут менять величину и знак от опыта к опыту. Уменьшить влияние случайных погрешностей и оценить их величину можно за счет многократного повторения измерений.

Абсолютной погрешностью измерений называют разность между найденными на опыте и истинным значением физической величины:

Истинное значение измеряемой величины, как правило, не бывает известно (в этом случае терялся бы смысл проведения самих измерений), поэтому формулы (1) и (2) практически непригодны для реальных расчетов. Задачей обработки результатов измерений является определение если не истинного, то хотя бы приближенного к нему значения измеряемой величины, а также оценка погрешности такого приближения. Погрешности косвенных измерений определяются по погрешностям прямых, поэтому естественно начать с методики обработки последних.

1.2. Обработка результатов прямых измерений

Погрешности, возникающие при проведении прямых измерений, можно разделить на три класса: случайные погрешности, систематические погрешности и промахи.

Промахи возникают из-за грубых ошибок при проведении эксперимента и/или неисправности измерительной аппаратуры. Промахи должны быть своевременно выявлены и не должны участвовать в обработке результатов измерений.

Случайные погрешности слx выявляются при многократном измерении одной и той же величины одним и тем же прибором при неизменных условиях опыта. Если значение измеряемой величины меняется от опыта к опыту, то налицо случайная погрешность. Причина возникновения случайных погрешностей заключается в невозможности учета всех факторов, влияющих на результат эксперимента и/или с природой самой измеряемой величины (случайный, вероятный характер процессов)

Систематические погрешности связаны с несовершенством постановки опыта и условно делятся на два типа:

-приборные погрешности прx связанные с несовершенством

измерительной аппаратуры;

-погрешности округлении окрx связанные с несовершенством снятия

показаний приборов.

Вычисление каждого из этих типов погрешностей ведется по-разному, а

Замечание: Подходить к этой формуле необходимо "творчески": если значение измеряемой данными приборами величины не меняется от опыта к

9

опыту, то случайной погрешностью можно пренебречь (при расчете получится ноль); если какая-либо из погрешностей (или две) слx, прx, окрx на порядок (на практике в 4-5 раз больше остальных), то остальные погрешности можно не учитывать.

1.3 Оценка случайных погрешностей

Пусть в результате большого числа n измерений получены следующие значения измеряемой физической величины х:

х1 , х2 , . . . хn, (4)

Среднеарифметическое значение величины х равно:

Грубые оценки интервала, к которому принадлежит истинное значение х измеряемой величины, имеет вид:

Недостатком оценки (8) является отсутствие данных о степени ее надежности. В связи с этим с помощью теории вероятностей получены более строгие, чем (8) оценки погрешности измерений.

Пусть n измеренных значений величины x принадлежат интервалу

есть вероятность того, что истинное значение измеряемой величины х принадлежит интервалу. Поскольку n n , то вероятность р удовлетворяет условию

Гаусс предложил, что:

-ошибки разных знаков равновероятны;

-чем больше ошибка по абсолютной величине, тем меньше ее вероятность;

-число проделанных измерений n достаточно велико;

-ширина интервала (9) достаточно мала.

При выполнении этих условий, как показал Гаусс, вероятность р того, что истинное значение измеряемой величины принадлежит интервалуx x; x x , может быть оценена по формуле:

10