- •Лабораторная работа № 5-2 исследование зависимости индуктивности соленоида от числа его витков
- •1.Теоретическая часть
- •1.1. Основные величины и соотношения теории электрического тока
- •1.2. Явление электромагнитной индукции и самоиндукции
- •1.3. Катушка индуктивности в цепи переменного тока
- •1.3.1. Активное сопротивление в цепи переменного тока
- •1.3.2. Индуктивность в цепи переменного тока
- •1.3.3. L и r в цепи переменного тока
- •1.4. Индуктивность соленоида.
- •2.Экспериментальная часть
- •2.1. Цель работы
- •2.3. Порядок проведения измерений.
- •2.4. Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Литература
Министерство образования и науки, молодёжи и спорта Украины
Одесская национальная морская академия
Кафедра физики и химии
Лабораторная работа № 5-2
Исследование зависимости индуктивности соленоида от числа его витков
УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОМУ ПРАКТИКУМУ
Составили: В.И. Михайленко,
А.А.Горюк,
Ф.А.Птащенко
Утверждено на заседании кафедры,
протокол № 2 от 29 сентября 2011 г.
Одесса – 2011
Лабораторная работа № 5-2 исследование зависимости индуктивности соленоида от числа его витков
1.Теоретическая часть
1.1. Основные величины и соотношения теории электрического тока
Для понимания данной лабораторной работы необходимо иметь элементарные знания из теории электрического тока, которые приведены ниже.
Электрический ток – это упорядоченное (направленное) движение заряженных микрочастиц. Направление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов (ток в металлах обусловлен движением электронов, и его направление противоположно направлению движения электронов).
Сила тока I численно равняется заряду, который проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени
, |
(1*) |
или , если ток постоянный. Единица измерения силы тока – ампер: .
Потенциал – энергетическая характеристика поля. Потенциал в данной точке поля численно равняется потенциальной энергии единичного заряда, помещенного в эту точку:
. |
(2*) |
(Потенциал поля в данной точке не зависит от величины пробного заряда – при увеличении заряда увеличивается также его потенциальная энергия, а отношение остается постоянным). Потенциал измеряется в вольтах: . Один вольт – потенциал такой точки поля, в которой заряд имеет потенциальную энергию .
Если поместить заряд в электрическое поле, то под действием поля заряд будет двигаться, а поле будет выполнять работу. При этом разность потенциалов между двумя точками численно равняется работе электростатических сил по перемещению единичного заряда с одной точки в другую.
. |
(3*) |
Для того чтобы в замкнутой цепи протекал электрический ток, необходим источник ЭДС. ЭДС (электродвижущая сила) численно равняется работе сторонних сил (не электростатического происхождения) по перемещению единичного заряда по всей цепи:
|
(4*) |
Рис.1
Электрическое напряжение U численно равняется полной работе, которую выполняют как сторонние, так и электростатические силы по перемещению единичного положительного заряда на некотором участке цепи:
. |
(5*) |
Если на участке цепи источник ЭДС отсутствует, то .
Соотношение между силой тока и напряжением устанавливает закон Ома.
Закон Ома для однородного участка цепи: сила тока на некотором участке цепи пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению
. |
(6*) |
Электрическое сопротивление – величина, которая характеризует противодействие проводника или электрической цепи протеканию тока. Сопротивление измеряется в Омах, . Сопротивление проводника можно определить через его параметры:
.
Здесь – длина проводника, – площадь его поперечного перереза, – удельное сопротивление материала проводника (он численно равняется сопротивлению проводника единичной длины с единичной площадью перереза, по обыкновению измеряется в или Ом×м).
Закон Ома для неоднородного участка цепи:
|
|
(он вытекает из определения напряжения (5*) и закона Ома (6*)).
Закон Ома для полной цепи (рис.1):
. |
|
Здесь – ЭДС, – внешнее сопротивление, – внутреннее сопротивление источника ЭДС (у любого источника ЭДС, например, батарейки есть электрическое сопротивление ).
Конденсатор – система двух проводников (двух обкладок), между которыми находится диэлектрик. Обкладки конденсатора заряжают одинаковыми по модулю и противоположными по знаку зарядами.
Электроемкость конденсатора численно равняется заряду, который необходимо сообщить конденсатору, чтобы изменить напряжение между его обкладками на единицу (на 1В)
, |
(7*) |
где – заряд каждой из обкладок, а– разность потенциалов между обкладками. Электроемкость измеряется в фарадах:.