- •Лабораторные работы по физике Часть 1
- •2012 Оглавление
- •Работа 1. Измерение плотности твёрдого тела
- •Цель работы
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Приложение
- •Работа 2. Исследование равноускоренного движения
- •Цель работы
- •Машина Атвуда
- •Краткая теория
- •Задание
- •Порядок выполнения работы
- •Оценка погрешностей измерений
- •Контрольные вопросы
- •Работа 3. Исследование кинематики маятника Обербека
- •Цель работы
- •Описание экспериментальной установки
- •Краткая теория
- •Задание
- •Порядок выполнения работы.
- •Методика оценки погрешностей
- •Контрольные вопросы
- •Работа 5. Проверка второго закона Ньютона
- •Цель работы
- •Машина Атвуда
- •Краткая теория
- •Задание
- •Порядок выполнения работы
- •Оценка погрешностей измерений
- •Контрольные вопросы
- •Работа 9. Изучение динамики вращательного движения
- •Цель работы
- •Описание экспериментальной установки
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы.
- •Оценка погрешностей измерений
- •Контрольные вопросы
- •Работа 10. Изучение влияния момента инерции твёрдого тела на его вращение
- •Цель работы
- •Описание экспериментальной установки
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы.
- •Оценка погрешностей измерений
- •Контрольные вопросы
- •Работа 13. Исследование прецессии гироскопа
- •Цель работы
- •Краткая теория.
- •Описание экспериментальной установки
- •Подготовка установки к работе
- •Задания
- •Порядок выполнения задания 1
- •Порядок выполнения задания 2
- •Выключение установки
- •Оценка погрешностей измерений
- •Контрольные вопросы
- •Работа 17. Проверка теоремы Штейнера
- •Цель работы
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Оценка погрешностей измерений
- •Контрольные вопросы
- •Работа 46. Определение температурного коэффициента сопротивления металлов Цель работы
- •Приборы и принадлежности:
- •Краткая теория
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа 41. Определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли Цель работы
- •Приборы и принадлежности:
- •Краткая теория
- •Описание установки
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа 42. Определение удельного заряда электрона Цель работы
- •Приборы и принадлежности
- •Краткая теория
- •Описание установки
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа 51. Экспериментальная проверка закона полного тока Цель работы
- •Приборы и принадлежности:
- •Краткая теория
- •Описание установки
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа 45. Исследование цепи постоянного тока Цель работы
- •Приборы и принадлежности:
- •Краткая теория
- •Описание установки
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая литература
Описание установки
Основным элементом установки (рис. 2) является катушка (1), изготовленная из немагнитного материала.
На ней намотано Nвитков провода, средний радиус катушки равенR. Катушка устанавливается на подставке (6). На этой же подставке закреплен стол (2), перпендикулярный плоскости катушки и проходящий через ее центр (0). На столе размечают два контура обхода: контурIохватывает всеN витков катушки, а контурIIне охватывает витки катушки.
Контуры разделены на отрезки равной длины l = 3 см.
Катушка с помощью двухполюсного переключателя подключается к постоянному источнику напряжения. В ее цепь включен амперметр (5).
Маленькая катушка (4) изготовлена из немагнитного материала и для удобства использования имеет квадратную форму. Катушка замкнута на баллистический гальванометр (3).
Выполнение работы
Работа выполняется в два этапа. На первом этапе определяется коэффициент пропорциональности между напряженностью магнитного поля и углом отклонения светового пятна гальванометра, а на втором определяется циркуляция вектора напряженности вдоль двух контуров.
I этап. Определение коэффициента пропорциональности между значением напряженности и углом отклонения светового пятна гальванометра.
Выберем такую точку магнитного поля, в которой напряженность поля легко подсчитать по измеренной величине тока. Такой точкой является центр катушки. Напряженность поля в центре кругового тока определяется формулой
.
Число витков в нашей катушке равно N. Так как длина катушки мала по сравнению с ее радиусомR, то напряженность поля в центре катушки равна
. (10)
Установим малую катушку в центр большой так, чтобы плоскости обеих катушек совпали. В этом случае напряженность поля перпендикулярна плоскости малой катушки. Выполним опыты по измерению угла отклонения светового пятна гальванометра при включении (или выключении) питания большой катушки. Одновременно следует измерять силу тока в большой катушке. Так как , то с учетом формулы (10) можно записать
,
или
. (11)
Результат следует записать в таблицу.
Таблица 1
№ |
|
I |
R |
N |
К |
|
м |
А |
М |
|
А/м2 |
|
|
|
|
|
|
Выполнив расчет по формуле (11), можно определить коэффициент К.
II этап. Расчет циркуляции вектора напряженности.
Опыт выполняется следующим образом. В пределах отрезка большого контура (контурI) устанавливается маленькая катушка перпендикулярно линии отрезка. Подается питание на большую катушку и определяется величина и направление отклонения. Результаты записываются в таблицу 2. Если при включении питания световое пятно отклонилось вправо (или влево), то это направление следует принять за положительное. На следующем отрезке катушка устанавливается точно таким же образом. Она должна перемещаться так, чтобы новое ее положение было параллельно предыдущему. Если этого не соблюдать, то направление отклонения изменится и его можно ошибочно учесть как отрицательное. При переходе на очередной отрезок, перпендикулярный предыдущему, маленькая катушка поворачивается на угол 90и тем самым устанавливается перпендикулярно линиям обхода. В процессе опыта следует контролировать наличие тока в большой катушке.
Опыты повторяют для контура II. Результаты опытов заносятся в таблицу 3.
Таблица 2.
Опыты с контуром I
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2
Опыты с контуром II
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
На основании опытных данных нужно подсчитать следующую сумму для каждого контура:
.
Затем подсчитать сумму токов внутри контура
.
Величины идолжны быть равны (с учетом погрешностей измерений), что и подтверждает справедливость закона полного тока