- •Министерство сельского хозяйства республики казахстан
- •Учебно-методический комплекс по физике для группы специальностей «технические науки и технологии»
- •Тема 1. Элементы кинематики
- •Тема 2. Динамика частиц
- •Тема 3. Принцип относительности в механике
- •Тема 4. Работа и энергия
- •Тема 5. Твердое тело в механике
- •Тема 6. Физика колебаний
- •Тема 7. Механические волны
- •Тема 8. Молекулярно - кинетическая теория идеальных газов
- •Тема 9. Статистические распределения
- •Тема 10. Основы термодинамики
- •Тема 11. Реальные газы. Явления переноса
- •Тема 12. Электростатика
- •Тема 13. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле
- •Тема 14. Постоянный электрический ток
- •Тема 15. Элементы физической электроники и твердого тела
- •Изучение движения тел по наклонной плоскости
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Изучение собственных колебаний пружинного маятника
- •Натуральный логарифм этого отношения называется логарифмическим декрементом затухания:
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение момента инерции тракторного шатуна
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок работы Упражнение 1. Определение момента инерции крестовины без муфт
- •Крестовины вместе с муфтами.
- •Контрольные вопросы
- •1. Напишите и сформулируйте основной закон динамики вращательного движения. Дать определения момента инерции, момента силы.
- •Определение момента инерции маятника максвелла
- •На маятник действуют две силы: сила тяжести ft, направленная вертикально вниз и сила упругости двух нитей 2т (рис.2).
- •Порядок работы
- •Определение момента инерции маятника
- •Контрольные вопросы
- •Определение коэффициента вязкости жидкости методом стокса
- •Порядок работы
- •Определение отношения удельных теплоемкостей газа методом адиабатического расширения
- •Контрольные вопросы
- •Изучение фазовых переходов первого рода
- •Экспериментальная установка
- •Проведение эксперимента
- •Обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Теория метода
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •1.2. Классификация приборов по принципу действия
- •1.3.Характеристики электроизмерительных приборов
- •1.4.Амперметры, вольтметры, гальванометры
- •1.5.Вспомогательные электрические приборы
- •2. Правила работы с электрическими схемами
- •Для соблюдения техники безопасности при работе с электрическими схемами следует:
- •3.Измерения и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение удельного сопротивления проводника
- •Контрольные вопросы
- •Определение сопротивления проводников с помощью мостиковой схемы
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Исследование процесса разряда конденсатора через сопротивление
- •Исследование свойств полупроводникового выпрямителя
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Градуировка термоэлемента и определение его удельной термоэлектродвижущей силы
- •Теория метода
- •Порядок работы
- •Задачи для аудиторных занятий
- •О т в е т ы к задачам
- •Задания для самостоятельной работы студентов
- •Механика
- •42. При каких условиях сохраняется импульс механической системы….
- •Колебания и волны
- •Молекулярная физика и термодинамика
- •Электростатика
- •Электрический ток
- •2. Некоторые астрономические величны
Порядок работы
1. Собрать схему 2.
Установить на магазине сопротивление по указанию преподавателя.
Замкнуть на короткое время ключ и подобрать на реохорде такое положение движка, при котором гальванометра установится на нуль. Отсчитать длины l1 и l2 по шкале реохорда.
Повторить измерение при других значениях сопротивления магазина.
5. Рассчитать неизвестное сопротивление по формуле (5):
Заменить первое сопротивление вторым и рассчитать его таким же способом.
Соедините оба проводника последовательно, а затем параллельно и вычислить их общее сопротивление. Используя найденные значения сопротивлений первого и второго проводников, рассчитать по формулам R = R1+ R2, их общее сопротивление и сравнить с найденными значениями в опыте.
Все данные занести в таблицу.
Таблица
Rх |
№ |
Rм, Ом |
l1, см |
l2, см |
Rx, Ом |
<Rx>, Ом |
DRx, Ом |
<DRx> Ом |
Rтеор |
Rх1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
| ||||
3 |
|
|
|
|
| ||||
Rх2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
| ||||
3 |
|
|
|
|
| ||||
Rпосл |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
| ||||
3 |
|
|
|
|
| ||||
Rпар |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
| ||||
3 |
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
Что такое ток? Сила тока? Плотность тока?
В каких единицах измеряется сила тока, плотность тока?
Записать законы Ома для участка цепи, замкнутой цепи, неоднородного участка и в дифференциальной форме.
Объяснить принцип действия мостиковой схемы.
Записать законы Кирхгофа для узла, контура.
Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 30
Исследование процесса разряда конденсатора через сопротивление
Ц е л ь р а б о т ы: определение постоянной времени цепи.
П р и б о р ы: экспериментальная установка.
Т е о р и я м е т о д а
Всякий, даже “мгновенный” процесс на самом деле длится некоторое время, хотя быть может и очень короткое. Изучение переходных процессов, т.е. установление того или иного явления стационарного течения процессов, позволяет часто глубже вскрыть природу и ход самого явления, понять его, а следовательно и использовать на практике. В области электрических явлений особый интерес представляют переходные процессы при заряде и разряде конденсатора.
Зарядка конденсатора начинается с момента присоединения конденсатора к источнику постоянного тока (схема 1) и длится до момента полного заряда конденсатора т.е. до возникновения разности потенциалов на пластинах конденсатора равной э.д.с. источника. При этом, очевидно, на конденсаторе появится напряжение U, направленное противоположно э.д.с. источника e1. Рост напряжения на конденсаторе по мере накопления зарядов на его обкладках вызывает уменьшение зарядного тока, определяемого формулой
т.к. действующее значение напряжения, равное в каждый момент разности e- U убывает.
В момент полного заряда конден-
сатора, когдаU станет равным e,
действующее напряжение окажется
равным нулю и тогда ток заряда
прекратится. Теоретически это
наступит через бесконечно боль-
Схема I. шое время, а практически, если конденсатор заряжается через малое сопротивление, почти мгновенно. Такое убывание тока от максимального до нуля наблюдается при разряде конденсатора, так как ток пропорционален изменению заряда в единицу времени (1), величина заряда пропорциональна емкости конденсатораdq =с dU, то (2)
По закону Ома (3)
Тогда из уравнений (2) и (3) получим
или (4)
Формула (4) показывает, что относительный спад напряжения на конденсаторе пропорционален протекшему времени и обратно пропорционален произведениюR× с. Следовательно, спад напряжения на конденсаторе происходит тем медленнее, чем больше R и чем больше с, составляющие разрядную цепь. Важным параметром, характеризующим цепь из последовательно соединенных сопротивлений и емкости, является произведение R× с, которое называется постоянной времени цепи. Если взять интегралы от обеих частей уравнения
(5)
знак «минус» указывает на убыль напряжения, то можно определить закон изменения тока при разряде конденсатора
;
;
С учетом того, что e = I0R, I =
имеем I==I
где I - сила тока к моменту времени, Iо - максимальная сила тока при R - сопротивление, с - емкость, t - время, е - основание натурального логарифма.
Обозначим Rс = - постоянная времени цепи. Если=t, то
I=I == 0,37I
Постоянная времени цепи показывает, что через Rс секунд сила тока убывает в 2,7 раза, или составляет от максимального значения 0,37Iо (рис. 1).
Взадачу настоящей работы входит:
изменение силы разрядного тока через различные промежутки времени.
Определение по этой кривой постоянной времени и сравнение t
полученной величины с результатом
расчета по формуле =Rс
рис.1
П о р я д о к р а б о т ы
1. Собрать схему 2.
секундомер
Схема 2.
В нее входит конденсатор с, большое сопротивление R, которое определяет величину начального зарядного тока, микроамперметр, ключ К и источник e. При работе с электрическими конденсаторами в несколько десятков или сотен микрофарад можно применять стрелочные приборы типа М-24 на 50-100 мкА, при очень больших применяется зеркальный гальванометр.
2. Записать максимальное отклонение стрелки гальванометра nо в делениях. Оно пропорционально току заряда конденсатора Iо, величина которого определяется только э.д.с. источника тока и зарядным сопротивлением R.
3. Нажать кнопку ключа и не отпускать, одновременно с этим включается секундомер и в процессе разряда конденсатора записать значения амперметра спустя 3с, 6с, 9с, 12с и т.д.
4. Опыт повторить 3 раза.
Показания записать в таблицу:
Таблица
t |
0 |
3 |
6 |
9 |
12 |
15 |
18 |
21 |
24 |
27 |
30 |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. По полученным данным построить график, выражающий
зависимость: I= f (t)
6. Определить по графику величину постоянной времени цепи соответствующую моменту времени, при которомI = 0,37Iо пользуясь методом, приведенным на рис. 1 .
7.Сравнить найденную величину с вычисленной по формуле:
К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы
1. Что такое электроемкость и единицы ее измерения?
2. Что представляет собой простейший конденсатор? Записать емкость
плоского, сферического и цилиндрического конденсаторов
3. Емкость конденсатора с многослойным диэлектриком.
4. Каков физический смысл постоянной времени цепи?
5. Получить закон изменения тока при разряде конденсатора.
Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 31