- •Глава II. Электрические свойства
- •2.1. Построение эквипотенциальных и силовых линий электростатического поля.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.2 Измерение электрических сопротивлений мостиком Уитстона.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.3 Изучение явления термоэлектронной эмиссии и определение работы выхода электрона.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы:
- •2.4 Определение электроемкости конденсатора при помощи милликулонметра.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.5 Определение электроемкости конденсатора мостом Сотти.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.6. Резонанс напряжения.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.7 Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли при помощи тангенс-буссоли.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы:
- •2.8. Снятие кривой намагничивания ферромагнетика.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.9 Определение удельного заряда электрона.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы:
- •2.10 Изучение вакуумного диода и определение удельного заряда электрона.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы:
- •2.11 Снятие кривой намагничивания и петли гистерезиса с помощью осциллографа.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •Упражнение 1 Снятие кривой намагничивания
- •Упражнение 2. Снятие петли гистерезиса и определение потерь на перемагничивание
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.12. Градуировка амперметра и вольтметра.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •I часть.
- •II часть
- •III часть
- •IV часть
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.13. Измерение мощности переменного тока и сдвига фаз между током и напряжением.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •I часть.
- •II часть
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.14. Изучение работы электронно-лучевого осциллографа.
- •I. Теоретическое введение.
- •Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний. Фигуры Лиссажу.
- •I I. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •Часть I. Определение амплитудного и действующего переменного напряжения.
- •Часть II Измерение частоты периодического сигнала.
- •Часть III Измерение сдвига фаз сигналов по осциллограмме.
- •Часть IV Измерение сдвига фаз сигналов с помощью фигур Лиссажу.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
IV. Содержание отчета.
Отчет по работе составляется в произвольной форме и должен содержать:
-
Краткое описание работы.
-
Результаты измерений.
-
Таблицу с экспериментальными и расчетными данными.
-
Графики B=f(H) и μ=f(H).
-
Выводы.
V. Контрольные вопросы.
-
Что такое магнитное поле? Какими величинами оно характеризуется?
-
Поясните физический смысл величин ,.
-
Запишите закон Био-Савара- Лапласа.
-
Что такое магнитный поток?
-
Сформулируйте теорему Гаусса для магнитного поля.
-
Выведите формулы для определения магнитной индукции соленоида и тороида.
-
Что называется намагниченностью магнетика ? магнитной проницаемостью μ? восприимчивостью χ?
-
Назовите виды магнетиков. Укажите их основные отличия.
-
Какова природа намагничивания ферромагнетиков.
-
катушка помещена в однородное магнитное поле индукцией В = 5 мТл так, что ось катушки составляет угол α = 600 с вектором магнитной индукции. Радиус катушки R = 20 см. На сколько нужно изменить число витков катушки, чтобы магнитный поток через нее увеличился на ΔФ = 0,1 Вб?
-
Соленоид длиной 0,5м содержит 1000 витков. Определите магнитную индукцию поля внутри соленоида, если сопротивление его обмотки 120 Ом, а напряжение на ее концах 60 В.
-
Определите магнитный поток сквозь площадь поперечного сечения катушки со стальным сердечником, имеющей на каждом сантиметре 8 витков. Радиус соленоида 2 см, сила тока в нем 2А.
-
Внутри соленоида с железным сердечником напряженность однородного магнитного поля 2500 А/м. Найдите магнитную индукцию внутри соленоида, магнитную проницаемость и магнитный поток, если поперечное сечение сердечника, равно 10 см2.
-
Соленоид диаметром 4 см, имеющий 500 витков, помещен в магнитное поле, индукция которого изменяется со скоростью 1 мТл/с. Ось соленоида составляет с вектором магнитной индукции угол 450. Определите ЭДС индукции, возникающей в соленоиде.
2.9 Определение удельного заряда электрона.
Цель работы: определение удельного заряда электрона.
I. Теоретическое введение.
Всякая элементарная частица характеризуется массой и электрическим зарядом. Определение заряда частицы q и ее массы m играет важную роль в науке. Величины q и m очень малы, поэтому их измерение представляет собой трудоемкую задачу. Гораздо проще определить удельный заряд частицы q/m - отношение заряда частицы к ее массе. Это отношение является характерной величиной для каждой частицы, поэтому измерение удельного заряда является важным для идентификации заряженных частиц. Величина удельного заряда может быть измерена различными методами. В данной работе используется "метод магнетрона", в основу которого положены закономерности движения электрона в скрещенных магнитом и электрическом полях.
На заряженную частицу q, движущуюся со скоростью в однородном магнитном поле с индукцией действует сила Лоренца:
. (1)
Для электрона сила Лоренца запишется:
(2)
где - заряд электрона.
- векторное произведение векторов и .
Модуль силы Лоренца равен.
(3)
где α – угол между векторами и .
Н аправлена сила Лоренца перпендикулярно к плоскости, в которой лежат векторы и . Если заряд положителен, направление силы совпадает с направлением вектора , в случае отрицательного заряда q направления векторов и противоположны (рис.1).
Сила Лоренца работы над заряженной частицей не совершает, т.к.
()
Следовательно, действуя на заряженную частицу постоянным магнитным полем, изменить ее энергию нельзя, можно изменить лишь направление скорости, что приводит к появлению нормального ускорения.
(4)
где R - радиус кривизны траектории.
В случае, когда частица влетает в магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции (), она начинает описывать в пространстве окружность (рис. 2).
В данном случае sinα = 1, поэтому модуль силы Лоренца (3) запишется следующим образом:
(5)
С учетом (4) получим:
(6)
Сопоставляя (4) и (6), будем иметь
(7)
Рассмотрим движение электрона в скрещенных магнитном и электрическом полях (рис. 3).
С о стороны электрического поля на электрон действует кулоновская сила .
(8)
где - напряженность электрического поля.
Так как сила Лоренца меняет только направление скорости электрона, то изменение его кинетической энергии обусловлено действием лишь электрического поля. Работу электрического поля по перемещению заряда q можно определить по формуле , следовательно
(9)
где U-разность потенциалов, m -масса электрона,V0 – его начальная скорость
Если V0 = 0, то из формулы (9) получим, что скорость электрона равна:
(10)
Подставим в уравнение (7) значение скорости электрона из соотношения (10) и, решив полученное уравнение относительно е/m, получим:
(11)
Соотношение (11) является исходным уравнением для определения удельного заряда электрона.