- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная часть
- •Порядок выполнения работы
- •Задание 1. Определение входной емкости осциллографа с0
- •Задание 2. Определение диэлектрической проницаемости твердого диэлектрика
- •Контрольные вопросы
- •Используемая литература
- •Теоретическое введение
- •Перепишем соотношение (1.7) в виде
- •Так как объемная плотность энергии электрического поля
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа 2-03 Определение емкости конденсаторов при помощи мостиковой схемы
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение удельного сопротивления проводника
- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная часть
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Изучение температурной зависимости сопротивления металлов и полупроводников
- •Фрагмент 2
- •Экспериментальная установка
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная часть
- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная установка
- •Контрольные вопросы
- •Изучение зависимости мощности и кпд источника тока от величины нагрузки
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Экспериментальная часть Приборы и оборудование
- •Методика измерений
- •Экспериментальная установка
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическое введение
- •Принципиальная электрическая схема
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Изучение работы осциллографа
- •Введение
- •Контрольные вопросы.
- •1. Савельев и.В. Курс обшей физики: Электричество и магнетизм.Волны. Оптика: Учебное пособие. T.2.- 2-е изд.- м.:Наука. 1982.-§ 73. -с.210-212.
- •Проверка закона Био-Савара-Лапласа и определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли
- •Теоретическое введение
- •Лабораторная работа 2-15 Изучение эффекта Холла в полупроводнике
- •Измерительная установка и методика измерений
- •Задание
- •Порядок действий.
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическое введение
- •Приборы и оборудование
- •Методика измерений
- •По закону Фарадея эдс индукции по вторичной обмотке
- •Из выражения (5.15) и (5.16) получаем
- •Экспериментальная установка
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная часть
- •Метод измерения
- •Индукция магнитного поля соленоида, длина l которого соизмерима с диаметром d:
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение удельного заряда электрона с помощью индикатора 6е5с
- •Введение.
- •Описание метода и установки.
- •5. Зисман г.А. Тодес о.М. Курс общей физики. Электричество.-4-е изд. -м.: Наука. 1972. - § 36,37. С.226-238.
- •Теоретическое введение
- •Функциональная схема представлена на рисунке 7.7 где:
- •Контрольные вопросы
- •Изучение явления резонанса в колебательном контуре
- •Теоретическое введение
- •Электрическая схема установки
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
Контрольные вопросы.
1. Из каких основных частей состоит осциллограф?
2. Для каких целей можно использовать осциллограф ?
3. Расскажите об устройстве и принципе действия электронно - лучевой трубки.
4. Что собой представляют фигуры Лиссажу и как они получаются?
5. Как измеряются малые промежутки времени и амплитуды исследуемых сигналов при помощи осциллографа?
6. Как измерить величину исследуемого сигнала,зная чувствительность осциллографа?
Литература
1. Савельев и.В. Курс обшей физики: Электричество и магнетизм.Волны. Оптика: Учебное пособие. T.2.- 2-е изд.- м.:Наука. 1982.-§ 73. -с.210-212.
Лабораторная работа 2-11
Проверка закона Био-Савара-Лапласа и определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли
I. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: проверка закона Био-Савара-Лапласа на примере кругового тока и определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.
II. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ
В 1820 г датский физик Х. Эрстед обнаружил, что проводник с током воздействует на магнитную стрелку. Вскоре Ампер установил взаимодействие параллельных токов и экспериментально доказал эквивалентность соленоида и постоянного магнита. Это позволило поставить задачу о сведении всех магнитных взаимодействий к взаимодействию элементов тока.
При истолковании магнитного взаимодействия токов будем исходить из теории близкодействия, согласно которой причина возникновения сил заключается в появлении вокруг проводников с током магнитного поля. Магнитное поле тока и оказывает силовое воздействие на магнитную стрелку или на другой проводник с током.
Для количественной характеристики магнитного поля вводится понятие индукции магнитного поля B. Поле вектора можно представить графически с помощью линий индукции - линий, касательные к которым совпадают в каждой точке с вектором (рис.1). Число линий, проходящих через единичную площадку, перпендикулярно ей, численно равно величине вектора .
dS
Рис.1
Ж. Био и Ф. Савар исследовали магнитное поле, создаваемое электрическим током, текущим по проводникам с различной конфигурацией и установили, что величина индукции магнитного поля пропорциональна силе тока I. Кроме того, она зависит от формы проводника, от расстояния и направления от проводника с током до исследуемой точки. По их просьбе П. Лаплас провел анализ полученных результатов и выяснил, что для магнитного поля, так же как и для электростатического, справедлив принцип суперпозиции
(1)
Здесь - величина индукции от тока I, текущего по элементарному участку проводника длиной dl
При этом элемент тока создает магнитное поле с индукцией
(2)
где - магнитная постоянная; r - расстояние от элемента тока до рассматриваемой точки.
Уравнение (2) получило название закона Био-Савара-Лапласа.
Модуль вектора можно найти по формуле
(3)
где - угол между векторами и .
Таким образом, закон Био-Савара-Лапласа позволяет, если известна форма проводника, свести задачу определения индукции магнитного поля B, создаваемого проводником с током, к задаче суммирования элементарных индукций, согласно формулам (3) и (1).
Так индукция B возле прямолинейного проводника в точке А
(4)
где l - длина проводника; r - расстояние от проводника до точки А; I - сила тока, идущего по проводнику (рис.2).
Рис.2
Индукция B в центре кругового тока (рис.3)
(5)
где R - радиус кругового тока; I - сила тока
Рис.3
Индукция B на оси соленоида бесконечной длины
(6)
где n - число витков на единицу длины соленоида.
III. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Приборы и оборудование: тангенс-гальванометр, амперметр, источник постоянного тока.
Экспериментальная установка состоит из прибора, названного тангенс-гальванометром, источника постоянного тока и амперметра. Принципиальная электрическая схема установки представлена на рис. 4.
Рис. 4.
Тангенс-гальванометр (рис. 5) состоит из тонкой катушки 1, на которой намотано N витков медного провода. Катушка вертикально закреплена на подставке 3. На этой подставке в центре катушки установлена буссоль 2. Буссоль представляет собой прибор, в котором на острие иглы установлена магнитная стрелка. Под стрелкой нахо-
Рис. 5
дится шкала, по которой производится отсчет угла поворота стрелки.
Принцип работы тангенс-гальванометра заключается во взаимодействии магнитного поля катушки с магнитным полем Земли. В центре катушки при прохождении тока возникает магнитное поле, индукция которого
(7)
Прибор устанавливают таким образом, чтобы ось катушки была перпендикулярна линиям индукции горизонтальной составляющей магнитного толя Земли. В этом случае магнитная стрелка установится вдоль направления вектора индукции результирующего поля В (рис .6)
Рис. 6
тогда
(8)
Из (8) и (7) получим
(9)
Так как В0 , N и R- постоянные величины для данной
установки, то
(10)
где
Смысл проверки закона Био-Савара-Лапласа заключается в получении линейных зависимостей tg. от силы тока I при различном числе витков катушки.
IV. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Подготовить установку к работе. Установить катушку тангенс-гальванометра таким образом, чтобы магнитная стрелка располагалась в плоскости катушки.
2. Подключить источник тока к клеммам 0 и 1.
-
Вывести потенциометр регулятора напряжения в крайнее левое положение и включить источник тока.
4. Медленно вращая ручку регулятора, установить такое значение тока, при котором отклонение магнитной стрелки составило бы 5 - 10 0. Занести в таблицу показание амперметра и значение угла поворота магнитной стрелки.
5. Увеличивая ток, провести еще 7-9 измерений угла поворота магнитной стрелки, доведя ее максимальное отклонение до 50 - 600 .
6. Выключить источник тока и переключить проводник с клеммы 1 на клемму 2.
7. Провести операции, указанные в пунктах 3-5.
8. Переключить проводник с клеммы 2 на клемму 3 и повторить измерения согласно пунктов 3-5.
9. По окончании измерений выключить источник тока и привести в порядок рабочее место.
V. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
1. Занести результаты измерений в таблицу. Число витков N указано на установке у клемм 1,2,3.
Таблица
N п/п |
N |
I, A |
|
tg |
B0, Тл |
|
|
|
|
|
|
2. На миллиметровой бумаге построить графики зависимости tg = f(I) для каждой серии измерений.
3. Используя формулу (9), вычислить величину горизонтальной составляющей магнитного поля Земли В0 для всех измерений.
4. Вычислить среднее значение В0 .
5. Рассчитать относительную и абсолютную погрешности.
6. Окончательный результат представить в виде
VI. ЛИТЕРАТУРА
1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 2. М. Наука, 1968, §§ 60~Ы
2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. М. Высшая школа, 1989, §§ 22.1-22.2
3. Трофимова Т.И. Курс физики, М. Высшая школа, 1990, §§ 109-110.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Что такое силовая линия магнитного поля?
2. В чём выражается принцип суперпозиции для магнитного поля?
3. Сформулируйте закон Био-Савара-Лапласа.
4. В чём выражается правило правого винта?
5. Что является источниками магнитного поля?
6. Какова размерность вектора магнитной индукции в СИ.
Лабораторная работа 2-14
Изучение магнитного поля соленоида с помощью датчика Холла
Цель работы - познакомиться с холловским методом измерения индукции магнитного поля.