- •Оглавление
- •Введение
- •Условные обозначения в электрических схемах
- •Инструкция № 40
- •Общие положения
- •Правила поведения и обязанности студентов при выполнении лабораторных работ в учебных лабораториях кафедры
- •Подготовка к лабораторной работе
- •Порядок допуска к выполнению лабораторной работы
- •Порядок выполнения лабораторной работы
- •Форма представления результата
- •Форма представления результата
- •Построение графиков
- •Пример построения графика
- •График зависимости длины стержня от растягивающей нагрузки
- •1. Электростатическое поле
- •1.1. Напряженность электрического поля
- •1.2. Потенциал
- •1.3. Связь между напряженностью и потенциалом
- •1.4. Линии напряженности и поверхности равного потенциала
- •1.5. Проводники в электростатическом поле
- •1.6. Электроемкость
- •1.7. Диэлектрики в электростатическом поле
- •Лабораторная работа №1 изучение электростатического поля
- •Методика и техника эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •1. Дно ванны заполните водой.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №2 изучение электроемкости конденсаторов
- •Методика и техника эксперимента
- •Задание 1. Определение баллистической постоянной
- •Задание 2. Определение емкостей исследуемых конденсаторов
- •Задание 4. Измерение емкости последовательно соединенных конденсаторов
- •Контрольные вопросы
- •II. Постоянный электрический ток
- •2.1. Электрический ток, его характеристики и условия существования
- •2.2. Закон Ома в дифференциальной форме с точки зрения классической теории проводимости металлов (ктпм)
- •2.3. Обобщенный закон Ома
- •2.4. Закон Джоуля-Ленца
- •2.5. Разветвлённые цепи. Правила Кирхгофа
- •Лабораторная работа №3 исследование цепи постоянного тока
- •Методика и техника эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4 экспериментальное изучение правил кирхгофа
- •Методика и техника эксперимента
- •Методика и техника эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Вариант 1
- •I. Определение сопротивления r1
- •II. Определение сопротивления r2.
- •IV. Определение общего сопротивления при параллельном соединении сопротивлений r1 и r2
- •Вариант 2
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №7 определение удельного сопротивления нихромовой проволоки
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Измерения и вычисления для схемы 1
- •Измерения и вычисления для схемы 2
- •Справочные данные и параметры установки
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №8 изучение температурной зависимости сопротивления проводников
- •Методика эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •III. Электрический ток в вакууме
- •Лабораторная работа №9. Определение работы выхода электрона из металла
- •Методика и техника эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №10. Изучение работы трехэлектродной лампы
- •Методика и техника эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •IV. Постоянное магнитное поле
- •4.1. Магнитное поле и его характеристики. Закон Ампера.
- •(Нерелятивистский случай)
- •4 .3. Закон Био-Савара-Лапласа
- •4.4. Индукция магнитного поля соленоида
- •4.5. Магнитный поток
- •4.6. Действие магнитного поля на заряды
- •4.7. Электромагнитная индукция
- •V. Магнитное поле в веществе
- •5.1. Магнитные моменты электронов и атомов
- •5.3. Намагниченность
- •5.4. Магнитное поле в веществе
- •5.5. Ферромагнетики
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12. Определение удельного заряда электрона методом магнетрона
- •Методика и техника эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 13. Определение удельного заряда электрона
- •Методика эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 14. Изучение явления взаимной индукции
- •Методика и техника эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 15. Определение индуктивности катушки с помощью моста максвелла
- •Методика и техника эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 16. Изучение работы трансформатора переменного тока
- •Методика эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 17. Изучение гистерезиса ферромагнитных материалов
- •Методика и техника эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •VI. Электромагнитные колебания
- •6.1. Колебательный контур
- •6.2. Затухающие колебания
- •6.3. Вынужденные колебания
- •6.4. Резонанс
- •Лабораторная работа № 18. Исследование затухающих колебаний в колебательном контуре
- •Методика и техника эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 19. Изучение вынужденных колебаний в колебательном контуре
- •Методика и техника эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 20. Измерение мощности переменного тока и сдвиг фаз между током и напряжением
- •Методика эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 21. Выпрямление переменного тока с помощью мостовой схемы
- •Методика эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Приложение Основные физические постоянные (округленные значения)
- •Работа выхода электронов
- •Греческий алфавит
- •Множители и приставки
- •Электричество и магнетизм
- •664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Контрольные вопросы
1. Объяснить возникновение сдвига фаз между током и напряжением при включении в цепь переменного тока следующих нагрузок: омическое сопротивление; конденсатор; катушка индуктивности; все три нагрузки.
2. Как строятся векторные диаграммы для вышеуказанных случаев?
3. Как определяется средняя мощность, выделяемая в цепи переменного тока?
4. Записать закон Ома для цепи переменного тока.
5. Что такое эффективное значение тока и напряжения?
6. Как зависит средняя мощность от коэффициента мощности (при какой нагрузке и )?
Лабораторная работа № 21. Выпрямление переменного тока с помощью мостовой схемы
Цель работы: изучение выпрямляющих свойств полупроводниковых диодов.
Приборы и принадлежности: осциллограф, трансформатор, сопротивление, конденсатор, дроссель, полупроводниковый диод.
Методика эксперимента
Как известно, выпрямление переменного тока может быть достигнуто с помощью полупроводниковых диодов. Рассмотрим схему, состоящую из источника переменного напряжения и последовательно включенных диода и сопротивления (рис. 6.5).
Полупроводниковый диод обладает односторонней проводимостью.
В течение одного полупериода переменного напряжения диод пропускает большой ток, а в течение второго полупериода – крайне незначительный (рис. 6.6). Таким образом, диод пропускает ток практически в одном направлении, то есть является выпрямителем.
Такое выпрямление называется однополупериодным, а получаемый при этом ток – пульсирующим.
Для получения двухполупериодного выпрямления переменного тока применяются две схемы: с выводом нулевой точки у трансформатора (рис. 6.6) и мостовая схема (рис. 6.7).
Вторичная обмотка трансформатора состоит из двух секций (см. рис. 6.6). Точка 0 является средней (нулевой). В один из полупериодов выпрямление происходит одним диодом (см. рис. 6.6), в другой период – вторым диодом.
Таким образом, через сопротивление в оба полупериода, ток течет в одном и том же направлении.
Мостовая схема выпрямления переменного тока представляет собой мост постоянного тока, в котором сопротивления заменены диодами.
В одну из диагоналей моста через трансформатор (или непосредственно) включается источник переменного тока, в другую – нагрузочное сопротивление. Легко показать, что через нагрузочное сопротивление идет выпрямленный пульсирующий ток (см. рис. 6.7)
Пульсации выпрямленного напряжения могут быть значительно уменьшены введением реактивных сопротивлений (емкость C, индуктивность L). Это достигает за счет обратимых изменений энергии, накапливаемой в реактивных сопротивлениях.
При включении параллельно нагрузочному сопротивлению R конденсатора C он заряжается. Когда питающее напряжение проходит через максимум, напряжение на конденсаторе не отличается от него, то есть Uс = Umax. Затем питающее напряжение начинает падать, конденсатор разряжается через нагрузку R. Зависимость U = f(t) для этого случая изображена на рис. 6.8.
Если индуктивность соединена последовательно с сопротивлением нагрузки (дроссельная катушка) (рис. 6.8), то за счет индуктивного сопротивления катушки будут ослабляться вспомогательные колебания тока в цепи. Пульсации будут сглаживаться тем заметнее, чем выше их частота. Для более совершенного сглаживания применяются фильтры низкой частоты, представляющие собой комбинацию емкости C, включенной параллельно нагрузке R, и индуктивности L, соединенных между собой последовательно. С помощью такого фильтра можно получить практически постоянный ток.
Порядок выполнения работы
1. В качестве регистрирующего устройства в каждой схеме используется осциллограф. Переключение входа осциллографа с одной рабочей схемы на другую осуществляется одновременно с включением этой схемы переключателем. Осциллограф предназначен для визуального изучения графиков сетевого и выпрямленных напряжений. Настройка осциллографа осуществляется согласно отдельной инструкции.
2. Однополупериодное выпрямление. Включить установку в сеть, переключением П1 включить в схему. Включить осциллограф. Вращая ручки осциллографа «УСИЛЕНИЕ», «ЧАСТОТА», «СИНХРОНИЗАЦИЯ» добиться, чтобы на экране получилось устойчивое изображение 2-3 полупериодов синусоиды с амплитудой 15-20 мм. Соблюдая масштаб миллиметровой сетки осциллографа, зарисовать синусоиду. Включить переключателем схему 2 (П2). Получить кривую однополупериодного выпрямления. Зарисовать ее.
3. Двухполупериодное выпрямление. Включить переключателем П3 схему 3. Получить кривую двухполупериодного выпрямления. Зарисовать ее. Включить переключателем П4 схему 4. Получить кривую двухполупериодного выпрямления по схеме 4 (мостовая схема). Зарисовать ее.
4. Сглаживание пульсаций тока. Переключателем П5 включить схему 5. получить кривую выпрямленного тока, сглаженного конденсатором. Зарисовать ее. Включить переключателем П6 схему 6. Получить кривую выпрямленного тока, сглаженного при помощи дросселя. Зарисовать ее. Переключателем П7 включить схему 7. Получить кривую выпрямленного тока, сглаженного фильтром. Зарисовать ее.
5. Проанализировать и объяснить все полученные зависимости.