Оборудование:1) выпрямитель; 2) лампа ( 6в, 12Вт) на подставке ;3) амперметр; 4) вольтметр; 6) ключ; 7) реостат ползунковый; 7) соединительные провода. Порядок выполнения работы

А

V

R

Рис. 1. Схема для исследования зависимости мощности от напряжения

1.Составить цепь по схеме, изображенной на рисунке 1.

2.Замкнуть цепь и при помощи реостата установить наименьшее значение напряжения.

3.Постепенно выводя реостат, записывать значение напряжения и силы тока.

Поступать так, пока не будет достигнуто то напряжение, на которое рассчитана

лампочка (номинальное напряжение).

4.Для каждого значения напряжения мощность, потребляемую лампой,

подсчитать по формуле: Р = IU

5.Для каждого значения напряжения подсчитать:

а) сопротивление нити лампы r_t = ;

б) температуру нити лампы t = ,

где  = 0,004 – температурный коэффициент сопротивления вольфрама;

r₀ – сопротивление нити лампы при 0С (узнать у преподавателя).

6.Результаты всех измерений и вычислений записать в таблицу.

7.Построить график зависимости Р = f (U) в осях P(Вт), U(В).

Таблица 1- Результаты измерений и вычислений

Тип лампы	Напряжение U, (B)	Сила тока I, (A)	Мощность P, (Bт )	Сопротив- ление r,(Oм)	Температура t, (C)
(см. на цоколе)

Контрольные вопросы

1.Каков физический смысл напряжения на участке электрической цепи?

2.Как определить мощность тока с помощью амперметра и вольтметра?

3.Для каких цепей используется ваттметр? Как он включается в цепь?

Лабораторная работа № 4

Изучение явления электромагнитной индукции

Цель: исследовать закономерности возникновения индукционного тока в проводнике при изменении магнитного поля, в котором он находится.

Краткое теоретическое обоснование

Если постоянный магнит вдвигать внутрь катушки, к которой присоединён гальванометр (рис 1а), то в цепи возникает индукционный ток. Если вынимать из катушки, гальванометр также показывает ток в цепи, но противоположного направления (рис 1б). Индукционный ток возникает в том случае, когда магнит неподвижен, а движется катушка (вверх или вниз). Важно лишь наличие относительного движения. Как только движение прекращается, индукционный ток тотчас исчезает.

Однако не при всяком движении магнита (или катушки) возникает индукционный ток. Чтобы убедится в этом, будем вращать магнит вокруг его вертикальной оси (рис 1в). Индукционный ток в этом случае не возникает. Почему же в одном случае возникает ток. А в другом не возникает? Нетрудно заметить, что в двух первых опытах происходит изменение магнитного потока, пронизывающего катушку, а в третьем магнитный поток остаётся постоянным. Итак, из опытов следует, что при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего контур, образованный замкнутым проводником, в проводнике возникает индукционный ток, существующий в течение всего времени изменения магнитного потока.

Если магнит приближать к катушке, то в ней появляется индукционный ток такого направления, что магнит обязательно отталкивается. Для сближения магнита и катушки нужно совершить положительную работу. Катушка становится подобной магниту, обращенному одноименным полюсом к приближающемуся к нему магниту. Одноименные же полюсы отталкиваются.В чем состоит различие двух опытов: приближение магнита

к катушке и его удаление? В первом случае число линий магнитной индукции, пронизывающих витки катушки или, что то же самое, магнитный поток увеличивается, а во втором случае уменьшается. Причём в первом случае линии индукции магнитного поля, созданного возникшим в катушке индукционным током, выходят из верхнего конца катушки, так как катушка отталкивает магнит, а во втором случае, наоборот, входят в этот конец.

Согласно правилу Ленца, возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван.

Оборудование: 1) гальванометр демонстрационный; 2) выпрямитель; 3) реостат; 4) катушка с большим числом витков;5) самодельная катушка, где стержнем является гвоздь; 6) магнит дугообразный или полосовой; 7) провода соединительные.

П орядок выполнения работы

Р ис. 1

Присоединить гальванометр к зажимам катушки с большим количеством витков, как показано на рис.1 а,б,в.

1.Повторить наблюдение, внося и вынося магнит из катушки, а также меняя полюса магнита.

2.Зарисовать схему опыта и проверить выполнение правила Ленца в каждом случае. Пояснить это в ходе работы.

3.Собрать схему: последовательно к источнику тока ключ, реостат и самодельную катушку на гвозде (рис. 2):

4.Вставить в катушку № 1 самодельную катушку № 2, получить индукционный ток, замыкая и размыкая ключ, наблюдая отклонение стрелки гальванометра.

5.Зарисовать схему опыта и проверить выполнение правила Ленца.

6. Проверить появление индукционного тока при движении ползунка реостата. Опыт объяснить в ходе работы.

7.Сделать вывод по всем проведенным опытам и записать формулы для ЭДС индукции, ЭДС самоиндукции, пояснить, чему равна индуктивность и указать единицу измерения в Международной системе единиц.

Контрольные вопросы

1.В чём заключается явление электромагнитной индукции?

2.Как определяется направление индукционного тока?

3.В чём состоит главное отличие переменных электрических и магнитных полей от постоянных?

4.Как должен двигаться замкнутый проводящий контур в однородном магнитном поле, не зависящем от времени: поступательно или вращательно, чтобы в нем возник индукционный ток?

Лабораторная работа № 5

Изучение устройства и работы трансформатора

Цель: изучить устройство и работу трансформатора.

Краткое теоретическое обоснование

В радиотехнике, электротехнике, электронике широко используют трансформатор. Внешний вид и схема одного из них (простейшего) показаны на рис.1.

Основные элементы любого трансформатора:1)сердечник (магнитопровод); набирается из отдельных тонких изолированных друг от друга листов магнитомягкой стали; 2)две обмотки с разным числом витков: с небольшим количеством витков n₁ толстой проволоки и с большим количеством витков n₂ тонкой проволоки.

Переменный ток обмотки, соединенной с источником электрической энергии (первичная обмотка), создает в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток, который в каждом витке обмоток возбуждает ЭДС индукции е. Поэтому ЭДС индукции в первичной обмотке Е₁= n₁ е, во вторичной- Е₂= n₂ е, а

Если цепь вторичной обмотки разомкнута, в первичной обмотке течет слабый ток I₀- ток холостого хода, не превышающий 5% номинального. Падения напряжения ΔU=I₀R в первичной обмотке с сопротивлением R очень мало и приложенное к этой обмотке напряжение U₁ лишь немного больше Е₁,U₂=E₂.

Следовательно для холостого хода трансформатора

Отношение =k – коэффициент трансформации. При k < 1 трансформатор повышает напряжение; при k > 1 – понижает напряжение.

При замыкании цепи вторичной обмотке переменный ток этой обмотки I₂, согласно закону Ленца, создает в сердечнике магнитный поток противоположному магниту первичной обмотке направления. Магнитный поток в сердечнике ослабляется. Это приводит к ослаблению E₁ в первичной обмотке и возрастанию тока в ней до I₁. Ток возрастает, пока магнитный поток в сердечнике трансформатора не станет прежним.

Обмотки пронизываются с почти одинаковым магнитным потоком Ф (Ф=In), поэтому I₁n₁=I₂n₂,а

Оборудование:1) трансформатор на вертикальных панелях с разным количеством обмоток; 2) источник электрической энергии на 42В; 3)вольтметр (2 шт.); 4) амперметр (2шт); 5) ключ; 6) соединительные провода.

Рис. 2

Порядок выполнения работы

1. Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 2.

1. После проверки цепи преподавателем замкнуть ключ; пронаблюдать работу электрической цепи и сделать вывод.

2. Снять показания измерительных приборов и занести их в таблицу 1.

3. Определить коэффициент трансформации и сделать вывод.

Таблица 1- Результаты измерений и вычислений

Сила тока в обмотках		Напряжение на концах обмоток		Коэффициент трансформации k
первичной, I1, А	вторичной, I2, А	первичной U1, В	вторичной U2, В

Контрольные вопросы

1.Рассказать о назначении, устройстве и принципе действия трансформатора.

2.С какой целью магнитопровод набирается из тонких изолированных пластин электротехнической стали? Каков КПД современных трансформаторов?

3.С какой целью для передачи электрической энергии используют трансформатор? Ответ обосновать.

4.Кто является изобретателем трансформаторов? Кем впервые была решена задача передачи электроэнергии без больших потерь?

5.Каково напряжение в ЛЭП России?

Лабораторная работа № 6

Определение показателя преломления стекла

Цель:

1)пронаблюдать ход преломления лучей сквозь стекло;

2) уметь построить геометрический чертеж преломленных лучей в плоскопараллельной пластине;

3) по опытным данным определить коэффициент преломления стекла.

Краткое теоретическое обоснование

Свет при переходе из одной среды в другую меняет свое направление, т.е. преломляется. Преломление объясняется изменением скорости распространения света при переходе из одной среды в другую и подчиняется следующим законам:

1) падающий и преломленный лучи лежат в одной плоскости с перпендику - ляром, проведенным через точку падения луча к границе раздела двух сред;

2)отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для данных двух сред есть величина постоянная. Она называется относительным коэффициентом преломления второй среды относительно первой:

Оборудование: 1) стеклянная пластина с двумя параллельными гранями;

булавки с пластмассовой головкой (4 шт.); 3) транспортир; 4) миллиметровая бумага; 5) подставка с поролоновым ковриком.

Порядок выполнения работы

1. На подъемный столик положить лист миллиметровой бумаги с подложенным под ним картоном. На лист плашмя положить стеклянную пластину и карандашом обвести ее контуры.

2. С одной стороны стекла наколоть по возможности дальше друг от друга две булавки так, чтобы прямая, проходящая через них, не была перпендикулярна грани пластинки.

3. С другой стороны стекла наколоть третью и четвертую булавки так, чтобы, смотря вдоль них через стекло, видеть все булавки расположенными на одной прямой.

4. Стекло и булавки снять, места наколов отметить точками 1, 2, 3, 4 и через них провести прямые до пересечения с границами стекла (см. рис 1.). Провести через точки 2 и 3 перпендикуляры к границе сред АВ и СD.

5. Транспортиром измерить углы падения i и углы преломления .

6. По таблице значений синусов определить синусы измеренных углов.

7. Вычислить коэффициент преломления по формуле

8. Опыт повторить 2-3 раза, меняя угол i.

9. Найти среднее значение коэффициента преломления по формуле

10.Oпределить погрешность измерений  .

11. Результаты измерений, вычислений и табличные данные записать в таблицу 1

Таблица 1- Результаты измерений и расчетов

		Угол падения cветового луча i , град	Угол преломления  , град	Коэффициент преломления n	Среднее значение коэффициента преломления nср	Относительная погрешность 

Контрольные вопросы

1. Законы преломления.

2. В каких случаях свет на границе раздела двух прозрачных сред не преломляется?

3. Какова причина преломления света?

4. Физический смысл абсолютного показателя преломления.

Лабораторная работа № 7

Определение длины световой волны с помощью

дифракционной решетки.

Цель: с помощью дифракционной решётки определить длину световой волны

красных и фиолетовых лучей

Краткое теоретическое обоснование

Параллельный пучок света, проходя через дифракционную решетку, вследствие дифракции за решеткой, распространяется по всевозможным направлениям и интерферирует.

Белый свет по составу – сложный. Нулевой максимум для него – белая полоса, а максимумы высших порядков представляют собой набор семи цветных полос, совокупность которых называют спектром соответственно 1-го, 2-го, … порядка.

Оборудование:1) прибор для определения длины световой волны;2) штатив для прибора; 3) дифракционная решетка; 4) лампа с прямой нитью накала в патроне со шнуром и вилкой.

Порядок выполнения работы.

1. Установить на демонстрационном столе лампу и включить ее.

2. Смотря через дифракционную решетку, направить прибор на лампу так, чтобы через окно экрана прибора была видна нить лампы (отойти от лампы на 5-6 м).

3. Экран прибора установить на возможно большем расстоянии от дифракционной решетки и получить на нем четкое изображение спектров 1-го и 2-го порядков.

4. Измерить по шкале бруска расстояние « » от экрана прибора до дифракционной решетки.

5. Определить расстояние от нулевого деления (0) шкалы экрана до середины фиолетовой полосы как слева « », так и справа « » для спектров 1-го порядка и вычислить среднее значение «а».

6. Опыт повторить со спектрами 2-го порядка.

7. Такие же измерения выполнить и для красных полос дифракционного спектра.

8. Вычислить длину волны для красного и фиолетового спектра –

первого порядка по формуле   d

второго порядка по формулам n  d ;   d

9. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 1.

Таблица 1- Результаты измерений и расчетов

Период дифракционной решётки d, мм	Порядок спектра n	Расстояние от дифракционной решётки до экрана b, мм	Видимые границы спектра фиолетовых лучей			Видимые границы спектра красных лучей			Длина световой волны
			Слева ал, мм	Справа ап, мм	Средняя аср, мм	Слева ал, мм	Справа ап, мм	Средняя аср, мм	Красных лучей к, мм	Фиолетовых лучей ф, мм

Диапазон длин волн красного и фиолетового цвета:

Сравнить свой опытный результат с табличным диапазоном волн и сделать вывод.

Если результат опыта выходит за пределы табличных данных, опыт повторить.

Контрольные вопросы

1. Что такое длина световой волны?

2. Что такое дифракционная решетка, чему равна её постоянная?

3. Объясните дифракцию света.

Лабораторная работа № 8

Изучение треков заряженных частиц по фотографиям

Цель:

1)выполнить правильно чертеж по готовым трекам;

2)исследовать, какие частицы сталкивались в камере Вильсона;

3)по данным фотографиям, используя чертеж, расчеты, таблицу Менделеева определить неизвестные частицы.

Краткое теоретическое обоснование

В результате нецентрального (косого) соударения двух элементарных частиц каждая разлетается по траектории, выходящей из одной точки, поэтому образуется «вилка».

На рис.1 показана импульсная диаграмма такого взаимодействия движущейся частицы и неподвижной:

 - угол рассеяния;

 - угол отдачи;

Mv и Mv₁ – векторы импульсов налетающей

частицы до и после взаимодействия;

m u – вектор импульса неподвижной частицы

после взаимодействия.

Исследуя треки заряженных частиц по гото-

вым фотографиям и используя формулу

можно решить ряд интересных задач. Рис. 1. Импульсная диаграмма

взаимодействия частиц

Оборудование: 1) фотографии косых столкновений частиц; 2) транспортир;

3) линейка; 4) тонко отточенный карандаш; 5) калька.

Порядок выполнения работы

1. Используя рис. 1, начертить на кальке трек налетающей частицы и продолжить его.

2. Начертить прямолинейные участки треков взаимодействующих частиц, сохранив углы рассеяния  и отдачи . Отметить эти углы.

3. Записать массу m известной частицы в а.е.м. и , используя формулу, вычислить массу М рассеянной частицы.

4. Зная М, используя таблицу «Периодическая система элементов»,определить, ядром какого атома является рассеянная частица.

5.Результаты измерений, вычислений записать в таблицу № 1.

6.Исследование повторить (п.1 – 6) для решения задачи № 2.

По фотографии треков частиц указать, ядру какого атома принадлежит след а, если след b – трек рассеянного протона.

Таблица 1 - Результаты измерений и расчетов

Угол рассеяния  град	Угол отдачи  град	Масса известной частицы m, а.е.м.	Масса неизвестной частицы М, а.е.м.	Вид частицы

Контрольные вопросы

1. Назовите формулу кинетической энергии частиц; сформулируйте закон сохранения энергии.

2. Что вам известно о протоне, -частице?

3. Дайте определение атомной единицы массы. Укажите ее соотношение с килограммом.

4. Как узнать, ядро какого атома приобретает большую кинетическую энергию после столкновения?

Лабораторная работа № 9

Изучение звездного неба с помощью подвижной карты

Цель:

1)познакомиться со звездным небом;

2)решить задачи на условия видимости созвездий и определение их координат;

3)пронаблюдать на данной широте местности положение звезд на небе и изобразить 5 созвездий, видимых на небе.

Краткое теоретическое обоснование

Вид звездного неба вследствие вращения Земли вокруг своей оси и Солнца меняется.

Данная работа осуществляется с подвижной картой звездного неба (см. вкладку). Перед началом работы овал накладного круга (см. вкладку) вырезают по линии, соответствующей географической широте места наблюдения или близкой к ней. Линия выреза накладного круга будет изображать линию горизонта. Звездную карту и накладной круг наклеивают на картон. От юга к северу накладного круга натягивают нить, которая покажет направление небесного меридиана.

На карте звезды показаны черными точками, размеры которых характеризуют яркость звезд, туманности обозначены штриховыми линиями. Северный полюс мира изображен в центре карты. Линии, исходящие от северного полюса мира, показывают расположение кругов склонения. На звездной карте для двух ближайших кругов склонения угловое расстояние равно 2 ч. Небесные параллели нанесены через 30. С их помощью производят отсчет склонения светил . Точки пересечения эклиптики с экватором, для которых прямое восхождение 0 и 12 ч, называются соответственно точками весеннего и осеннего равноденствий. По краю звездной карты нанесены месяцы и числа, а на накладном круге – часы.

Для определения местоположения небесного светила необходимо месяц, число, указанные на звездной карте, совместить с часом наблюдения на накладном круге.

На карте зенит расположен вблизи центра выреза (в точке пересечения нити, изображающей небесный меридиан с небесной параллелью, склонение которой равно географической широте места наблюдения).

Оборудование: подвижная карта звездного неба.

Порядок выполнения работы

1.Установить подвижную карту звездного неба на день и час наблюдения и на

звать созвездия, расположенные в южной части неба от горизонта до полюса мира; на востоке – от горизонта до полюса мира.

2.Найти созвездия, расположенные между точками запада и севера 10 октября в 21 ч. Проверить правильность определения визуальным наблюдением звездного неба.

3.Найти на звездной карте созвездия с обозначенными в них туманностями и проверить, можно ли их наблюдать невооруженным глазом.

4.Определить, будут ли видны созвездия Девы, Рака, Весов в полночь 15 сентября. Какое созвездие в это же время будет находиться вблизи горизонта на севере?

5.Определить, какие из перечисленных созвездий: Малая медведица, Волопас, Возничий, Орион – для данной широты места будут незаходящими?

6.Ответить на вопрос: может ли для вашей широты 20 сентября Андромеда находиться в зените?

7.На карте звездного неба найти пять любых перечисленных созвездий: Большая Медведица, Малая Медведица, Кассиопея, Андромеда, Пегас, Лебедь, Лира, Геркулес, Северная Корона, - и определить приближенно небесные координаты (склонение и прямое восхождение) -звезд этих созвездий.

8. Определить, какое созвездие будет находиться вблизи горизонта 5 мая в полночь.

Отчет по данной работе должен включать письменные ответы на все пункты порядка выполнения работы.

Лабораторная работа № 10

Изучение физических характеристик Луны

Цель:

1)пронаблюдать фазу Луны на день выполнения работы, изобразить ее;

2)уметь объяснить явления на Земле, связанные с движением Луны (приливы, отливы, солнечные и лунные затмения).

Оборудование: 1)глобус Луны; 2) учебник астрономии; 3) дополнительная литература.

Порядок выполнения работы

Задание выполнить, пользуясь учебной и дополнительной литературой

1.Описать физические условия на Луне.

2.Изучить глобус Луны. Найти обратную сторону Луны, невидимую с Земли, описать ее.

3.Найти на глобусе часть Луны, обращенную к земле, и описать ее.

4.Современные методы изучения Луны. Знать расстояние до Луны, ее размеры, последние данные об изучении Луны.

5..Объяснить лунное и солнечное затмение, выполнить рисунок.

6.Объяснить образование приливов и отливов.

7.На данной широте пронаблюдать движение Луны на небосводе и описать его на день выполнения работы, изобразить её фазу.

Отчет по данной работе должен включать письменные ответы на все пункты порядка выполнения работы.