- •Электричество и магнетизм практикум по физике
- •Устройство и принцип действия электроизмерительных приборов
- •1. Основные электроизмерительные приборы
- •2. Классификация приборов по принципу действия
- •3. Чувствительность и цена деления электроизмерительного прибора
- •4. Расширение пределов измерений приборов
- •Элементы теории погрешностей при электрических измерениях
- •1. Погрешности приборов
- •2. Оценка погрешностей электрических измерений
- •3. Определение ошибок косвенного измерения физической величины
- •4. Определение наиболее выгодных условий измерения
- •5. Проведение физических измерений и оформление полученных результатов
- •6. Запись экспериментальных результатов
- •Лабораторная работа № 1 измерение сопротивлений мостиком уитстона
- •1. Метод вольтметра и амперметра.
- •2. Метод омметра.
- •3. Мостовой метод или метод мостика постоянного тока (мостик Уитстона).
- •Устройство и принцип действия мостика Уитстона
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Погрешность измерений
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки и проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчёта
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 определение эдс методом компенсации
- •Теория метода
- •Метод компенсации и описание установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 изучение электростатического поля
- •Теория метода
- •Методика исследования
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности.
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 5 измерение электрической емкости мостиком сотти
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 изучение гальванометра
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 8 изучение законов кирхгофа
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •1. Определение эдс источников тока участков цепи
- •2. Проверка первого закона Кирхгофа
- •3. Проверка второго закона Кирхгофа
- •Погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 исследование зависимости электрического сопротивления металла от температуры
- •Теория метода
- •Описание установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •1. Измерение электрической постоянной.
- •2. Измерение относительной диэлектрической проницаемости диэлектриков.
- •Погрешность измерений
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 определение напряженности земного магнитного поля с помощью тангенсгальванометра
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов и погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 исследование индуктивности соленоида
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 13 изучение эффекта холла
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 15 изучение электромагнитной индукции
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 16 исследование резонанса в колебательном контуре
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 17 определение длины электромагнитной волны с помощью измерительной линии лехера
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 19 исследование энергетического режима цепи синусоидального тока
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 20 определение точки кюри ферромагнетика
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Исследование намагничивания ферромагнетика
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов Первый вариант
- •Второй вариант
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •394000, Воронеж, пр. Революции, 19
Описание экспериментальной установки
Блок-схема экспериментальной установки представлена на рис. 2. Она состоит из: генератора G симметричных импульсов напряжения треугольной формы; образцового сопротивления R; двух исследуемых соленоидов L1 и L2, включаемых по выбору переключателем SA2 и электронного осциллографа ЭО.
Генератор G задает симметричные импульсы напряжения треугольной формы (рис. 3а), имеющие различную частоту (для задания частоты служит переключатель SA1).
Электронный осциллограф служит для наблюдения формы и измерения величины сигналов напряжения на образцовом сопротивлении и на соленоиде, подключаемых по выбору переключателем SA3. Треугольным импульсам напряжения на R соответствуют такие же импульсы первичного тока на соленоиде L.
Импульсы тока треугольной формы характерны тем, что на участках нарастания и убывания тока (рис. 3 а) скорости изменения силы тока постоянны, одинаковы по величине, но имеют разные знаки. Поэтому ЭДС самоиндукции приобретает значения то , то , т.е. теоретически образует импульсы прямоугольной формы (рис. 3 б). Для вычисления индуктивности L из формулы для самоиндукции надо знать ЭДС и скорость .
З начение определяют по вертикальной шкале на экране осциллографа с учетом цены деления шкалы, заданной при настройке осциллографа. Для измерения осциллограф подключают к соленоиду переключателем SA3.
Скорость изменения силы тока в треугольном импульсе находят, измерив осциллографом максимальное изменение напряжения U на образцовом сопротивлении R и зная заданную частоту ν следования импульсов (рис. 3 а):
,
выразив период как . Значение R указано на установке.
Задавая переключателем SA1 различную частоту следования треугольных импульсов, можно убедиться в справедливости закона электромагнитной индукции в широком диапазоне скоростей изменения первичного тока, а также более точно вычислить индуктивность L соленоида.
Поскольку амплитуда треугольных импульсов тока в установке автоматически поддерживается постоянной на всех частотах, ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна частоте . Коэффициент пропорциональности k определяется статистическим методом наименьших квадратов. Далее вычисляется индуктивность соленоида по формуле . Цель метода наименьших квадратов найти такое значение коэффициента k в уравнении прямой , построенной на основе n экспериментальных точек, чтобы сумма ординатных отклонений экспериментальных точек от расчетной прямой была минимальной: . Из условия минимума получаем расчетную формулу .
Проведение измерений
1. Включив с разрешения преподавателя установку в сеть и получив задание, с каким из соленоидов работать, задают переключателем SA1 наименьшую частоту , следования треугольных импульсов.
2. Переключателем SA3 подают на осциллограф напряжение U на образцовом сопротивлении, наблюдают сигналы треугольной формы и измеряют, установив цену деления 0,2 В/дел, величину U изменения напряжения в сигнале. Для получения устойчивой развертки осциллограф настраивают, позвав на помощь преподавателя.
3. Переключателем SA3 подключают к осциллографу соленоид и определяют ЭДС самоиндукции (рис. 3 б), которая образует импульсы прямоугольной формы. Цену деления вертикальной шкалы осциллографа нужно подобрать такой, чтобы получить меньшую погрешность измерения , т.е. чтобы осциллограмма по вертикали была развернута как можно выше в пределах сетки. На осциллограмме прямоугольные импульсы имеют искажения в углах, поэтому измеряют в средней части импульса.
4. Аналогичные измерения U и проводят на всех остальных частотах, задавая их переключателем SA1. Обращают внимание,
что напряжение U остается практически неизменным.
5. В доброкачественности выполненных измерений убеждаются, построив по семи точкам график зависимости . Он должен получиться прямолинейным.