ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

“ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ”

Практикум по электрическтву и магнетизму

Учебное пособие для вузов

Издательско-полиграфический центр

Воронежского государственного университета

2008

Утверждено Научно-методическими советами биолого-почвенного (протокол № 6 от 21.02.2008 г.), геологического (протокол №4 от 21.02.2008 г.) и химического (протокол № 4 от 06.03.2008г г.) факультетов

Составители: А.М. Солодуха, С.Д. Миловидова, А.С. Сидоркин,

О.В. Рогазинская, С.Н. Дрождин, Н.Д. Бирюк

Учебное пособие подготовлено на кафедре экспериментальной физики физического факультета Воронежского государственного университета.

Рекомендуется в качестве учебного пособия к лабораторным работам для студентов 1 и 2 курсов биолого-почвенного, геологического и химическиого факультетов.

Работа выполнена при поддержке гранта VZ-010 Американского фонда гражданских исследований и развития (CRDF) и по программе «Фундаментальные исследования и высшее образование»

Для специальностей:

020101 (011000) – Химия

020301 (011100) – Геология

020306 (013300) – Экологическая геология

020304 (014400) – Гидрогеология и инженерная геология

020302 (011200) – Геофизика

020201 (011600) – Биология

020701 (013000) – Почвоведение

Содержание

1. Правила выполнения и оформления работ в электрической

лаборатории …………………………………………….…….………….4

2. Электроизмерительные приборы и вспомогательные

элементы электрических цепей …………….……………..….….……..5

3. Изучение электростатического поля ……………………..………..…..11

4. Изучение работы трехэлектродной лампы …..……………………...19

5.1. Измерение сопротивлений мостиком Уитстона.

Проверка законов последовательного и параллельного

соединения сопротивлений ………………………………………......26

5.2. Определение температурного коэффициента сопротивления

металла…...……………………………..……………………………….30

6. Градуировка термоэлемента и определение его

электродвижущей силы ………….………..…..……………………..…..31

7. Изучение работы электронного осцилографа. Проверка

градуировки звукового генератора ..………….………………………..38

8. Исследование вольтамперных характеристик

полупроводниковых диодов …………………………… …….…..…....45

9. Проверка обобщенного закона Ома для цепи переменного тока……..51

10. Измерение удельного сопротивления проводника……………….….. 57

11. Изучение влияния магнитного поля на вещества. Снятие петли

магнитного гистерезиса ферромагнетиков……………………..……. 64

12. Изучение работы простейшего лампового генератора

электромагнитных колебаний …………………….…………………... 75

1.Правила выполнения и оформления работ в электрической лаборатории

В начале семестра составляется график выполнения работ на весь семестр. Поэтому студент должен заранее знать тему своей лабораторной работы и подготовиться к ней по методическому руководству и другой указанной в нем литературе.

Перед выполнением каждой лабораторной работы необходимо пройти краткое собеседование с преподавателем и получить разрешение на ее выполнение. Оно дается в том случае, если студент четко знает цель работы, методику проведения эксперимента, умеет пользоваться приборами, хорошо разбирается в описании и физическом смысле каждого упражнения.

В электрической лаборатории, при наличии достаточного числа учебных занятий, студенты самостоятельно собирают схемы. При этом необходимо соблюдать следующие правила.

1. Пройти инструктаж преподавателя по технике безопасности.

2. Познакомиться с устройством основных электроизмерительных приборов, назначением и принципом работы отдельных элементов электрических цепей, частично описанных в п.2 настоящих методических указаний. Получить зачет по электроизмерительным приборам.

3. Выяснить назначение всех элементов электрической схемы, приведенной в указании к выполняемой работе.

4. Найти все приборы и элементы схемы на соответствующем макете к работе. Все необходимые детали к каждой работе смонтированы на отдельной панели. И, как правило, их расположение на макете соответствует изображенной в методичке схеме.

5. Выяснить, какие источники напряжения используются в данной работе. В качестве источников напряжения в электрической лаборатории используются следующие:

- Переменное напряжение городской электрической сети

(U = ~ 220 В, f = 50 Гц), которое подается к розеткам при включении общего рубильника.

- Постоянное напряжение (U = – 36 В), которое снимается с выхода общего выпрямителя и подведено к соответствующим розеткам по всей лаборатории.

- В некоторых работах имеются автономные выпрямители, позволяющие получать постоянное напряжение до (!) 600 В.

- Постоянное напряжение 1,5 В (аккомуляторы).

6. Убедиться, что источники напряжения отключены: вилки отсоединены от розеток,

- провода и шнуры, включающие автономные выпрямители, отсоединены от розеток,

- провода, идущие от аккомуляторов, отсоединены от схем.

7. Самостоятельно собрать схему с помощью специальных проводников с наконечниками. Некоторые схемы, по усмотрению преподавателя, не собираются студентами, а используются готовыми для измерений.

8. Показать собранную схему преподавателю или лаборанту. Определить цену деления приборов. Поставить в нужное перед включением напряжения положение движки потенциометров и реостатов. Объяснить все это преподавателю и получить разрешение на включение источников напряжения.

ПРИСТУПАТЬ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ БЕЗ РАЗРЕШЕНИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ КАТЕГОРИЧЕСКИ ВОСПРЕЩАЕТСЯ!

9. Если в работе необходимо сделать какие-то изменения в схеме, то прежде всего нужно отключить источники питания, сделать необходимые изменения в схеме. И обязательно показать измененную схему преподавателю или лаборанту, получить разрешение на подключение схемы к источнику.

В конце занятия студент обязан предъявить преподавателю результаты своей работы. Работа считается выполненной, если результаты утверждены и подписаны преподавателем. После этого необходимо выключить установку, привести в порядок рабочее место и получить методические указания к следующей работе.

Полученные результаты оформляются в соответствии с методическими указаниями. В отчете по каждой работе должны быть краткая теория (1-2 страницы), электрическая схема работы, название упражнений, таблицы измерений, графики с правильным обозначением осей. Если необходимо сделать расчеты, то прежде всего приводится формула с объяснением всех входящих в нее величин. Затем записываются значения постоянных величин, если они имеются в формуле, и найденные в эксперименте. Все численные значения (в одной системе единиц) подставляются в формулу и выводится размерность искомой величины. При вычислении физических постоянных результат сравнивается с литературными данными. В конце работы (если это возможно) делаются выводы.