- •Глава II. Электрические свойства
- •2.1. Построение эквипотенциальных и силовых линий электростатического поля.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.2 Измерение электрических сопротивлений мостиком Уитстона.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.3 Изучение явления термоэлектронной эмиссии и определение работы выхода электрона.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы:
- •2.4 Определение электроемкости конденсатора при помощи милликулонметра.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.5 Определение электроемкости конденсатора мостом Сотти.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.6. Резонанс напряжения.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.7 Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли при помощи тангенс-буссоли.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы:
- •2.8. Снятие кривой намагничивания ферромагнетика.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.9 Определение удельного заряда электрона.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы:
- •2.10 Изучение вакуумного диода и определение удельного заряда электрона.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы:
- •2.11 Снятие кривой намагничивания и петли гистерезиса с помощью осциллографа.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •Упражнение 1 Снятие кривой намагничивания
- •Упражнение 2. Снятие петли гистерезиса и определение потерь на перемагничивание
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.12. Градуировка амперметра и вольтметра.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •I часть.
- •II часть
- •III часть
- •IV часть
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.13. Измерение мощности переменного тока и сдвига фаз между током и напряжением.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •I часть.
- •II часть
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.14. Изучение работы электронно-лучевого осциллографа.
- •I. Теоретическое введение.
- •Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний. Фигуры Лиссажу.
- •I I. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •Часть I. Определение амплитудного и действующего переменного напряжения.
- •Часть II Измерение частоты периодического сигнала.
- •Часть III Измерение сдвига фаз сигналов по осциллограмме.
- •Часть IV Измерение сдвига фаз сигналов с помощью фигур Лиссажу.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
IV. Содержание отчета.
Отчет по работе составляется в произвольной форме и должен содержать:
Краткое описание работы.
Результаты измерений.
Таблицу с экспериментальными и расчетными данными.
Графики B=f(H) и μ=f(H).
Выводы.
V. Контрольные вопросы.
Что такое магнитное поле? Какими величинами оно характеризуется?
Поясните физический смысл величин , .
Запишите закон Био-Савара- Лапласа.
Что такое магнитный поток?
Сформулируйте теорему Гаусса для магнитного поля.
Выведите формулы для определения магнитной индукции соленоида и тороида.
Что называется намагниченностью магнетика ? магнитной проницаемостью μ? восприимчивостью χ?
Назовите виды магнетиков. Укажите их основные отличия.
Какова природа намагничивания ферромагнетиков.
катушка помещена в однородное магнитное поле индукцией В = 5 мТл так, что ось катушки составляет угол α = 600 с вектором магнитной индукции. Радиус катушки R = 20 см. На сколько нужно изменить число витков катушки, чтобы магнитный поток через нее увеличился на ΔФ = 0,1 Вб?
Соленоид длиной 0,5м содержит 1000 витков. Определите магнитную индукцию поля внутри соленоида, если сопротивление его обмотки 120 Ом, а напряжение на ее концах 60 В.
Определите магнитный поток сквозь площадь поперечного сечения катушки со стальным сердечником, имеющей на каждом сантиметре 8 витков. Радиус соленоида 2 см, сила тока в нем 2А.
Внутри соленоида с железным сердечником напряженность однородного магнитного поля 2500 А/м. Найдите магнитную индукцию внутри соленоида, магнитную проницаемость и магнитный поток, если поперечное сечение сердечника, равно 10 см2.
Соленоид диаметром 4 см, имеющий 500 витков, помещен в магнитное поле, индукция которого изменяется со скоростью 1 мТл/с. Ось соленоида составляет с вектором магнитной индукции угол 450. Определите ЭДС индукции, возникающей в соленоиде.
2.9 Определение удельного заряда электрона.
Цель работы: определение удельного заряда электрона.
I. Теоретическое введение.
Всякая элементарная частица характеризуется массой и электрическим зарядом. Определение заряда частицы q и ее массы m играет важную роль в науке. Величины q и m очень малы, поэтому их измерение представляет собой трудоемкую задачу. Гораздо проще определить удельный заряд частицы q/m - отношение заряда частицы к ее массе. Это отношение является характерной величиной для каждой частицы, поэтому измерение удельного заряда является важным для идентификации заряженных частиц. Величина удельного заряда может быть измерена различными методами. В данной работе используется "метод магнетрона", в основу которого положены закономерности движения электрона в скрещенных магнитом и электрическом полях.
На заряженную частицу q, движущуюся со скоростью в однородном магнитном поле с индукцией действует сила Лоренца:
. (1)
Для электрона сила Лоренца запишется:
(2)
где - заряд электрона.
- векторное произведение векторов и .
Модуль силы Лоренца равен.
(3)
где α – угол между векторами и .
Н аправлена сила Лоренца перпендикулярно к плоскости, в которой лежат векторы и . Если заряд положителен, направление силы совпадает с направлением вектора , в случае отрицательного заряда q направления векторов и противоположны (рис.1).
Сила Лоренца работы над заряженной частицей не совершает, т.к.
( )
Следовательно, действуя на заряженную частицу постоянным магнитным полем, изменить ее энергию нельзя, можно изменить лишь направление скорости, что приводит к появлению нормального ускорения.
(4)
где R - радиус кривизны траектории.
В случае, когда частица влетает в магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции ( ), она начинает описывать в пространстве окружность (рис. 2).
В данном случае sinα = 1, поэтому модуль силы Лоренца (3) запишется следующим образом:
(5)
С учетом (4) получим:
(6)
Сопоставляя (4) и (6), будем иметь
(7)
Рассмотрим движение электрона в скрещенных магнитном и электрическом полях (рис. 3).
С о стороны электрического поля на электрон действует кулоновская сила .
(8)
где - напряженность электрического поля.
Так как сила Лоренца меняет только направление скорости электрона, то изменение его кинетической энергии обусловлено действием лишь электрического поля. Работу электрического поля по перемещению заряда q можно определить по формуле , следовательно
(9)
где U-разность потенциалов, m -масса электрона,V0 – его начальная скорость
Если V0 = 0, то из формулы (9) получим, что скорость электрона равна:
(10)
Подставим в уравнение (7) значение скорости электрона из соотношения (10) и, решив полученное уравнение относительно е/m, получим:
(11)
Соотношение (11) является исходным уравнением для определения удельного заряда электрона.