Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Житомирський технологічний коледж

"Затверджую"

заступник директора

з навчальної роботи

____________ І.І. Бондар

"____" ___________ 2011 р.

Фізика (електрика)

Пакет протоколів лабораторних робіт (ІІІ-семестр)

для студентів ІІ курсу спеціальності 5.05010301

"Розробка програмного забезпечення"

Житомир 2011

Протоколи лабораторних робіт з фізики для студентів спеціальності 5.05010301 "Розробка програмного забезпечення".

У пакеті наведено протоколи з 8 лабораторних робіт з фізики (електрика) для проведення лабораторного практикуму студентами ІІ курсу.

В протоколах надаються студентам теоретичні відомості щодо кожної лабораторної роботи, план її виконання, таблиці для заповнення результатами вимірювань та обчислень, місце для розрахунків, висновків та відповідей на контрольні питання.

Укладач Копетчук В.Б., викладач фізики вищої категорії Житомирського технологічного коледжу.

Пакет протоколів лабораторних робіт розглянуто і схвалено цикловою комісією фізико-математичних дисциплін.

Протокол №____ від "_____" ______________2011 р.

Голова циклової комісії фізико-математичних дисциплін:

_________________Кусик В.С.

Голова випускаючої циклової комісії: ___________ Максименко М.О.

Вступ

У давнину фізикою називали вчення про природу (від грец. - природа). Систематизація нагромаджених знань про природні явища з часом призвела до виникнення науки. Знання про природу розширювались і уточнювались завдяки спостереженням, а на більш високій стадії науки - експериментам. Експеримент - найбільш складний, значущий і ефективний метод емпіричного пізнання. У фізиці результати експериментів представляють у вигляді набору числових значень фізичних величин.

Вимірювання наряду із спостереженням і порівнянням входять до складу експерименту. Без експерименту неможливо уявити розвиток сучасної науки. Сьогодні експериментальні дослідження є настільки важливими, що розглядаються як одна з основних форм практичної діяльності. За допомогою експерименту досліджують властивості реальних об’єктів у різних умовах. А вміння проводити експериментальні дослідження необхідні фахівцям різних галузей.

Одним із завдань практикуму з фізики є навчити вас свідомо проводити експериментальні дослідження, правильно вимірювати фізичні величини, користуватися вимірювальними приладами, оцінювати результати вимірювань, їх точність. Для реалізації названих цілей вам пропонується виконати фізичний практикум.

Даний зошит допоможе Вам у підготовці як до лабораторних робіт, так і до інших занять з фізики.

Лабораторна робота №1

Дослідження залежності опору провідника від температури.

Мета: Отримати графічне зображення R(t) та виміряти температурний коефіцієнт опору.

Обладнання : котушка мідного дроту у пробірці, посудина з водою, термометр, електроплитка, джерело струму, амперметр, вольтметр, з’єднувальні провідники.

Теоретичні відомості

Електричний струм в металах є впорядкований рух електронів. Тепловий (хаотичний) рух електронів та коливань іонів у вузлах кристалічної решітки перешкоджають напрямленому руху електронів. Це приводить (з точки зору електронної теорії) до виникнення електричного опору. Із збільшенням температури хаотичний рух іонів стає більш інтенсивним, тобто опір провідника зростає. Для невеликих температур в першому наближення залежність опору від температури можна вважати лінійною:

(1) , де - опір провідника при , α – температурний коефіцієнт опору (різний для кожної речовини).

При повільному нагріванні провідника його опір можна визначити, як:

(2)

І побудувати графік залежності від можна пересвідчитись в справедливості формули:

З формули (1) : (3)

- фізична величина, що показує на скільки змінюється опір провідника у порівнянні з його початковим значенням (при 0⁰ C) при нагріванні цього провідника на 1⁰ С .

Якщо опір провідника при 0⁰С невідомий, то температурний коефіцієнт опору провідника можна визначити, виміривши його опір при будь-яких двох значеннях температури і розв’язавши систему рівнянь

Тоді за формулою (4) можна обчислити температурний коефіцієнт опору α .

(4)

Завдання:

1. Дослідити залежність опору мідного дроту від температури.

2. Визначити температурний коефіцієнт опору.

Виконання роботи:

1. Скласти електричне коло за схемою:

2. Ввімкнути ел. коло (на 5-10 с.) і записати покази амперметра та вольтметра.

3. Опустити пробірку з котушкою дроту в посудину з водою , занурити в пробірку термометр і помістити цю посудину на електроплитку.

4. Ввімкнути електроплитку у мережу і виміряти початкові температуру дроту, знімати покази з приладів через кожні 10⁰С. Вимірювання закінчити при температурі 90⁰-100⁰С

5. Результати вимірювань та обчислень записати у таблицю.

№	t0C	U(B)	I(A)	R(Ом)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

6. Обчислити опір провідника при різних температурах.

7. Побудувати графік залежності опору від температури.

8. Визначити та обчислити значення .

9. Зробити висновки про залежність опору від температури.

Контрольні запитання.

1. Чому опір провідника залежить від температури?__________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Що характеризує температурний коефіцієнт опору ?____________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. В чому полягає суть явища надпровідності?

Де і для чого його використовують?________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Розрахунки:

=

Висновок:_________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторна робота №2

Дослідження електричного поля.

Мета: Побудувати силові лінії та еквіпотенціальні поверхні електричного поля.

Обладнання : скляна ванна з плоскими електродами, джерело струму, вольтметр, з’єднувальні провідники, дистильована вода.

Теоретичні відомості

З кожним електричним зарядом або сукупністю зарядів зв’язане електричне поле. Якщо заряди нерухомі, то поле називається електростатичним. Електричне поле в будь-якій точці характеризується: напруженістю, потенціалом.

Напруженість електричного поля – фізична величина, що характеризує силову дію поля і вимірюється відношенням сили F, яка діє на внесений в поле заряд до величини цього заряду.

Потенціал поля – це енергетична характеристика поля, яка вимірюється відношенням енергії W, яку має заряд q₀ в даній точці до величини цього заряду:

Потенціал поля точкового заряду є функцією віддалі від даної точки поля до заряду q, який є джерелом поля:

Можна виділити сукупність точок простору, в яких потенціал буде однаковим. Геометричне місце точок рівного потенціалу носить назву еквіпотенціальної поверхні.

Для поля створеного точковим зарядом еквіпотенціальні поверхні є концентричні сфери. Якщо поле створене не точковим зарядом, а сукупністю зарядів – зарядженою пластиною, двома зарядженими пластинами, циліндричною поверхнею тощо, то еквіпотенціальні поверхні мають складну конфігурацію. Силові лінії ел. поля , тобто дотичні до яких співпадають з вектором напруженості, завжди перпендикулярні до еквіпотенціальних поверхонь і починаються на додатних, і закінчуються на від’ємних зарядах. Напруженість в даній точці ел. поля можна обчислити, якщо відома різниця потенціалів між двома точками поля і відстань між ними по силовій лінії - :

З авдання:

1. Дослідити та побудувати описову картину електростатичного поля двох різнойменно заряджених тіл за допомогою еквіпотенціальних поверхонь( двох) та силових ліній.

2. Обчислити напруженість досліджуваного поля в точках, які вкаже викладач.

Виконання роботи:

1. В електричну ванну, що має координатну сітку, налити дистильовану воду. На електроди, які закріплені у ванні, подається стала напруга 12В.

Для вивчення розподілу потенціалів в ел. колі, ввімкнути вольтметр шкалою 15В до одної з клем джерела струму, а до другої клеми рухомий електрод (мал. 1). За допомогою рухомого електрода

позначити координати точок, для яких вольтметр покаже однакову різницю потенціалів. Координати цих точок занести у таблицю.

2. Сполучивши координати точок одержати еквіпотенціальну лінію.

3. Аналогічно знаходять точки і проводять еквіпотенціальні лінії для інших значень різниці потенціалів.

4. Провести систему ортогональних ліній напруженості. Силові лінії завжди перпендикулярні до еквіпотенціальних ліній.

мал.1

φ1
X1
Y1
φ2
X2
Y2