- •Оглавление
- •Предисловие
- •Рекомендации преподавателям
- •Указания студентам
- •I. Электрическое поле и постоянный электрический ток. Лабораторная работа № 2.1 исследование электростатического поля методом зонда
- •1. Электростатическое поле и его характеристики
- •2. Изучение электростатических полей, созданных системой проводящих электродов
- •3. Изучение свойств электрического тока в изотропной среде
- •4 . Экспериментальные установки
- •5. Опытное определение эквипотенциальных точек и построение эквипотенциальных линий
- •6. Изучение электрических полей, созданных точечными и равномерно распределенными зарядами, с помощью электронного учебника «Открытая физика» и математического пакета Maple
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2.2 закон ома и правила кирхгофа для разветвленных цепей
- •1. Закон Ома
- •2. Правила Кирхгофа
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Проверка закона Ома для участка цепи и измерение внутренних сопротивлений источников тока
- •5.Нахождение токов в разветвленной цепи
- •6.Изучение темы «Правила Кирхгофа для разветвленных цепей» с помощью программы «Открытая физика»
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2.3 Температурная зависимость сопротивления проводников и полупроводников
- •1. Электропроводность металлов
- •2.Электропроводность полупроводников
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Определение зависимости сопротивлений проводника и термистора от температуры
- •5. Вычисление энергии активации полупроводника
- •6. Изучение электропроводности твердых тел с помощью пакета программ “Открытая физика”
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2.4 релаксационный генератор на основе тиратрона
- •1. Тлеющий разряд в газах
- •2. Газоразрядные приборы
- •3. Релаксационный генератор на основе тиратрона
- •4. Экспериментальная установка
- •5. Измерение потенциала зажигания и гашения тиратрона
- •6. Измерение периода релаксационных колебаний секундомером
- •6. Измерение периода релаксационных колебаний с помощью осциллографа
- •7. Измерение емкости батареи конденсаторов
- •8. Изучение квазистационарных процессов в rc-цепях с помощью пакета программ «Открытая физика»
- •Контрольные вопросы
- •II. Магнитное поле. Лабораторная работа № 2.5 магнитное поле кругового тока
- •1. Закон Био-Савара-Лапласса и его применение для определения индукции магнитного поля кругового тока
- •2. Магнитное поле Земли
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Измерение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли
- •5. Проверка закона Био-Савара-Лапласса
- •6. Изучение силовых линий магнитного поля с помощью пакета программ «Открытая физика»
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2.6 определение удельного заряда электрона
- •1. Сила Лоренца
- •2. Краткое описание тетрода 6э5п
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Методика определения удельного заряда электрона
- •5. Измерение удельного заряда электрона
- •6. Работа с компьютерной моделью движения заряда в магнитном поле
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2.7 эффект холла
- •1. Эффект Холла и его теоретическое обоснование
- •2 Датчики Холла
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Градуировка датчика
- •5. Измерение индукции магнитного поля вдоль оси соленоида
- •6. Определение параметров датчика
- •Контрольные вопросы
- •III. Колебания и волны. Лабораторная работа № 2.8 Свободные механические колебания
- •1. Изучение гармонических колебаний математического и физического маятников
- •2. Ангармонические колебания физического маятника
- •3. Затухающие колебания физического маятника
- •4. Измерение периода малых колебаний математического маятника и определение ускорения свободного падения
- •5. Определение зависимости периода колебания физического маятника от амплитуды
- •6. Исследование затухающих колебаний.
- •7. Изучение темы «Свободные колебания математического маятника» с помощью программы «Открытая физика»
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2.9 изучение электронного осциллографа
- •1. Электронный осциллограф
- •2. Сложение двух колебаний одного направления и одинаковых или близких частот
- •3. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний
- •4. Использование осциллографа
- •5. Схема экспериментальной установки
- •6. Подготовка электронного осциллографа к работе
- •7. Измерение амплитуды, периода и частоты синусоидальных колебаний
- •8. Измерение периода биений
- •9. Определение сдвига фаз двух гармонических взаимно-перпендикулярных колебаний одинаковой частоты
- •10. Определения частоты колебаний по заданной частоте
- •11. Изучение квазистационарных процессов в rlc-цепях с помощью пакета программ “Открытая физика”
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2.10 Закон Ома для цепей переменного тока
- •1. Цепи переменного тока (краткая теория)
- •2. Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2. 11 стояЧие волны и определение скорости звука в воздухе
- •1. Звуковые волны
- •2. Звуковые волны в газах
- •3. Стоячие волны
- •3. Описание экспериментальной установки и выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •ПриложениЕ I. Таблицы физических величин
- •Диэлектрическая проницаемость
- •ПриложениЕ II. Некоторые сведения о единицах физических величин
- •Основные и производные единицы электрических и магнитных величин в си
- •Коэффициенты перевода внесистемных единиц в единицы си
- •Приставки для образования кратных и дольных единиц
- •Греческий алфавит
- •Литература Основная
- •Дополнительная
- •Электромагнетизм, колебания и волны Учебное пособие для выполнения лабораторных работ
- •428000, Г. Чебоксары, ул. П. Лумумба, 8
5. Измерение индукции магнитного поля вдоль оси соленоида
Проведите измерения индукции поля вдоль оси соленоида при токе не более 1 А в следующем порядке:
1. Перемещая датчик Холла вдоль оси соленоида, измеряйте показания холловской разности потенциалов , занесите результаты вместе с расстоянием от края соленоида (см. рис. в табл. 7.2.
Таблица 7.2
№ |
, см |
В, Тл |
Ux, мВ (ток катушки в одном направлении) |
Ux, мВ (ток катушки в другом направлении) |
1. |
0 |
|
|
|
2. |
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
10. |
3 |
|
|
|
По формуле (7.10) определите значение магнитной индукции .
Постройте график зависимости
На том же графике постройте теоретическую кривую по формуле
, (7.13)
где Гн/м – магнитная постоянная, – линейная плотность витков соленоида, - сила тока. В приближении очень длинного соленоида , тогда поле внутри можно считать однородным с индукцией
. (7.14)
Рис. 7.6. Схема и размеры соленоида
6. Определение параметров датчика
Зная размеры датчика Холла, определите следующие его параметры:
По найденному значению рассчитайте постоянную Холла К для трех значений В и Ux при I12 = 2,22 мА. Найдите среднее арифметическое .
Воспользовавшись формулой (7.7), рассчитайте концентрацию электронов n0 в полупроводнике.
По формуле (7.10) рассчитайте скорость упорядоченного движения электронов v.
Контрольные вопросы
Объясните эффект Холла с электронной точки зрения.
Разъясните, что понимается под названием “угол Холла”?
Расскажите, от чего зависит постоянная Холла?
Объясните, как можно определить концентрацию носителей заряда?
Объясните, каким образом можно с помощью эффекта Холла определить тип проводимости полупроводника.
Разъясните, как может быть определена скорость упорядоченного движения зарядов?
Получите единицы измерения постоянной Холла, концентрации носителей заряда, скорости упорядоченного движения зарядов.
Приведите примеры применения датчиков Холла в системах управления.
III. Колебания и волны. Лабораторная работа № 2.8 Свободные механические колебания
Цель работы: изучение механических гармонических, ангармонических и затухающих колебаний с помощью математического и физического маятников.
Приборы и принадлежности: физические маятники – шары на нитях, секундомер, линейка.
Литература: [1-4]
План работы:
Изучение гармонических колебаний физического и математического маятников.
Изучение ангармонических колебаний физического маятника.
Изучение затухающих колебаний.
Измерение периода малых колебаний математического маятника и определение ускорения свободного падения.
Исследование зависимости периода колебаний маятника от амплитуды.
Исследование затухающих колебаний маятника.
Изучение темы «Свободные колебания математического маятника» с помощью программы «Открытая физика».