- •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
6. Подготовка электронного осциллографа к работе
1. Внимательно ознакомьтесь с описанием осциллографа.
2. Включите кнопку 16 (рис.9.4) сеть и убедитесь, что загорается индикатор сети 16-1. В течении приблизительно 20 секунд, на экране должна появиться линия развертки. Если ее нет, то добейтесь ее появления с помощью ручек 4, 7 или 10 на передней панели ЭО. Установите ее в центре экрана.
3. Установите желательную яркость и фокус изображения с помощью ручек 2 яркость и 1 фокус.
4. Полученные в ходе дальнейших упражнений осциллограммы можно фиксировать камерами мобильных телефонов.
7. Измерение амплитуды, периода и частоты синусоидальных колебаний
1. Переключатели 3, 11 и 13 приведите в отжатое положение.
2. Переключатель режимов 5 установите в положение СН1.
3. Подайте на вход СН1 (Канал 1) сигнал с ЗГ1. Для этого включите ЗГ1 и задайте на нем параметры амплитуды (напряжения) и частоты (по указанию преподавателя).
4. Установите переключатель 25 AC-DC-GND в положение АС.
5. С помощью переключателей: 26 вольт/деление и 15 время/деление ЭО установите желаемые размеры сигнала (ручку 27 при этом следует повернуть до упора по часовой стрелке).
6. Для синхронизации сигнала переключатель 14 установите в положение АUTO а переключатель 18 в положение VERT.
7. Используя методику, показанную в п.4 а) данного пособия, рассчитайте амплитуду, период и частоту подаваемого с ЗГ1 сигнала. Полученные результаты сравните с заданными на ЗГ1.
8. Измерение периода биений
1. Установите переключатели 23 и 25 AC-DC-GND в положение АС.
2. Подайте на вход СН2 (Канал 2) сигнал с ЗГ2. Для этого включите ЗГ2 и задайте на нем частоту колебаний (300 Гц, 500 Гц или др. по указанию преподавателя).
3. Переключатель 5 переведите в положение СН2.
4. С помощью переключателя 23 вольт/деление ЭО установите желаемые размеры сигнала с ЗГ2 (ручку 27 при этом поверните до упора по часовой стрелке) и измерьте амплитуду сигнала с ЗГ2.
5. Подайте на вход СН1 (Канал 1) сигнал с ЗГ1 амплитудой, равной амплитуде сигнала с ЗГ2 и частотой, отличающейся от частоты сигнала с ЗГ2 не более чем на 10 %. Для этого включите ЗГ1 и задайте на нем выбранные параметры амплитуды (напряжения) и частоты.
6. Переключатель 5 переведите в положение СН1.
7. С помощью переключателя 26 вольт/деление ЭО установите желаемые размеры сигнала с ЗГ1 (ручку 27 при этом следует повернуть до упора по часовой стрелке)
8. Переключатель 5 переведите в положение АDD и медленно вращая ручку плавного изменения частоты ЗГ1 добейтесь получения синхронизированного сигнала на экране ЭО (добейтесь устойчивой картины биений).
9. Используя методику, показанную в п.4 а) и б) данного пособия измерьте период биений по картине, полученной на ЭО. Полученный результат сравните со значением, получаемым из формулы (9.8), где Δω – разность частот колебаний с ЗГ1 и ЗГ2.
9. Определение сдвига фаз двух гармонических взаимно-перпендикулярных колебаний одинаковой частоты
1. Ручку переключений 15 время/деление переведите в положение X-Y.
2. Подайте на вход СН2 (Канал 2) сигнал с ЗГ2. Для этого включите ЗГ2 и задайте на нем какую-либо амплитуду (напряжение) и частоту сигнала.
3. Подайте на вход СН1 (Канал 1) сигнал с ЗГ1. Для этого включите ЗГ1 и задайте на нем какую-либо амплитуду (напряжение) и частоту сигнала равную частоте с ЗГ2.
4. С помощью переключателей 23 и 26 вольт/деление добейтесь чтобы фигура Лиссажу (в виде эллипсоида) полностью умещалась на экране ЭО.
5. Медленно вращая ручку плавного изменения частоты ЗГ1 добейтесь получения синхронизированного сигнала на экране ЭО (добейтесь получения устойчивой картины). Полученную картину зарисуйте в тетради.
6. Используя методику, изложенную в п. 4 в) данного пособия рассчитайте, используя (8.13), сдвиг фаз. Полученный результат сравните с теоретическим.