- •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
Контрольные вопросы
Свойства звуковых волн.
Устройство телефона и микрофонов.
Уравнение, свойства и скорость звуковых волн в газе.
Граничные условия для закрытой трубы и свойства стоячих волн.
От чего зависит показатель адиабаты ? Зависит ли от Т?
Как определяется число степеней свободы для газов (для воздуха)?
ПриложениЕ I. Таблицы физических величин
Таблица 1
Основные физические постоянные (округленные значения)
Элементарный заряд |
e |
1,60·10-19 Кл |
Масса электрона |
me |
9,11·10-31 кг |
Удельный заряд электрона |
e/m |
1,76·1011 Кл/кг |
Постоянная Фарадея |
F |
9,65·107 Кл/моль |
Скорость света в вакууме |
c |
3,00·108 м/с |
Электрическая постоянная |
0 |
8,85·10-12 Ф/м |
Магнитная постоянная |
0 |
4·10-7 Гн/м |
Электрон-вольт |
эВ |
1,60·10-19 Дж |
Таблица 2
Диэлектрическая проницаемость
Вода |
81 |
Воск |
7,8 |
Масло (трансформаторное) |
2,2 |
Керосин |
2,0 |
Парафин |
2,0 |
Масло |
5,0 |
Слюда |
7,0 |
Фарфор |
5,0 |
Стекло |
7,0 |
Эбонит |
3,0 |
Таблица 3
Удельное электрическое сопротивление
Вещество |
, 10-6 Ом/м |
Вещество |
, 10-6 Ом/м |
Алюминий |
0,026 |
Нихром |
100 |
Графит |
0,039 |
Ртуть |
0,94 |
Медь |
0,017 |
Свинец |
0,22 |
Железо |
0,098 |
Сталь |
0,1 |
ПриложениЕ II. Некоторые сведения о единицах физических величин
Таблица 1
Основные и производные единицы электрических и магнитных величин в си
Величина |
Единица |
||
определение |
наименование |
обозначение |
|
Электрический заряд |
|
кулон |
Кл |
Линейная плотность электрического заряда |
|
кулон на метр |
Кл/м |
Поверхностная плотность электрического заряда |
|
кулон на метр в квадрате |
Кл/м2 |
Объемная плотность электрического заряда |
|
кулон на метр в кубе |
Кл/м3 |
Напряженность электрического поля |
E=U/d |
вольт на метр |
В/м |
Электрический момент диполя |
P=Q·l |
кулон·метр |
Кл·м |
Потенциал электрического поля |
=А/Q |
вольт |
В |
Электрическое смещение |
D=0 Е |
кулон на квадратный метр |
Кл/м2 |
Поток электрической напряженности |
|
кулон·метр в квадрате |
Кл·м2 |
Поток электрического смещения |
|
кулон |
Кл |
Поляризованность |
P |
кулон на квадратный метр |
Кл/м2 |
Электрическая емкость |
C=Q/U |
фарад |
Ф |
Сила тока |
I |
ампер |
А |
Плотность электрического тока |
j=I/S |
ампер на квадратный метр |
А/м2 |
Электрическое сопротивление |
R=U/I |
ом |
Ом |
Удельное электрическое сопротивление |
=R·S/l |
ом·метр |
Ом·м |
Электрическая проводимость |
G=1/R |
сименс |
См |
Удельная электрическая проводимость |
=1/ |
сименс на метр |
См/м |
Напряжение |
U=A/Q |
вольт |
В |
ЭДС (электродвижущая сила) |
=Aст/Q |
вольт |
В |
Подвижность ионов |
b=<v>/E |
|
м2/(В·с) |
Магнитная индукция |
B=Mmax/(I·S) |
тесла |
Тл |
Напряженность магнитного поля |
H= B/0 |
ампер на метр |
А/м |
Намагниченность |
J |
ампер на метр |
А/м |
Магнитный момент |
P=I·S |
ампер·метр в квадрате |
А·м2 |
Магнитный поток |
|
вебер |
Вб |
Потокосцепление |
Ψ=N·Ф |
вебер |
Вб |
Индуктивность |
L=Ф/I |
генри |
Гн |
Таблица 2