- •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
Литература Основная
Трофимова Т.И., Курс физики, – М.: Высш. школа, 2004, 542 с.
Савельев И.В., Курс общей физики, Т,1.– М., Наука, 1978.– 510 с.
Яворский Б.М., Детлаф А.А., Курс общей физики,– М., Высш. школа, 2002.
Максимов А.Н. Физика. Конспект лекций. – Чебоксары: ЧПИ ГОУ ВПО “МГОУ”, 2010.– 243 с.
Дополнительная
Физическая энциклопедия. Т.1. М.: Издательство “Советская энциклопедия”, 1988, Т.2. М.: издательство “Советская энциклопедия”, 1990. Т.4. Научное издательство “Большая российская энциклопедия”, 1994,Т.5. М.: издательство “Большая российская энциклопедия”, 1998.
Робертсон Б. Современная физика в прикладных науках М.: Мир, 1985
Головин П. Практикум по электродинамике. – Ульяновск: Ульяновское областное газетное издательство, 1993. 174 с.
Механика, молекулярная физика и основы термодинамики: Учебное пособие для выполнения лабораторных работ /В. А. Андреев и др.; под ред. В. В. Самарина – Чебоксары, ЧПИ МГОУ, 2010. – 180 с.
Физический практикум. Механика и молекулярная физика /Под ред. В.И.Ивероновой - М.: Наука, Главная редакция физ.-мат. литературы, 1967.- 352 с.
Владимир Александрович Андреев
Федор Трофимович Денисов
Татьяна Владимировна Иванова
Сергей Михайлович КАЗАКОВ
Алексей Николаевич Максимов
Вячеслав Владимирович СамаРИН
Электромагнетизм, колебания и волны Учебное пособие для выполнения лабораторных работ
Под редакцией С.М.Казакова
Изготовлено в Редакционно-издательском отделе ЧПИ МГОУ
Подписано в печать . . .Формат 148х210.
Гарнитура Times Roman. Бумага KYM lux
Усл.печ. л. 11,5, . Тираж 100 экз. Заказ №
Опечатано в Редакционно-издательском отделе ЧПИ МГОУ
428000, Г. Чебоксары, ул. П. Лумумба, 8
Тел.: (8352) 63-60-85
1 Лаплас Пьер Симон— французский астроном, физик и математик. Физические исследования Лапласа относятся к молекулярной физике, теплоте, акустике, электричеству и оптике. Он вывел формулу для скорости распространения звука в воздухе (см. работу 2.11), является одним из соавторов закона Био — Савара-Лапласа в электродинамике (см. работу 2.5).
1 Кирхгоф Густав Роберт – немецкий физик, научные работы посвящены электричеству, механике и оптике. В 1847 г. открыл закономерности протекания тока в разветвленных цепях (правила Кирхгофа), в 1859 г. открыл основной закон теплового излучения (закон Кирхгофа).
1 Био Жан Батист — французский физик, в 1820 г. вместе с Ф. Саваром открыл закон электродинамики, определяющий напряженность магнитного поля прямого тока (закон Био — Савара). Основные научные работы посвящены оптике, электромагнетизму, акустике и истории науки.
Савар Феликс — французский физик, его научные работы относятся к акустике, электромагнетизму, оптике, гидромеханике.
Лаплас Пьер Симон— французский астроном, физик и математик. Математическое уравнение Лапласа применялось в работе 2.1. Физические исследования Лапласа относятся к молекулярной физике, теплоте, акустике, электричеству и оптике. Он установил закон изменения плотности воздуха с высотой (барометрическая формула, 1821 г.), вывел формулу для скорости распространения звука в воздухе (см. работу 2.11), является одним из соавторов закона Био — Савара-Лапласа в электродинамике.
1 Буссоль (от франц. boussole) – это инструмент для измерения магнитного азимута направлений на местности. Его основные части: вращающаяся магнитная стрелка, кольцо с угловыми делениями (они имеются в обычном компасе) и диоптры для наведения на предмет. Он применяется при геодезических работах и управлении огнем артиллерии.
1 Х.Лоренц – нидерландский физик-теоретик, создал классическую электронную теорию, как теорию электрических, магнитных и оптических свойств вещества и электромагнитных явлений, базирующуюся на анализе движения дискретных электрических разрядов. Дал выражение для силы - формулу (6.1). Лауреат Нобелевской премии по физике 1902 г за предсказание и объяснение явления расщепления спектральных линий в сильном магнитном поле. В 1904 г. вывел формулы связи координат и моментов времени события в двух инерциальных системах отсчета (преобразования Лоренца).
13 В обозначении лампы “6” означает напряжение накала 6,3 В, “Э” указывает, что лампа – тетрод и кроме катода и анода имеет две сетки, “5” – порядковый номер данного типа лампы, “П” означает “пальчиковый”, стеклянный баллон лампы диаметром от 19 до 22,5 мм.
1 4 Знак приближенного равенства использован потому, что при независимом задании значений двух напряжений из-за погрешностей измерительных приборов точного равенства добиться трудно.
1 Открыт американским физиком Э. Холлом в 1879 году.
16 Х.Гюйгенс – голландский физик, механик, математик и астроном, в 1657 г. сконструировал первые маятниковые часы со спусковым механизмом, а в 1673 г. разработал их теорию. Решил задачу о центре колебаний и периоде физического маятника. Исследовал центростремительную силу и столкновения упругих тел. Совершил ряд открытий в оптике и астрономии.
1 Пуассон Симеон Дени – французский механик, математик и физик.
1 Формула для скорости распространения звука в воздухе выведена Лапласом, чьи уравнения уже рассматривались при изучении электростатического и магнитного полей (см. работы 2.1 и 2.5).
Стоячие волны в трубе образуются в результате интерференции бегущих волн, распространяющихся от источника на одном конце трубы и отраженных сначала от другого конца трубы., а затем многократно отраженных от обоих концов.