- •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
3. Экспериментальная установка
Для сборки электрических цепей используется лабораторный стенд, включающий в себя набор вмонтированных внутрь сопротивлений, два источника тока, два ключа. Схемы собираются с помощью соединительных проводов со штекерами, которые втыкаются в вмонтированные в установке гнезда. Для измерения величин э.д.с. источников тока, сопротивлений, токов и разностей потенциалов на различных участках цепи в работе используются два цифровых мультиметра. Стенд работает от сети напряжением 220 В. Питание стенду подается переключением тумблера на передней панели стенда. При включении питания загорается индикаторная лампа.
4. Проверка закона Ома для участка цепи и измерение внутренних сопротивлений источников тока
Выполните измерения в следующем порядке.
Убедитесь, что лабораторный стенд выключен (индикатор не светится).
Установите переключатель рода работ мультиметра в положении Ω (омметр). Измерьте сопротивление резисторов R1, R2,… R7, внесите результаты в табл. 2.1. и в отчет.
Таблица 2.1
ЭДС |
ε1 = ,В |
ε2 = ,В |
||||
|
R2 ,Ом |
R3,Ом |
R4 ,Ом |
R1,Ом |
R2,Ом |
R3=,Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
I1, мА |
I2, мА |
I3, мА |
I1, мА |
I2, мА |
I3, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее |
|
|
||||
Погрешность |
|
|
Установите переключатель рода работ мультиметра в положении DCV (вольтметр). Включите стенд и с помощью мультиметра измерьте э.д.с. ε1 (левые клеммы) и ε2 (правые клеммы) источников тока, внесите результаты в табл. 2.1.
Соберите электрическую цепь согласно рис. 2.7 с первым источником э.д.с.
В качестве сопротивления используйте резисторы, указанные в табл. 2.1. Один из мультиметров в режиме DCV (вольтметр) подключите параллельно резистору . Установите переключатель рода работ второго мультиметра в положении DCA (амперметр) с пределом измерений 200 мА. Замкните цепь ключом К или просто вставьте штекеры мультиметра (амперметра) в соответствующие гнезда резистора и источника э.д.с. Измерьте силу тока I и напряжение на резисторе, внесите результаты в табл. 2.1. После измерения разомкните цепь ключом К, или выньте один из штекеров мультиметра (амперметра) из гнезда.
Повторите пункт 4 с другими сопротивлениями r.
Повторите п. 4 и 5 со вторым источником э.д.с.
Вычислите произведения и сравните с напряжением . Определите с какой точностью выполняется закон Ома (2.1).
С помощью формулы (2.4) вычислите внутреннее сопротивление r источников э.д.с. по формуле при различных значениях силы тока I и сопротивлений R взятых из таблицы 2.1. Определите средние значения внутренних сопротивлений r источников тока и их погрешности. Результаты внесите в табл. 2.1.