- •Лабораторная работа №1 инструкция по технике безопасности, для работающих в лабораториях физики общие положения
- •Основные положения.
- •Надзор.
- •Меры оказания первой помощи при несчастных случаях
- •Введение в теорию измерений физических величин
- •Лабораторная работа №2 определение породы древесины по плотности
- •Теоретическое введение
- •Контрольные вопросы:
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа №4
- •Введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5 определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу стокса
- •Введение
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №6 определение отношения молярных теплоемкостей воздуха методом клемана – дезорма
- •Введение
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №7
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №8 определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа№ 9 определение изменения энтропии
- •Теоретическое введение
- •Лабораторная работа №10 изучение электроизмерительных приборов
- •Чувствительность и цена деления электроизмерительного прибора
- •Погрешности приборов
- •Классификация приборов по принципу действия магнитоэлектричекская система
- •Электромагнитная система
- •Электродинамическая система
- •Вибрационная система
- •Многопредельные приборы
- •Правила пользования многопредельными приборами
- •Условные обозначения систем электроизмерительных приборов
- •Условные графические обозначения
- •Лабораторная работа №11 определение сопротивления проводников с помощью моста уитстона
- •Введение
- •1) Для ветви acb
- •2) Для ветви adb
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №12 изучение зависимости мощности и к. П. Д. Источника тока от напряжения на нагрузке.
- •Введение
- •Последовательность выполнения работы.
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа №13 определение числа фарадея и заряда электрона
- •Введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок измерений.
- •Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа №15 определение емкости конденсатора с помощью переменного тока.
- •Порядок выполнения расчетов.
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа №16 определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли
- •Введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №17 эффект холла
- •Теоретическое введение.
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №18 изучение гармонических колебаний
- •Введение
- •Определить ускорение силы тяжести
- •Контрольные вопросы
- •Описание установки и метода измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №20 изучение рефрактометра и определение показателя преломления прозрачных веществ
- •Введение
- •Описание прибора и методика измерения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №21 измерение радиуса кривизны линзы и длин световых волн при помощи интерференционных колец ньютона
- •Введение
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №22 изучение явления дифракции и определение длины волны света при помощи дифракционной решетки
- •Введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №23
- •Введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №24
- •Введение
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №25 изучение линейчатых спектров. Градуировка спектроскопа и определение постоянной ридберга по спектру гелия
- •Введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Содержание:
Контрольные вопросы:
Что такое электроемкость и чему она равна?
Как изменяется сила тока в цепи при изменении емкости?
Как можно упростить изучаемый метод измерения емкости?
Какие различия существуют между активными и реактивными сопротивлениями?
Лабораторная работа №16 определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли
Цель работы: ознакомление с методами измерения индукции магнитных полей на основе принципа наложения. Измерение горизонтальной составляющей индукции земного магнитного поля.
Приборы и принадлежности: тангенс-гальванометр, амперметр, реостат 500 Ом, выпрямитель на 12 В, двухполюсный переключатель, ключ, соединительные провода.
Введение
Известно, что вокруг проводников с током возникает магнитное поле, как это показано на рисунке 1.
Определить величину этого магнитного поя можно, использовав закон Био-Савара-Лапласа
где dB — вектор магнитной индукции поля, создаваемого элементом длины проводника dl в точке на расстоянии r от этого элемента; I — сила тока в проводнике;
k — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц и среды, в которой находится проводник.
В скалярном виде, с учетом значения коэффициента пропорциональности в системе СИ получаем:
где — относительная магнитная проницаемость среды, в которой находится проводник;
0 = 4 · 10-7 Гн/ м — магнитная постоянная.
Рисунок 1 Рисунок 2
Используя закон Био-Савара-Лапласа, можно вычислить индукцию полей проводников с током в независимости от их формы, размеров и положения точки, в которой вычисляют индукцию.
Во многих случаях возникает необходимость в измерении индукции магнитных полей, когда неизвестны токи, создающие эти поля. Таким полем в частности, является магнитное поле Земли.
Земля в целом представляет собой огромный шаровой магнит. В любой точке пространства, окружающего Землю, и на ее поверхности обнаруживается действие магнитных сил, т.е. в пространстве вокруг Земли существует магнитное поле. Северный магнитный полюс имеет координаты 74 южной широты и 155 восточной долготы (по Гринвичу), южный — 74 30 северной широты и 95 30 западной долготы. Положение магнитных полюсов Земли со временем изменяется. Существование магнитного поля Земли обнаруживается с помощью магнитной стрелки.
Если подвесить магнитную стрелку NS на нити так, чтобы точка подвеса совпадала с ее центром тяжести, то стрелка установится по направлению касательной к силовой линии магнитного поля Земли.
Ось стрелки в данном месте Земли образует с горизонтом угол , называемый магнитным наклонением (рисунок 2). Для Москвы угол магнитного наклонения равен 70.
Вектор В полной магнитной индукции магнитного поля Земли можно разложить на две составляющие: горизонтальную B0 и вертикальную Вz. Если определить одну из составляющих, зная угол магнитного наклонения, можно определить и полную индукцию магнитного поля Земли.
Пусть имеется круговая катушка из n витков, расположенных в плоскости магнитного меридиана. В центре катушки помещена магнитная стрелка, которая легко поворачивается вокруг вертикальной оси. Если по катушке пропустить ток, то в центре катушки возникает магнитное поле с индукцией В. В результате на стрелку будут действовать два взаимно перпендикулярных магнитных поя, как показано на рисунке .3 магнитное поле Земли (точнее его горизонтальная составляющая) и магнитное поле катушки с током. Магнитная стрелка устанавливается вдоль B1, т.е. по диагонали параллелограмма со сторонами В0 и В. Из рисунка 3
B = В0 tg, (0)
Рисунок 3
Так как индукция магнитного поля в центре катушки
В = 0 (nI / 2r) , (0)
то В0 = (0 nI / 2r) ( 1 / tg) = С (1 / tg), (0)
где С = 0 (n / 2r) постоянная для данной катушки величина.
Следовательно. круговая катушка с магнитной стрелкой, помещенной в ее центре, может служить для измерения магнитного поля, в которое она помещена, или для измерения силы тока, текущего по виткам катушки, если индукция магнитного поля известна.
При этом магнитную стрелку нужно брать малых размеров по сравнению с радиусом витков катушки, так как формула (2) применима лишь для точки, находящейся в центре катушки. Прибор работа которого основана на этом принципе, называют тангенс-гальванометром.
Описание лабораторной установки
Электр. схема лабораторной установки дана на рисунке 4.
На схеме: ВС-12 - выпрямитель на 12 В для питания катушки тангенс-гальванометра ТГ, К - двойной переключатель для изменения направления тока в катушке ТГ, R - реостат для регулирования величины тока в катушке ТГ, А - многопредельный миллиамперметр (на 50 -100 - 200 мА) для измерения силы тока в цепи.
Общий вид применяемого в работе тангенс -гальванометра показан на рисунке 5.
Рисунок 4 Рисунок 5
Прибор состоит из кольцевой катушки 1, установленной на основание 2. Клеммы 3, помещенные на основании, служат для подключения к катушке источника тока. К основанию 2 крепится стержень 4, на котором установлена магнитная стрелка с отсчетной шкалой, расположенной горизонтально. Стрелка и шкала помещены в корпусе 5, защищающем их от механических повреждений. Вся система с магнитной стрелкой может поворачиваться вокруг вертикальной оси закрепляется в нужном положении. Она расположена так, что острие, на котором находится магнитная стрелка, совпадает с центром катушки.