- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная часть
- •Порядок выполнения работы
- •Задание 1. Определение входной емкости осциллографа с0
- •Задание 2. Определение диэлектрической проницаемости твердого диэлектрика
- •Контрольные вопросы
- •Используемая литература
- •Теоретическое введение
- •Перепишем соотношение (1.7) в виде
- •Так как объемная плотность энергии электрического поля
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа 2-03 Определение емкости конденсаторов при помощи мостиковой схемы
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение удельного сопротивления проводника
- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная часть
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Изучение температурной зависимости сопротивления металлов и полупроводников
- •Фрагмент 2
- •Экспериментальная установка
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная часть
- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная установка
- •Контрольные вопросы
- •Изучение зависимости мощности и кпд источника тока от величины нагрузки
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Экспериментальная часть Приборы и оборудование
- •Методика измерений
- •Экспериментальная установка
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическое введение
- •Принципиальная электрическая схема
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Изучение работы осциллографа
- •Введение
- •Контрольные вопросы.
- •1. Савельев и.В. Курс обшей физики: Электричество и магнетизм.Волны. Оптика: Учебное пособие. T.2.- 2-е изд.- м.:Наука. 1982.-§ 73. -с.210-212.
- •Проверка закона Био-Савара-Лапласа и определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли
- •Теоретическое введение
- •Лабораторная работа 2-15 Изучение эффекта Холла в полупроводнике
- •Измерительная установка и методика измерений
- •Задание
- •Порядок действий.
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическое введение
- •Приборы и оборудование
- •Методика измерений
- •По закону Фарадея эдс индукции по вторичной обмотке
- •Из выражения (5.15) и (5.16) получаем
- •Экспериментальная установка
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная часть
- •Метод измерения
- •Индукция магнитного поля соленоида, длина l которого соизмерима с диаметром d:
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение удельного заряда электрона с помощью индикатора 6е5с
- •Введение.
- •Описание метода и установки.
- •5. Зисман г.А. Тодес о.М. Курс общей физики. Электричество.-4-е изд. -м.: Наука. 1972. - § 36,37. С.226-238.
- •Теоретическое введение
- •Функциональная схема представлена на рисунке 7.7 где:
- •Контрольные вопросы
- •Изучение явления резонанса в колебательном контуре
- •Теоретическое введение
- •Электрическая схема установки
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
Федеральное агентство по образованию
Вологодский государственный технический университет
Электричество и магнетизм
Лабораторный практикум
Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ
Вологда
2007
УДК 530.1
ББК 22.5
Ф 50
Рецензент
Ф 50 Электричество и магнетизм: лабораторный практикум / Под. ред. В.И.Богданова. – Вологда: ВоГТУ, 2007, с.
Представлены лабораторные работы по физике по второй части курса для студентов всех форм обучения и всех специальностей.
Составители:
Содержание
Введение
Общие указания к выполнению лабораторных работ
Лабораторная работа 2-01. Определение диэлектрической проницаемости твердого диэлектрика
Лабораторная работа 2-02. Изучение электрических свойств сегнетоэлектриков
Лабораторная работа 2-03. Определение емкости конденсаторов
Лабораторная работа 2-04. Определение удельного сопротивления проводника
Лабораторная работа 2-05. Изучение температурной зависимости сопротивления металлов и полупроводников
Лабораторная работа 2-06. Изучение процессов заряда и разряда конденсатора
Лабораторная работа 2-07. Изучение релаксационных колебаний
Лабораторная работа 2-08. Изучение зависимости мощности и КПД источника тока от величины нагрузки
Лабораторная работа 2-09. Изучение явления термоэлектронной эмиссии и определение работы выхода электрона из металла
Лабораторная работа 2-10. Изучение работы осциллографа
Лабораторная работа 2-11. Изучение магнитного поля постоянного магнита
Лабораторная работа 2-12. Проверка закона Био-Саваpа-Лапласа и определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли
Лабораторная работа 2-13. Изучение магнитного поля короткой катушки
Лабораторная работа 2-14. Изучение магнитного поля соленоида с помощью датчика Холла
Лабораторная работа 2-15. Изучение эффекта Холла в полупроводнике
Лабораторная работа 2-16. Изучение гистерезиса ферромагнитных материалов
Лабораторная работа 2-17. Определение удельного заряда электрона методом магнетрона
Лабораторная работа 2-18. Исследование затухающих колебаний в колебательном контуре
Лабораторная работа 2-19. Изучение явления резонанса в колебательном контуре
Лабораторная работа 2-20. Изучение явления взаимной индукции
Лабораторная работа 2-21. Изучение электрических колебаний в связанных контурах
Лабораторная работа 2-01
Определение диэлектрической проницаемости твердого диэлектрика
Цель работы: изучение одного из методов определения относительной диэлектрической проницаемости и измерение диэлектрической проницаемости твердых диэлектриков.
Теоретическое введение
Диэлектриками называют вещества, которые в обычных условиях практически не проводят электрический ток (удельное сопротивление диэлектриков = 106 1015 Ом м. При внесении диэлектриков во внешнее электрическое поле происходит их поляризация, вследствие чего в любом макроскопическом малом его объеме V, возникает отличный от нуля суммарный дипольный электрический момент молекул. Количественной мерой поляризации диэлектрика является вектор поляризации (поляризованность):
, (1.1)
где - электрический дипольный момент i-ой молекулы, N - общее число молекул в объеме V.
Опыт показывает, что в слабых полях, с которыми обычно имеют дело на практике, величина вектора поляризации пропорциональна напряженности электрического поля:
, (1.2)
где κ - диэлектрическая восприимчивость диэлектрика (безразмерная величина),
0 = 8.85.10-12 Ф/м - электрическая постоянная.
В результате поляризации диэлектрика, помещенного в однородное электрическое поле, в тонких слоях, ограничивающих его поверхности, возникают не скомпенсированные поверхностные поляризационные заряды, а в неоднородном электрическом поле могут возникать еще и объемные поляризационные заряды. Согласно принципу суперпозиции, напряженность электрического поля в диэлектрике будет определяться геометрической суммой напряженности внешнего электрического поля и напряженности поля , обусловленного не скомпенсированными поляризационными зарядами:
. (3) Для изотропного диэлектрика, помещенного в однородное внешнее электрическое поле, эти векторы направлены в противоположные стороны. Поэтому
(4) т.е. напряженность электрического поля в диэлектрике меньше напряженности этого поля в вакууме.
Величину, численно равную отношению напряженности электрического поля в вакууме Е0 к напряженности того же поля в диэлектрической среде Е, называют диэлектрической проницаемостью среды и обозначают :
. (5) Согласно (4) 1 ( = 1 для вакуума).
Экспериментальная часть
Приборы и оборудование: генератор переменного напряжения, электронный осциллограф, частотомер, микрометр и штангенциркуль, две металлические пластины, набор образцов диэлектриков, резистор с известным сопротивлением.
Схема и описание установки
Диэлектрическую проницаемость твердых диэлектриков можно определить, сравнивая сопротивление плоского конденсатора переменному току с эталонным сопротивлением. Принципиальная схема установки представлена на рис.1.
ЗГ -111 - генератор звуковых колебаний, 4Э013 - электронный осциллограф; 43-33 - частотомер электронно-счетный; С - плоский конденсатор; R - эталонное сопротивление, равное 50 кОм; К - коммутатор; С0 - конденсатор с электроемкостью, эквивалентной входной емкости осциллографа.
Переменный ток от генератора звуковых колебаний поступает в цепь последовательно соединенных эталонного сопротивления R и плоского конденсатора С, между пластинами которого помещается образец из диэлектрика. Меняя частоту переменного тока, добиваются равенства падений напряжения на эталонном сопротивлении R (правая линия на экране осциллографа) и на параллельно соединенных конденсаторах (левая линия). При равенстве сигналов, поступающих на экран осциллографа, имеем: R=Rc.
. (6)
Учитывая, что и для относительной диэлектрической проницаемости из (6) получим:
. (7)