- •Электричество и магнетизм практикум по физике
- •Устройство и принцип действия электроизмерительных приборов
- •1. Основные электроизмерительные приборы
- •2. Классификация приборов по принципу действия
- •3. Чувствительность и цена деления электроизмерительного прибора
- •4. Расширение пределов измерений приборов
- •Элементы теории погрешностей при электрических измерениях
- •1. Погрешности приборов
- •2. Оценка погрешностей электрических измерений
- •3. Определение ошибок косвенного измерения физической величины
- •4. Определение наиболее выгодных условий измерения
- •5. Проведение физических измерений и оформление полученных результатов
- •6. Запись экспериментальных результатов
- •Лабораторная работа № 1 измерение сопротивлений мостиком уитстона
- •1. Метод вольтметра и амперметра.
- •2. Метод омметра.
- •3. Мостовой метод или метод мостика постоянного тока (мостик Уитстона).
- •Устройство и принцип действия мостика Уитстона
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Погрешность измерений
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки и проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчёта
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 определение эдс методом компенсации
- •Теория метода
- •Метод компенсации и описание установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 изучение электростатического поля
- •Теория метода
- •Методика исследования
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности.
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 5 измерение электрической емкости мостиком сотти
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 изучение гальванометра
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 8 изучение законов кирхгофа
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •1. Определение эдс источников тока участков цепи
- •2. Проверка первого закона Кирхгофа
- •3. Проверка второго закона Кирхгофа
- •Погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 исследование зависимости электрического сопротивления металла от температуры
- •Теория метода
- •Описание установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •1. Измерение электрической постоянной.
- •2. Измерение относительной диэлектрической проницаемости диэлектриков.
- •Погрешность измерений
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 определение напряженности земного магнитного поля с помощью тангенсгальванометра
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов и погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 исследование индуктивности соленоида
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 13 изучение эффекта холла
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 15 изучение электромагнитной индукции
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 16 исследование резонанса в колебательном контуре
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 17 определение длины электромагнитной волны с помощью измерительной линии лехера
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 19 исследование энергетического режима цепи синусоидального тока
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 20 определение точки кюри ферромагнетика
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Исследование намагничивания ферромагнетика
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов Первый вариант
- •Второй вариант
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •394000, Воронеж, пр. Революции, 19
Техника безопасности
Общие правила техники безопасности указаны в инструкции в лаборатории электричества и магнетизма.
Питание установки осуществляется от сети 220 В. При нарушениях нормальной работы установки, следует обратиться к преподавателю.
Содержание отчета
1. Название работы.
2. Цель работы (техническое задание).
3. Теоретические сведения об электрической емкости.
4. Теория метод зарядки.
5. Схема установки со спецификацией.
6. Таблица результатов измерения и расчетов.
7. Оценка погрешностей.
Контрольные вопросы
1. Что называется электроемкостью, в каких единицах она измеряется?
2. От чего зависит электроемкость тел? Как можно объяснить зависимость электроемкости тел от свойств окружающей среды?
3. Как выводится формула электроемкости плоского конденсатора?
4. Как выводятся формулы для расчета общей емкости конденсаторов при их последовательном и параллельном соединении?
5. В чем заключается сущность использованного способа зарядки для определения электроемкости?
Лабораторная работа № 8 изучение законов кирхгофа
Цель работы: ознакомиться теоретически с законами Кирхгофа, правилами их применения для расчета электрических цепей; осуществить экспериментальную проверку этих законов.
Теория метода
Для решения простейших задач расчета сил токов, сопротивлений, напряжений используют закон Ома. Закон Ома для замкнутой цепи (контура) , для однородного участка цепи (рис. 1а), в случае неоднородного участка цепи, т.е. содержащего источник ЭДС, (рис. 1б) является обобщенным законом Ома и имеет вид: .
Для решения более сложных задач при расчете разветвленных электрических цепей используют два закона Кирхгофа.
Первый закон Кирхгофа справедлив для любого узла сложной электрической цепи. В узле электрической цепи сходятся не менее трех проводников, трех токов. Первый закон Кирхгофа является следствием одного из главных законов природы - закона сохранения электрического заряда. Поскольку ток - это перенос зарядов, сумма токов, входящих в узел, должна равняться сумме токов, выходящих из узла. Первый закон Кирхгофа формулируется следующим образом: алгебраическая сумма токов сходящихся в узле равна нулю
,
при этом входящим токам приписывают знак плюс, выходящим - знак минус.
Второй закон Кирхгофа справедлив для каждого замкнутого контура из числа тех, которые можно мысленно выделить в сложной электрической цепи. Каждая "сторона" контура в общем случае представляет собой неоднородный, содержащий R и E участок цепи. Но среди сторон могут быть и однородные, т.е. содержащие только R, участки цепи. Допустим, что выделили замкнутый контур АВСА с тремя "сторонами", содержащими, соответственно R1, E1, R2, E2, R3, E3. На основании обобщенного закона Ома можем написать для каждой из сторон:
,
,
.
Сложив эти уравнения, получим второй закон Кирхгофа:
.
Второй закон Кирхгофа: в любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма падений напряжений на участках цепи замкнутого контура равна алгебраической сумме ЭДС, включенных в этот контур.
Произведение IR называют падением напряжения на сопротивлении R. Величинам IR и величинам E приписывают знаки. Если направление обхода контура, выбранное произвольно, например по часовой стрелке, совпадает с направлениями тока и ЭДС они имеют знак +IR и + E . Если ток или ЭДС направлены против обхода, то они имеют знак -IR и - E .
Законы Кирхгофа позволяют выполнить расчет сложной электрической цепи, когда заданы схема цепи и значения всех R и E, а нужно вычислить силы токов I во всех участках цепи. На основании первого и второго законов Кирхгофа составляют систему линейных уравнений, в которых неизвестными будут силы токов. Уравнений нужно составить столько, сколько в цепи искомых сил токов, причем эти уравнения должны быть математически линейно независимыми. Составленную систему уравнений решают обычно с помощью определителей или матриц. Найденное решение обязательно проверяют подстановкой.
Пример: дана схема цепи (рис. 2), в которой E 1 = 6 В, E 2 = 8В, r1 = 1 Ом, r2 = 2 Ом, R3 = 4 Ом. Указываются направления каждой ЭДС, от плюсового полюса источника во внешнюю цепь. Направления токов выбираются произвольно. Направление обходя контура выбирается произвольно. На рис. 2 все направления токов указаны в одну сторону.
По первому закону Кирхгофа для узла В: . По второму закону Кирхгофа для контура ABFKA: , а для контура АСДКА: . Подставляя исходные числовые данные, получают систему линейных уравнений. Поскольку необходимо определить три тока, потребуется только три независимых уравнения: одно на первый и два на второй законы Кирхгофа.
.
Расширенная матрица системы:
.
Решив эту систему, получают A, А, А. Знак минус у тока I3 означает, что действительное направление этого тока обратно указанному на схеме. Проверка решения: .