- •Практикум по электрическтву и магнетизму
- •Содержание
- •1.Правила выполнения и оформления работ в электрической лаборатории
- •2. Электроизмерительные приборы Основные электроизмерительные приборы
- •Чувствительность и цена деления прибора
- •Класс точности. Погрешность приборов
- •Амперметры и вольтметры
- •В спомогательные элементы электрических цепей
- •Реостаты, потенциометры и магазины сопротивлений
- •М ногопредельные приборы
- •Работа № 3 изучение электростатического поля
- •Краткая теория
- •Электролитическая ванна
- •Описание лабораторной установки
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 4. Изучение работы трехэлектродной лампы
- •Краткая теория
- •Описание схемы
- •Выполнение работы Внимание! Во избежание поражения электрическим током необходимо убедиться, что выпрямители отключены от сети
- •I.Снятие анодных характеристик триода
- •II. Снятие сеточных характеристик триода
- •Контрольные вопросы
- •Краткая теория
- •Измерение сопротивлений мостиком Уитстона
- •2. Проверка законов последовательного и параллельного соединения сопротивлений
- •Измерения проводят так же не менее трех раз для последовательно соединенных сопротивлений, результаты измерений заносят в таблицу и вычисляют погрешности измерений.
- •Определение температурного коэффициента сопротивления металла
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 6 градуировка термоэлемента и определение его электродвижущей силы
- •Краткая теория п ри тесном соприкосновении (контакте) двух разнородных металлов между ними возникает разность потенциалов. Она получила название контактной разности потенциалов.
- •Описание схемы и метода измерения термоэлектродвижущей силы
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 7 изучение работы электронного осцилографа. Проверка градуировки звукового генератора
- •Устройство электронного осциллографа
- •Генератор развертки
- •Выполнение работы Подготовка осциллографа к работе
- •Внимание: след луча не должен быть слишком ярким!
- •Упражнение 1. Исследование формы переменного электрического напряжения
- •Упражнение 2. Измерение переменного электрического напряжения с помощью осциллографа
- •Внимание: в дальнейшем усиление по вертикали не трогать!
- •Упражнение 3. Проверка градуировки звукового генератора синусоидальных напряжений с помощью фигур Лиссажу
- •Контрольные вопросы
- •Работа №8 исследование вольтамперных характеристик полупроводниковых диодов
- •Краткая теория
- •Выполнение работы:
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 9 проверка обобщенного закона ома для цепи переменного тока
- •Краткая теория
- •1.Активное сопротивление r в цепи переменного тока Пусть в цепи сопротивление r (рис. 1), течет переменный ток
- •Индуктивность l в цепи переменного тока
- •3 .Емкость с в цепи переменного тока
- •4.Цепь переменного тока с активным сопротивлением r, индуктивностью l и емкостью с, включенными последовательно
- •Выполнение работы
- •Упражнение 2. Определение емкости
- •Упражнение 3 Проверка обобщенного закона Ома
- •Работа № 10 измерение удельного сопротивления проводника
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 11
- •Изучение влияния магнитного поля на вещества.
- •Снятие петли магнитного гистерезиса ферромагнетиков
- •Краткая теория
- •Изучение ферромагнетиков статическим методом
- •Описание схемы и методики измерений
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •II. Изучение ферромагнетиков в динамическом режиме
- •Описание схемы и методики измерений
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 12 изучение работы простейшего лампового генератора электромагнитных колебаний
- •Краткая теория
- •Ламповый генератор
- •Описание схемы лабораторной работы
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
3 .Емкость с в цепи переменного тока
В цепи постоянного тока конденсатор представляет бесконечно большое сопротивление. Для цепи переменного тока емкость представляет собой конечное сопротивление, т.к., попеременно заряжаясь и разряжаясь, конденсатор обеспечивает движение электрических зарядов.
Рассмотрим цепь, содержащую конденсатор емкостью С (омическим сопротивлением и индуктивностью пренебрегаем), который периодически заряжается и разряжается (рис.7).Пусть к конденсатору приложено переменное синусоидальное напряжение
(8)
В любой момент времени заряд q конденсатора равен произведению емкости С конденсатора на напряжение UC:
(9)
Емкость конденсатора измеряется в фарадах (Ф). Если q-1Кл, а U=1В, то С=1Ф. Т.о., одна фарада равна электрической емкости конденсатора, при которой заряд 1Кл создает на конденсаторе разность потенциалов 1В.
Если за малый промежуток времени dt заряд конденсатора изменяется на dq, то это значит, что в подводящих проводах идет ток силой
Так как амплитуда этого тока , (10)
то окончательно получим (11)
Запишем формулу (10) в виде (12)
Э
Из сравнения формул (8) и (11) видим, что изменения тока i и напряжения UC, которое мы будем называть падением напряжения на емкости, совершаются в разных фазах, причем фаза напряжения на /2 отстает от фазы тока. А это значит, что максимум тока наступает на Т/4 (по времени) и на /2 (по фазе) раньше, чем максимум напряжения (рис.8).
Действительно, напряжение на обкладках конденсатора появится, если в более ранней стадии колебаний протекал зарядный ток. Векторная диаграмма цепи переменного тока с емкостью изображена на рис.9.
4.Цепь переменного тока с активным сопротивлением r, индуктивностью l и емкостью с, включенными последовательно
Схема цепи изображена на рис.10.
По всей цепи будет идти общий ток i=i0 sin t. Обозначим сопротивления элементов в цепи R, RL и RC, а падения напряжения на них соответственно UR , UL и UC. Построим векторную диаграмму амплитудных значений напряжений, полагая, что U0L> U0C (рис.11). Из векторной диаграммы определим амплитудное значение напряжения U0 между точками А и В: или
.
Но , и . Тогда .
Откуда . (13)
Э то есть обобщенный закон Ома для амплитудных значений переменного тока и напряжения цепи, содержащей последовательно включенные R,L и C.
Величина (14) называется полным сопротивлением цепи, а - полным реактивным сопротивлением (на реактивном сопротивлении электроэнергия не расходуется, поэтому оно еще называется безваттным).
Очевидно, что если цепь будет состоять из активного сопротивления R и одного реактивного, например RL, то закон Ома будет иметь вид:
(15)
Если цепь будет содержать R и RC, то закон Ома будет иметь вид:
(16)
Из векторной диаграммы (рис.11) видно, что в цепи с последовательно включенными R,L и C ток и напряжение сдвинуты по фазе на угол , а
(17)
Отсюда можно определить сдвиг фаз между током и напряжением в данной цепи переменного тока.