fizika_668

51

18.3.4Повернути осцилограф на 90 градусів (екраном на схід) і переконатися, що відбувся зсув електронного променя по вертикалі. Визначити по шкалі, яка нанесена на екран осцилографа, вертикальну координату y1 електронного променя й записати її в таблицю 18.1.

18.3.5Повернути осцилограф на 180 градусів (екраном на захід) визначити вертикальну координату y2 електронного променю й результат записати в таблицю 18.1.

18.3.6Повторити вимірювання відповідно до пунктів 3, 4, 5 при інших значеннях напруги живлення Uж, зазначених у таблиці 18.1.

18.3.7Відключити ЛАТР від мережі.

18.3.8По формулі (18.1) для кожного значення прискорювальної напруги U розрахувати питомий заряд електрона e/m.

e		8 S2 U	,	(18.1)
m		? 02 H 2 4

де U – прискорювальна напруга [В], S = (y1+y2)/2 – середній зсув променя [м], – довжина шляху електронного променя в трубці [м], Н – напруженість магнітного поля Землі дорівнює 17 А/м,0 = 4 10-7(Гн/м) – стала магнітна.

18.3.9 Визначити середнє значення питомого заряду електрона, абсолютну погрішність (e/m) щодо середнього значення й представити остаточний результат у вигляді:

ee

m m сер

e .

m

Таблиця 18.1

Uж, В	U, B	y1,	у2,	Зсув променя	e/m	(e/m)
		мм	мм	S, мм
140	1400
180	1800
220	2200

52

19 Визначення питомого опору матеріалу дроту

19.1 Мета роботи

Засвоїти поняття питомого опору матеріалу й методику його вимірювання.

19.2 Схема й принцип дії установки

Для виконання роботи скористаємося установкою, у якій дріт з невідомим опором, амперметр і вольтметр з'єднані в електричне коло

(рисунок 19.1).

Для визначення опору дроту пропонується метод амперметра – вольтметра.

Вимірявши за допомогою амперметра А й вольтметра V відповідно силу струму I в амперах і напругу U в вольтах, знайдемо питомий опір дроту:

	U π D2
ρ		,	(19.1)
	4 I

де D – діаметр і – довжина дроту в метрах.

19.3 Порядок виконання роботи

19.3.1Замірити довжину дроту і його діаметр D.

19.3.2Включити мережу. Регулятором струму задати силу

струму.

19.3.3Записати показання вольтметра V й амперметра A.

19.3.4Результати вимірювань і розрахунків записувати в таблицю 19.1.

						53
Таблиця 19.1
1,	D1,	I1,	U1,В	1,	2,	D2,	I2,	U2,	2,
м	м	А		Ом м	м	м	А	В	Ом·м

19.3.5Міняючи силу струму, зробити три вимірювання сили струму I й напруги U.

19.3.6Поміняти дріт з даного матеріалу на дріт з іншого

матеріалу й повторити п. 3.3 3.5.

19.3.7По формулі (19.2) знайти значення питомого опору для кожного з випробуваних матеріалів для всіх випадків вимірювань.

19.3.8Обчислити відносну й абсолютну погрішності.

19.3.9Записати значення для кожного зразка окремо із вказівкою абсолютної погрішності у вигляді:

= сер .

54

20 Визначення горизонтальної складової напруженості магнітного поля Землі

20.1 Мета роботи

Дослідження магнітного поля Землі за допомогою тангенсгальванометра.

20.2 Схема й принцип дії установки

Тангенс-гальванометр складається з декількох витків кругового провідника, у центрі якого укріплена на вертикальній осі маленька магнітна стрілка. З нею жорстко скріплена під прямим кутом більш довга стрілка-покажчик, кінці якої доходять до градусних поділок кругової шкали. Магнітна стрілка повинна бути багато менше радіуса кругового провідника.

Площина, у якій установлюється магнітна стрілка, називають площиною магнітного меридіана даного місця, а пряму, по якій ця площина перетинається з горизонтальною площиною, називають магнітним меридіаном. Вектор напруженості магнітного поля, що лежить у площині магнітного меридіана, можна розкласти на дві складові: горизонтальну Нг і вертикальну Нв.

Магнітна стрілка компаса встановлюється уздовж магнітного меридіана

Нг . Якщо помістити вісь обертання магнітної стрілки в центрі кругового провідника з електричним струмом, то магнітне поле

струму Н буде діяти на стрілку. Сили магнітного поля струму повернуть стрілку на кут , і її вісь розташується уздовж

рівнодіючої Но. Із прямокутного трикутника (рисунок 20.1) знаходимо

Hг = H/tg = I N/(2 r tg ), (20.1)

де I – сила струму у витках [A], N – число витків, r – радіус витків [м], - кут у градусах.

55

20.3 Порядок виконання роботи

20.3.1Зібрати електричне коло згідно рисунку 20.2.

20.3.2Установити площину кругових провідників у площині магнітного меридіана.

20.3.3За допомогою реостата встановити силу струму в колі I = 0,2 А и відрахувати кут повороту стрілки. Тому що центр магнітної стрілки й покажчика може не збігатися із центром кругової шкали, необхідно визначити положення обох кінців

покажчика.

20.3.4Змінити за допомогою перемикача напрямок струму в тангенс-гальванометрі й зробити відліки при тій же силі струму.

20.3.5Міняючи силу струму від 0,2 до 0,6 А через 0,1 А, повторити зазначені вище відліки.

20.3.6Знайти середнє значення кута сeр для кожного значення сили струму, а потім визначити tg сер.

20.3.7Порахувати Нг по формулі (20.1) для кожної сили струму й знайти середнє значення Нгсер.

Всі дані вимірювань і розрахунків записувати в таблицю 20.1.

Таблиця 20.1

	Кут при прямому		Кут при звор.
I,	напрямку струму		напрямку струму		сер	tg сер	Нг,
A	По 1-му	По 2-му	По 1-му	По 2-му			А/м
	кінцю	кінцю	кінцю	кінцю
	покаж.	покаж.	покаж.	покаж.

20.3.8 Визначити відносну й абсолютну помилки (див. розділ 34 “Загальні відомості”). Остаточний результат роботи підставити у вигляді :

Нг = Нгсер Нг

56

21 Визначення ємності конденсатора, індуктивності котушки й магнітної проникності магнетиків

21.1 Мета роботи

Засвоїти методику визначення ємності конденсатора, індуктивності котушки й магнітної проникності магнетиків.

21.2Схеми й розрахункові співвідношення

21.2.1Визначення електроємності

конденсатора

Для	визначення електроємності
конденсатора	скористаємося	електричним
колом (рисунок 21.1).
Електроємність конденсатора можна
знайти по формулі:
	C = I/(U 2 π ).	(21.1)

Сила струму I й різниця потенціалів U виміряються в досліді амперметром A і вольтметром V, а = 50 Гц – промислова частота в мережі.

21.2.2 Визначення індуктивності котушки й магнітної проникності сердечника.

Для визначення індуктивності котушки скористаємося електричним колом (рисунок 21.2).

Індуктивність котушки L можна знайти по формулі:

		Z2_ R 2
L=				,	(21.2)
	2 π ν
де Z – повний опір кола, R – опір
реостата R.
Для			визначення		індуктивності

потрібно знайти повний опір Z = U/I, вимірявши для цього силу струму в колі й різницю потенціалів на кінцях котушки за допомогою амперметра A i вольтметра V. R – активний опір кола (опір реостата R).

57

Магнітну проникність матеріалу сердечника можна знайти по формулі:

?	L		,	(21.3)
	? 0 N2	S

де 0 = 4 π 10–7 Гн/м – стала магнітна; N = 1200 – число витків котушки; = 0,09 м – довжина котушки; S = 5,97 10–2 м2 – площа перерізу котушки.

21.3 Порядок виконання роботи

21.3.1 Зібрати електричне коло відповідно до схеми (рисунок

21.1).

21.3.2Зняти показання амперметра й вольтметра, які б перебували в другій половині шкали вимірювальних приладів (не менше 3 дослідів).

21.3.3Обчислити значення ємності конденсатора по формулі (21.1) і визначити її середнє значення.

21.3.4Зібрати електричне коло відповідно до схеми (рисунок 21.2) для визначення індуктивності котушки.

21.3.5Визначити силу струму, що йде через котушку, для трьох різних значень напруги на її кінцях. Напругу на затисках котушки регулюють реостатом R так, щоб показання амперметра й вольтметра перебували в другій половині шкали. Визначити три відповідні значення повного опору по формулі: Z = U/I.

21.3.6 Із трьох отриманих значень Z знайти середнє значення

Zсер.

21.3.7 Знайдені значення Zсер підставити у формулу (21.2) і визначити коефіцієнт самоіндукції (індуктивність).

21.3.8 Магнітну проникність матеріалу сердечника визначити по формулі 21.4.

21.3.9 Результати вимірюваннь і обчислень записувати в таблицю 21.1.

Таблиця 21.1

№	IC,	UC,	C,	IK,	UK,	ZK,	R,	L,
досліду	А	В	Ф	А	В	Ом	Ом	Гн

58

21.3.10 Порахувати відносну й абсолютну погрішності визначення електроємності методом логарифмічного диференціювання (див. розділ 34 “Загальні відомості”). Відповідь записати у вигляді:

С = Ссер С.

59

22 Визначення точки Кюрі

22.1 Мета роботи

Дослідження магнітних властивостей феромагнетиків

22.2 Схема й принцип дії установки

Для визначення точки Кюрі даній роботі використовується наступна схема (рисунок 22.1).

У	вигляді	прямокутника
зображений		феромагнітний
зразок 1.		Нагрівання
здійснюється		за допомогою

спіралі 2, включеної в мережу змінного струму напругою 220 В (первинна обмотка). Змінний струм, проходячи через первинну обмотку, створює у феромагнетику змінне магнітне поле. Це поле наводить у

вторинній обмотці 3	ЕРС
індукції. Вторинна	обмотка

з'єднана з мілівольтметром mV, за допомогою якого виміряється ЕРС індукції.

Температура зразка виміряється за допомогою термопари 4. Термопара з'єднана з гальванометром Г, шкала якого проградуйована.

Змінний струм первинної обмотки створює змінне магнітне поле. Витки вторинної обмотки пронизує змінний магнітний потік. Під дією цього потоку у вторинній обмотці наводиться ЕРС індукції, величина якої вимірюється мілівольтметром mV.

При досягненні точки Кюрі феромагнетик перетворюється в парамагнетик, у результаті чого магнітна проникність різко падає. Отже різко впаде й величина ЕРС індукції. Таким чином, досягнення точки Кюрі, виявляється по різкому падінню показників мілівольтметра.

60

22.3 Порядок виконання роботи

22.3.1 Зібрати електричну схему:

а) мілівольтметр підключити до вторинної обмотки; б) гальванометр з'єднати з термопарою.

22.3.2Включити нагрівач і через кожні 200 знімати показання мілівольтметра.

22.3.3Починаючи зі 150 0С, відлік показань робити через кожні 100. Зробити вимірювання до температури 400 0С. Виключити нагрівач. Результати вимірюваннь занести в таблицю 22.1.

Таблиця 22.1

Температура, 0С 20 40 60 … 150 160 170 … 400

Показання мілівольтметра (у довільних одиницях)

22.3.4За отриманим даними побудувати графік, відкладаючи по осі абсцис температуру в градусах Цельсія, а по осі ординат – показання мілівольтметра в довільних одиницях.

22.3.5За графіком знайти й відзначити крапку Кюрі.