Лабораторные работы по физике

Скачать работу - Лабораторные работы по физике

Всякое устройство, в котором действуют сторонние силы, называется источником тока. Он необходим в любой цепи. Внтри источника тока свободные заряды движутся против сил электростатического поля, появляется разность потенциалов ( ) на полюсах и в цепи идет ток.

Работа перемещения свободных зарядов – это работа сторонних сил за счет энергии источника (в гальваническом элементе – энергия химических процессов, в э/м генераторе – механическая энергия вращения ротора и т.д.). Мерой действия сторонних сил источника тока является ЭДС(электродвижущая сила). ЭДС равна работе сторонних сил по перемещению одного положительного заряда q на участке цепи dl : dA = Fdl cos , где F –сила, действующая на свободный заряд dl – перемещение заряда – угол между вектором силы и перемещения {Сила, действующая на свободный заряд есть результирующая сила поля кулоновских сил Сила, действующая на единичный положительный заряд: или я . Работа перемещения единичного заряда вдоль замкнутой цепи: Циркуляция вектора напряженности: работа перемещени я зар я да по замкнутому контуру, т.е. ЭДС( ): Методы измерения ЭДС: Можно определить ЭДС по закону Ома: U – падение напряжения на внутреннем участке цепи (на полюсах источника) J – сила тока в цепи Отсюда: U = - J =0 U = . Можно измерить с помощью катодного вольтметра Измерить методом компенсации Суть метода компенсации: Подлежаща я измерению ЭДС уравновешиваетс я (компенсируетс я ) известным падением напр я жени я на сопротивлении, включенном в цепь другого источника. В момент компенсации ток через исследуемый источник равен 0, т.к. потенциал точки А (рис. 1) равен потенциалу положительного полюса источника - вспомогательный источник тока - исследуемый элемент - магазины сопротивлени я G – баллистический гальванометр Вы я сним услови я , при которых исследуемого элемента я падением напр я жени я на сопротивлении I , через сопротивление - I , сопротивление подвод я щих проводов от вспомогательной батареи – r , от исследуемого элемента - По первому правилу Кирхгоффа: I = i + Применим второе правило: I i ( r + I При компенсации сила тока через исследуемый источник равна 0 я примут вид: I=I, I + i ( +r+ )= , I + I( +r+ )= , I = Значит, исследуемого элемента компенсируется падением напряжения на сопротивлении I : I = /( r + I r + Теперь можно найти Однако это сильно усложн я ет расчеты. Проще сравнить с ЭДС известного элемента, например, нормального элемента t ° c . Если вместо ввести в схему я компенсации ЭДС на на так, чтобы = c о nst , т.е. R Тогда ЭДС: I r + или Таким образом, сравнение ЭДС двух элементов сводится к сравнению двух сопротивлений. В итоге результат не зависит от r . Метод компенсации – точный метод. Он позволяет достигать точности 0, 03% от измеряемой величины.

Рабочая схема для измерения ЭДС методом компенсации: Приборы и инструменты: R ) G ) при точной компенсации ( Рабочие формулы: ЭДС неизвестного элемента I (1) Т.к. I = 0,001А, то величина измер я емой ЭДС: ( Величина сопротивления на первом магазине, при котором ЭДС нормального элемента скомпенсирована падением напряжения на нем при I =0,001А: Величина напряжения на втором магазине: Сопротивление на магазине R : R = (4) Порядок выполнения и результаты: 1. я ем величину по формуле (2): 2. Определяем величину по формуле (3): 3. =6В. Определяем величину R по формуле (4): R = 6/0,001А -3000Ом=3000 Ом 4. Т.к. стрелка гальванометра оказалась не на 0; с помощью магазина сопротивления R был подобран такой ток в цепи вспомогательного источника, чтобы ток через гальванометр = 0.При этом R =3600 Ом. 5. При включении в цепь исследуемого элемента стрелка гальванометра оказалась не на 0; с помощью магазинов сопротивления и было достигнуто отсутствие тока через гальванометр. При этом 6. Определяем величину ЭДС исследуемого элемента по формуле ( 0,001А*1558,63 Ом=1,55863 В. Формулы для расчета погрешностей: Для магазинов сопротивления и при температуре t =20±2°С: m – число декад магазина( m =6), R - значение включ. сопротивления в Омах( =1558,63Ом, 1541,37 Ом ) Для магазина сопротивления R при мощности 0,5 Вт и температуре t =20±5°С: m – число декад магазина( m =6), R - значение включ. сопротивления в Омах(3600 Ом) e x / e x = e n / e n + 2*( R / R )- погрешность при измерении ЭДС исследуемого элемента Расчет погрешностей: e N = 0,00001В, погрешности приборов – магазины сопротивлений 0,02; Гальванометр – 1 деление. R 1 ’= ( R 1 ’/100)*0,05 =0,2 Ом R 1 = ( R 1 /100)*0,05 =0,26 Ом Т. к. e x / e x = e n / e n + 2*( R / R ) , то e x = e x *( e n /e n + 2*( R/R))= 1,55863*(0,00001/1,01863 + 0,2/1018,63 + 0,26/1558,63) = = 1,55863*(0,000009817+0,0003628)= 1,55863*0,000372617=0,00058077203471 В Итак, e x =(1,55863 Вывод: Полученные данные, учитыва я погрешность при вычислении, подтверждают точность метода компенсации и возможность нахождени я ЭДС, примен я я этот метод.

Министерство общего и профессионального образовани я Российской Федерации Новгородский Государственный университет Имени Ярослава Мудрого Кафедра «Прикладна я математика и информатика» Отчет Исследование электростатического пол я Преподаватель: Евдокимова Л.А. Студент группы № 3311 Jannat Новгород Великий 2005 Отчет по лабораторной работе № 1.1 «Исследование электростатического пол я » Цель работы: Найти распределение потенциалов полей различных систем зар я дов и построить силовые линии этих полей.

Основные пон я ти я и законы: Вс я кий неподвижный электрический зар я д создает в окружающей среде электростатическое поле(форма существование материи). Оно дейтсвует только на электрические за я рды, следовательно, его можно обнаружить только при помощи пробного зар я да.

Количественной характеристикой пол я служит напр я женность я на пробный зар я д, - величина зар я да. Напр я женность – векторна я величина, ее направление зависит от знака пробного зар я да. Дл я графического представлени я напр я женности используютс я силовые линии(линии напр я женности) – линии, в кажой точке которых направление касательных совпадает с вектором напр я женности.

Густота линий характеризует численное значение напр я женности пол я . Закон взаимодействи я описан только дл я точечных зар я дов: - сила, действующа я со торны первого зар я да на второй, - радиус-вектор от к - диэлектрическа я проницаемость среды, - электрическа я посто я нна я , В свою очередь, дл я определени я напр я женности пол я , создаваемого точечным зар я дом q на рассто я нии r от него: Пусть поле создано системой неподвижных зар я дов я сила F , действующа я на пробный зар я д q , будет равна: Полученное соотношение выражает принцип суперпозиции полей.

Другой метод расчета – по теореме Остороградского-Гаусса: Ф= ES cos , где Фпоток через площадь S – угол между направлением нормали и Если поле однородно, то: Ф= EdS cos , полный поток Ф= Теорема Остроградского-Гаусса: Ф= Можно подобрать форму замкнутой поверхности так, чтобы cos =0, тогда Ф=Е S , Электростатическое поле обладает потенциальной энергией. Дл я описани я энергетических свойств пол я вводитс я потенциал : где - пробный положительный зар я д. При перемещении q мен я етс я и потенциальна я энерги я : или - это элемент длины силовой линии Значит, -проекци я вектора Е на направление премещени я и m а x при направлен по касательной к силовой линии.

Величина - градиент потенциала. В любом электростатическом поле можно выделить совокупность точек, потениал которых одинаков. Они образуют эквипотениацльную поверхность.

Уравнение такой поверхности имеет вид: ( x , y , z )= const При перемещении по эквипотенциальной поверхности на отрезок потенциал не мен я етс я ( Значит, в каждой точке пол я я лини я перпендикул я рны к эквипотенциальной поверхности. Эквипотенциальную поверхность можно провести через любую точку пол я . При я нто проводить так, чтобы разность потенциалов между любыми точками двух соседних эквипотенциальных поверхностей была одинаковой. Чтобы объективно исследовать поле, стро я т его модель в подход я щей среде.

Услови я модели: Енапр я женность в данной точке – удельна я проводимость электролита - вектор плотности тока Схема установки дл я исследовани я электростатического пол я с помощью осциллографа и звукового генератора: Приборы и инструменты: я ванна Пор я док выполнени я и результаты: Задание 1 Дл я плоских электродов 1. Помещаем один из зонтов в электролитическую ванну в точку В на оси X , другой зонт – вблизи точки В. 2. Перемеща я зонд, находим точки, дл я которых отклонение луча на экране осциллографа минимально(т.е. потенциал совпадает с точкой В на оси X ). Находим 7-10 таких точек и отмечаем их координаты.

Найденные точки: Точка А(-7;0) (-7;-1), (-7,-2), (-7;-2,5), (-7;-3), (-7;1), (-7;2), (-7,3) Точка В(-5;0) (-5;-1), (-5;-2), (-5;-3), (-5;-4), (-5;-5),(-5;1),(-5;2), (-5;3) Точка С(-3;0) (-3;-1), (-3;-2), (-3;-3), (-3,-4), (-3;1),(-3;2), (-3;3), (-3;4) Точка D (2;0) (2;-1), (2;-2), (2;-3), (2,-4), (2;1),(2;2), (2;3), (2;4) Дл я одного точечного, одного плоского электродов Действуем аналогично.

Найденные точки: Точка А(-7;0) (-9;-2,5), (-11,-2), (-13;-1), (-14;0), (-9;2,5), (-11;2), (-13,1), (-4;0) Точка В(-5;0) (-7;-4,5), (-8,-5,5), (-10;-7), (-13;-8), (-7;4,5), (-8;5,5), (-10,7) Точка С(-3;0) (-4;-3,5), (-5;-8,5), (-6;-10), (-3,5;0), (-4;3,5),(-5;8,5), (-6;10) Точка D (2;0) (2,5;-10,5), (3,5;-15), (2;-8), (2;-4), (2,0), (2,5;10,5),(3,5;15) Точка E (6;0) (7;-8,5), (8;-10), (10,-11), (6,5;-5), (6,5;-3), (7;8,5), (8;-10), (10;-11) Силовые линии полей График Задание 2 Поместить в электролитическую ванну 2 зонда на электроды.

Определить разность потенциалов между электродами. U= 2,2 И Перемеща я один из зондов относительно электрода, найти распределение потенциалов между электродами. Точка (-7;0) U = 2,1 В Точка (-3;0) U = 1,4 В Точка (-5;0) U = 1,7 В Точка (2;0) U = 0,7 В 4.Построить график зависимости потенциала от рассто я ни я между точкой и электродом.

График Вывод: При выполнении этой лабораторной работы я исследовала электростатическое поле с помощью осциллографа и звукового генератора, установила зависимость потенциала от рассто я ни я между электродом и различными точками, а также научилась строить силовые линии пол я . Министерство общего и профессионального образовани я Российской Федерации Новгородский Государственный университет Имени Ярослава Мудрого Кафедра «Прикладна я математика и информатика» Отчет Сн я тие кривой намагничивани я и петли гистерезиса с помощью осциллографа Преподаватель: Евдокимова Л.А. Студент группы № 3311 Jannat Новгород Великий 2005 1. Цель работы: Построение кривой намагничивани я и определение тепловых потерь. 2.Схема установки дл я сн я ти я кривой намагничивани я :

~ U ВХ

N 1

N 2

R 1 U x

R 2

C

U y

S =286 мм; n 1 = 17 витков; n 2 = 300 витков; C =0,5 мкФ; R 1 =510 Ом; R 2 =82 кОм; 3.Петл я гистерезиса.

Чертеж на миллиметровке 4.Координаты вершин петли гистерезиса.

№ п / п	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
X ( дел)	25	23	22	21	18,5	17,5	16	13	11	9
Y ( дел )	10	9	8,5	8	7,5	7	6	5	3	3

5. Определение цены делени я осциллографа. U x = 0,4 В L X = 50 U Y = 0,1 В L Y = 28 6. Определение чувствительности осциллографа. 7.Определение магнитной индукции(В) и напр я женности внешнего пол я (Н). H=X·K X ; B=Y·K Y

№ п/п	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
X (дел)	25	23	22	21	18,5	17,5	16	13	11	9
Y (дел)	10	9	8,5	8	7,5	7	6	5	3	3
H ( А / м )	0,019	0,017	0,01 7	0,016	0,014	0,013	0,012	0,009	0,008	0,006
B (Тл)	4,8· 10 -5	4, 3 · 10 -5	4, 1 · 10 -5	3 ,8· 10 -5	3 , 6 · 10 -5	3 , 3 · 10 -5	2 , 9 · 10 -5	2 , 4 · 10 -5	1 , 4 · 10 -5	1 , 4 · 10 -5

8.Построение графика зависимости B = f ( h ) 9.Расчет тепловых потерь. Q = K X · K Y · N , где N -число клеток охватываемых петлей, а K X · K Y - произведение определ я ющее площадь одной клетки.

Работа, произведенна я при перемагничивание единицы объема образца за 1 секунду, определ я етс я по формуле: A / t = K X · K Y · N · ,где =50 Гц - частота переменного напр я жени я . Тепловые потери на перемагничивание определ я ютс я теплотой, выделенной в единице объема тороида за секунду, т.е.: Q / t = K X · K Y · N · Q / t =7,67·10 -4 ·4,78·10 -6 ·32,5·50=5,96·10 -6 10.Вывод:В данной работе мы научились строить кривую намагничивани я , определ я ть тепловые потери, а также работать с такими измерительными приборами как осциллограф.

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовани я Новгородский Государственный университет Имени Ярослава Мудрого.

Кафедра «общей и экспериментальной физики». Отчет Определение коэффициента взаимной индукции двух соленоидов . Преподаватель: Евдокимова Л.А. Студент группы № 3311 Jannat Новгород Великий 2005 1. Цель работы.

Определение коэффициента взаимной индукции двух соленоидов с помощью баллистического гальванометра. 2. Объект исследовани я . 2.1. Приборы и оборудование. 1) e ; 2) m А (класс точности 0,2; предел 60 mA ); 3) T p ; 4) Реостат R ; 5) 6) G; 7) ; 8) 2.2. Схема установки.

G

2.3. Рабочие формулы. b – баллистическа я посто я нна я ; С – емкость конденсатора; n – максимальное количество делений, на которое отклон я етс я указатель гальванометра; U – напр я жение; M – коэффициент взаимной индукции; n max – максимальное отклонение указател я от нулевого положени я в делени я х шкалы гальванометра; r 2 – активное сопротивление цепи второго контура, r 2 = r g + r c ( r g – сопротивление баллистического гальванометра, r c – сопротивление второго соленоида). 2.4. Формулы расчета погрешности. 3. Результаты исследовани я .

№ опыта	1	2	3
n max	19	17	16

Дл я определени я баллистической посто я нной мы воспользовались данными лабораторной работы «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ».

№	С 0 , мкФ	U 0 , В	n 0
1	1	0,9	16
2	1	0,9	17
3	1	0,9	17

Мен я ем местами катушки.

№ опыта	1	2	3
n max	19	18,5	19,5

Теперь подсчитаем погрешность: Таким образом, 4. Вывод.

Изменение тока в одном контуре вызывает изменение магнитного пол я в окружающем пространстве и, следовательно, измен я етс я магнитный поток, пронизывающий другой контур. В соответствии с законом электромагнитной индукции Фараде я – Ленца изменение магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, приводит к возникновению ЭДС индукции, величина которой пропорциональна скорости изменени я этого потока.

Взаимна я индуктивность двух соленоидов, намотанных на общий сердечник, определ я етс я формулой: где m 0 – магнитна я посто я нна я ; N 1 и N 2 – число витков первого и второго соленоида; S – площадь поперечного сечени я сердечника; l – длина сердечника; m - относительна я магнитна я проницаемость сердечника.

Относительна я магнитна я проницаемость ферромагнетиков я вл я етс я функцией напр я женности магнитного пол я , в которое он помещен.

независимая оценка ущерба в Твери
оценка стоимости ценных бумаг в Орле
оценка аренды земли в Брянске