Методические указания по проведению лабораторных работ по курсу «Физика» (для студентов и преподавателей) (стр. 10 из 13)
3. Повторить наблюдение, выдвигая сердечник из катушки, а также меняя полюса магнита.
4. Зарисовать схему опыта 1 и проверить выполнение правила Ленца в каждом случае.
Опыт 2
1. Присоединить первую катушку к источнику постоянного тока 6,3 В, через выключатель.
2. Присоединить вторую катушку к миллиамперметру.
3. Ввести вторую катушку в первую, наблюдая за стрелкой миллиамперметра.
4. Повторить наблюдение, выдвигая катушку.
5. Зарисовать схему опыта 2 и проверить выполнение правила Ленца в каждом случае.
Опыт 3
1. Вставить вторую катушку в первую.
2. Замыкая и размыкая ключ, наблюдать отклонение стрелки миллиамперметра.
3.Зарисовать схему опыта 3 и проверить выполнение правила Ленца.
Опыт 4
1. Присоединить первую катушку к источнику переменного тока 6,3 В.
2. Присоединить вторую катушку к миллиамперметру для переменного тока.
3. Включить первую катушку и пронаблюдать отклонение стрелки миллиамперметра.
 |
4. Зарисовать схему опыта 4.
Контрольные вопросы
Вариант 1
1. Одинаковую ли работу нужно совершить для того, чтобы вставить магнит в катушку, когда ее обмотка замкнута и когда разомкнута?
2. Всегда ли при изменении потока магнитной индукции в проводящем контуре в нем возникает э.д.с.
3.Замкнутое кольцо движется в однородном магнитном поле поступательно: вдоль линий магнитной индукции; перпендикулярно к ним. Возникнет ли в кольце индукционный ток?
4.Как надо перемещать в магнитном поле Земли замкнутый проволочный прямоугольник, чтобы в нем наводился ток?
5.Верно ли утверждение, что электромагнит не действует на медную пластинку?
Вариант 2
1. Два одинаковых магнита одновременно начинают падать с одной и той же высоты через закрепленные проводящие кольца. Первый - через замкнутое кольцо, второй - через разомкнутое. Какой магнит упадет раньше? Почему?
2. Проводящий контур движется поступательно в магнитном поле: однородном; неоднородном. Возникает ли э.д.с. индукции в этих случаях?
3. Всегда ли при изменении магнитной индукции в проводящем контуре, расположенном перпендикулярно к линиям магнитной индукции, в нем возникает э.д.с. индукции? индукционный ток?
4. Почему для обнаружения индукционного тока замкнутый проводник лучше брать в виде катушки, а не в виде прямолинейного провода?
5. Усовершенствованные телефонные (радио) наушники используют как телефон и как микрофон. Объясните действие радионаушника в качестве микрофона.
Рекомендуемая литература
1. Кикин Д.Г., Самойленко П.И. Физика(с основами астрономии) – М.: Высшая школа, 1995. (Стр.171-174)
2. Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 208-210)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №13
ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА В ЦЕПИ С КОНДЕНСАТОРОМ
Цель работы: рассчитать действующее значение силы переменного тока в цепи с конденсатором известной электроёмкости; выполните измерение силы тока в этой цепи; сравните расчётные и экспериментальное значение силы тока.
Оборудование:
1. Источник переменного напряжения (6В)
2. Конденсатор бумажной (6мкф)
3. Миллиамперметр переменного тока
4. Вольтметр переменного тока
5. Омметр
6. Соединительные провода.
Теория: два проводника, разделённые слоем диэлектрики обладают электроёмкостью С.
При подаче переменного напряжения между такими проводниками перенос электрических зарядов сквозь диэлектрик не проходит периодически повторяющиеся процессы зарядки и разрядки конденсатора приводят к возникновению переменного тока в цепи, содержащей конденсатора. Действующее значение силы тока Iд в этой цепи определяется значение электроёмкости С, частотой ωׂвынужденных колебаний силы тока в цепи и действующим значениям напряжения U на обкладках.
 |
C
Iд =U ωC (1)
Данное равенство справедливо если можно пренебречь активным сопротивлением R остальных участков цепи, то есть если
Xc = 1/ ωC = 1/ 2πfC >> R , (2)
Таким образом, рассчитав силу тока по формуле(1) можно сравнить полученное значение с показателем миллиамперметра, предварительно убедившись в справедливости неравенства (2).
Порядок выполнения работы.
1. Соберите электрическую цепь по схеме, представленной на рисунке, выполните измерение силы тока в цепи Iд. экспериментальное при напряжении 6В.
2. Вычислите ёмкостное сопротивление Хс конденсатора на частоте 50гц по формуле (2).
3. Рассчитайте действующее значение силы тока Iд в цепи с конденсатором при подаче его обкладки переменного напряжения 6В .
4. Измерьте с помощью омметра электрическое сопротивление R проводящих проводов и амперметра.
5. Вычислите абсолютную и относительную погрешности экспериментального измерения силы тока в цепи Iд.Э и теоретического значения Iд .
6. Результаты измерений и вычислений занесите в отчётную таблицу 1.
| U,B | F,Гц | С,Ф | Xc, Ом | R Ом | Iэ, A | Iл, А | ΔI | εI |
Контрольные вопросы
Вариант 1
| 1.Запишите закон Ома для цепи переменного тока с конденсатором и катушкой. 2. Запишите формулу собственной частоты колебаний. 3. Запишите формулу связи частоты и периода колебаний. |
4. Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью 0,5 Гн и конденсатора емкостью 0,5 мкФ. Конденсатору сообщили заряд 2,5 мкКл. Найти зависимость напряжения на обкладках конденсатора, силы тока в цепи, энергии электрического поля конденсатора, энергии магнитного поля катушки от времени.
5. Найти индуктивность катушки, если амплитуда переменного напряжения на ее концах равна 157В, амплитуда силы тока 5А и частота тока 50 Гц. Активным сопротивлением катушки пренебречь.
Вариант 2
1. Запишите формулу Томсона.
2. Запишите формулу циклической частоты.
3.Запишите формулу связи циклической частоты колебаний с линейной частотой колебаний и периодом колебаний
4.Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью 0,2 Гн и конденсатора емкостью 10мкФ. Конденсатор зарядили до напряжения 2В, и он начал разряжаться. Какой будет сила тока в тот момент, когда энергия окажется поровну распределенной между электрическим и магнитным полем?
5. Рамка площадью 400 см2 имеет 100 витков и вращается в магнитном поле с индукцией 10мТл. Период вращения рамки составляет 0,1с, ось вращения перпендикулярна силовым линиям. Определить максимальное значение ЭДС индукции, возникающей в рамке.
Рекомендуемая литература
1. Кикин Д.Г., Самойленко П.И. Физика(с основами астрономии) – М.: Высшая школа, 1995. (Стр.182-186)
2 .Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 230-232)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14
ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КАТУШКИ
Цель работы: вычислить индуктивное сопротивление катушки и ее индуктивность по результатам измерений напряжений на катушке и силы тока в цепи.
Оборудование
2. Источник переменного напряжения (6В)
3. Катушка разборного трансформатора
4. Вольтметр и миллиамперметр переменного тока
5. Соединительные провода
6. Ключ однополюсной
7. Омметр
Теория
Индуктивное сопротивление катушки переменному току с частотой ω равно:
ХL=ωL=2πfL (1)
Если активное сопротивление обмотки катушки значительно меньше индуктивного сопротивления катушки переменному току (R
XL), то зависимость между действующими значениями силы тока в катушке и напряжения, приложенного к концам ее обмотки, определяется выражением:I= U /ХL= U/2πfL (2).
Цель данной работы – измерить индуктивное сопротивление и определить индуктивность катушки. Эта задача осложняется тем обстоятельством, что наряду с индуктивным сопротивлением, катушка обычно обладает еще активным сопротивлением R.
Для определения индуктивного сопротивления катушки ХL можно определить ее полное сопротивление переменному току Z, измерив действующие значения переменного напряжения на концах катушки U и силу тока I в ней: Z= U /I (3)
Затем, используя выражение Z= 
= 
ХL2 (так как ХС =0), можно найти индуктивное сопротивление катушки: ХL = 
(4).Активное сопротивление R катушки К можно измерить в отдельном опыте с помощью омметра.
Порядок выполнения работы
1. Соберите электрическую цепь
2. Выполните измерение силы тока I в цепи при напряжении 6В. Вычислите полное сопротивление катушки Z по формуле (3).
3. Выключите переменное напряжение и измерьте активное сопротивление катушки R омметром.
4. По результатам измерений полного Z и активного R сопротивление катушки вычислите ее индуктивное сопротивление ХL по формуле (4) и индуктивность L из формулы (1).