РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени А.И. Герцена

Издательство "Образование"

Методические указания к лабораторным работам по разделу "электричество и магнетизм"

Санкт-Петербург 2004

Печатается по решению кафедры общей и экспериментальной физики и РИСа РГПУ им. А.И. Герцена

Работы содержат практические задания с рекомендациями к их выполнению. Методические указания рассчитаны на студентов I и II курсов дневного отделения факультета физики.

Научный редактор: докт. физ.-мат. наук, проф. Ю.А. Гороховатский

Составители: И.А. Дземидко, Д.Э. Темнов

Рецензенты: канд. физ.-мат. наук, доц. И.И. Хинич, РГПУ им. А.И. Герцена

канд. тех. наук, доц. В.И. Закржевский, ГТУ (ЛЭТИ)

• Издательство "Образование", 2004

Введение

В методических указаниях приведены описания цикла лабораторных работ по разделу "Электричество и магнетизм" курса общей физики, разработанного коллективом кафедры общей и экспериментальной физики РГПУ им. А.И. Герцена.

Электромагнитное взаимодействие является одним из фундаментальных взаимодействий, электрические и магнитные закономерности наиболее широко используются в научной и промышленной деятельности, поэтому при изучении именно раздела "Электричество и магнетизм" особую ценность приобретает лабораторный практикум. Пособие призвано оказать помощь студентам при изучении теоретического курса, стимулировать самостоятельную работу студентов с учебной и справочной литературой и способствовать приобретению навыков получения и обработки экспериментальных данных.

Содержание лабораторных работ подобрано таким образом, чтобы по возможности равномерно осветить все основные разделы курса "Электричество и магнетизм": электростатика, постоянный ток, электромагнитные колебания. Одна из работ посвящена изучению принципа действия осциллографа. Описание каждой работы содержит формулировку цели работы, указание разделов, знание которых необходимо для выполнения работы, краткие сведения из теории изучаемого явления, перечень экспериментальных заданий и рекомендаций по их выполнению.

Предлагаемые методические указания могут быть использованы при выполнении лабораторного практикума как студентами физического факультета, так и студентами других естественнонаучных направлений при изучении раздела "Электричество и магнетизм" в курсе общей физики.

3

Правила выполнения работы и офрмления полученных результатов

Для получения допуска к выполнению работы студент должен продемонстрировать знание изучаемого явления, понимание методики используемого эксперимента, представить протокол выполнения работы, выполненный в тетради для лабораторных работ и содержащий:

1. название и цель работы;

2. доэкспериментальные данные и предварительные расчеты (при необходимости);

3. перечень заданий (в каждом – электрическая схема, параметры используемых приборов, расчетные формулы, таблицы измерений).

Доэкспериментальные данные должны содержать физические константы и табличные величины, которые необходимы для расчетов. Предварительные расчеты подразумевают вычисление величин, которые понадобятся при выполнении работы или которые необходимо проверить в ходе работы. При выборе электроизмерительных приборов необходимо указать требуемые параметры: предел измерения, внутреннее сопротивление (или предельный ток), цену деления для определения погрешности измерения. При выборе элементов схемы нужно указать их номинальные значения (напряжения, тока, мощности, сопротивления). Расчетную формулу необходимо записать так, чтобы она содержала только экспериментально измеренные величины, табличные величины и константы, величины, определенные в предыдущем задании или полученные рассчетно. В таблице нужно предусмотреть графы для непосредственно измеряемых величин (если производится серия измерений), для величин, которые получаются путем произведения каких-либо операций с измеренными величинами (например, по измеренным сериям значений напряжения и тока можно рассчитать серию соответствующих им сопротивлений). В "шапке" таблицы обязательно указывать, в каких единицах измеряется данная величина.

П

4

ри необходимости преподаватель может потребовать составления краткого теоретического конспекта по изучаемому явлению.

После выполнения работы студент обязан представить отчет, который оформляется в той же лабораторной тетради как продолжение протокола работы. Отчет должен содержать:

1. результат выполнения каждого задания с заполненными таблицами, определенными величинами, построенными графиками;

2. окончательный результат, полученный после выполнения всех заданий (если он требуется для достижения цели работы);

3. краткий вывод по результатам работы (определена величина, подтверждена зависимость, исследовано явление и т.д.).

Если необходимо по ходу работы построить график, он должен быть построен на миллиметровой бумаге в необходимом масштабе (т.е. захватывать всю область экспериментальных значений, с ценой деления каждой оси много меньше измеряемой величины) с обязательным указанием единиц измерения отложенных на осях величин.

Каждая измеренная величина должна быть приведена с погрешностью измерения, каждая определенная по графику величина также должна учитывать погрешность, задаваемую ценой деления осей графика. Соответственно, и каждая рассчитанная величина обязательно должна быть указана с погрешностью, включающей в себя все погрешности измерений и графиков.

Вывод должен содержать краткое описание исследуемого явления, закономерности, характеристику эффективности использованного метода исследования. Необходимо привести (если возможно) табличные или номинальные значения определенных экспериментально или рассчитанных по экспериментальным данным величин.