Лабораторный практикум по физике
.pdf
Цель работы: снятие вольт-амперной характеристики газонаполненной лампы и изучение релаксационных колебаний.
Перечень приборов и принадлежностей:
1. установка, которая приведена на рис. 1,
Рис. 1.
где ИП – источник питания, РО – электронный осциллограф, РQ – звуковой генератор,
РА – амперметр, МС – магазины сопротивлений,
МЕ – магазин емкостей, ФПЭ-12 – кассета.
Краткая теория:
Проводить электрический ток газы могут только в том случае, если часть молекул ионизируется – расщепляется на положительные и отрицательные ионы. Ионизация может происходить под влиянием различных воздействий на газ: сильного нагрева, рентгеновских лучей, радиоактивных излучений, космических лучей, бомбардировки молекул газа быстро движущимися ионами и электронами и т.д.
Электрический разряд в газе, сохраняющийся после прекращения действия внешнего ионизатора, называется самостоятельным газовым разрядом. Для его осуществления необходимо, чтобы в результате самого разряда в газе непрерывно образовывались свободные разряды.
Выполнение работы:
1. Снятие вольт-амперной характеристики газонаполненной лампы.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V, В |
|
|
40 |
|
50 |
|
60 |
|
70 |
|
80 |
|
90 |
|
100 |
|
105 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Iпр , мкА |
|
|
0 |
|
0,005 |
|
0,01 |
|
0,03 |
|
0,58 |
|
0,69 |
|
0,84 |
|
0,94 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iобр, мкА |
|
|
0 |
|
0,19 |
|
0,35 |
|
0,50 |
|
0,55 |
|
0,68 |
|
0,85 |
|
0,74 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U з |
75В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Uг |
45В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
J, мкА
V, В
График зависимости J от V.
2. Изучение работы генератора релаксационных колебаний.
Т1 20мс – период релаксационных колебаний (с экрана осциллографа);
f1 50Гц |
n 1; |
|
f2 |
100Гц |
n 2; |
f3 |
150Гц |
n 3; |
f 50Гц
T2 1f 20мс
T2 f 0,01
T2 f
T2 (20,0 0,2)мс
Вывод: В процессе эксперимента мы сняли вольт-амперную характеристику газонаполненной лампы и изучили релаксационные колебания, причём периоды релаксационных колебаний, полученные двумя способами, совпали.
Лабораторная работа №42:
"Определение ёмкости конденсатора методом перезарядки".
Выполнили: студенты группы ВМ-111 Нуйсков Алексей и Малякина Ксения.
Цель работы: 1. изучение процесса зарядки и разрядки конденсатора; 2. измерение ёмкости конденсаторов способом их
периодической зарядки и разрядки.
Перечень приборов и принадлежностей:
1. установка, которая приведена на рис. 1,
Рис. 1.
состоящая из вольтметра PV ,
микроамперметр PA ,
исследуемых конденсаторов, поляризованного реле,
потенциометра RA источника постоянного тока.
Краткая теория:
В Международной системе единиц (СИ) электрическая ёмкость изменяется в Фарадах. 1Ф – ёмкость такого проводника, у которого, при наличии заряда в 1Кл, потенциал равен 1В.
Известно, что при разрядке конденсатора через амперметр сила разрядного тока убывает со временем по экспоненциальному закону
J J0e t RC ,
где С – ёмкость конденсатора,
R – сопротивление амперметра.
Роль поляризованного реле заключается в периодическом замыкании и размыкании контактов А-Б и Б-В при пропускании через него переменного тока, создающего переменное по величине и направлению магнитное поле.
Если интервал времени между двумя последовательными разрядами конденсаторов мал по сравнению с периодом собственных колебаний подвижной системы приборы, т.е., если амперметр обладает большой инертностью, то амперметр будет давать постоянное показание, которое соответствует средней силе тока J за время t.
Выполнение работы:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U, В |
|
J, мА |
|
C, мкФ |
|
С ср , мкФ |
|
С, мкФ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
0,75 |
|
3,00 |
|
|
|
0,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
С1 |
|
10 |
|
0,30 |
|
0,45 |
|
1,31 |
|
0,07 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
15 |
|
0,35 |
|
0,47 |
|
|
|
0,04 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
5 |
|
0,33 |
|
1,32 |
|
|
|
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
С2 |
|
10 |
|
0,40 |
|
0,80 |
|
0,92 |
|
0,17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
15 |
|
0,47 |
|
0,63 |
|
|
|
0,06 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
5 |
|
0,27 |
|
1,08 |
|
|
|
0,3 |
|
|
С3 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
10 |
|
0,43 |
|
0,85 |
|
0,86 |
|
0,12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
15 |
|
0,49 |
|
0,65 |
|
|
|
0,07 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
5 |
|
0,08 |
|
0,32 |
|
|
|
0,08 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
С4 |
|
10 |
|
0,12 |
|
0,24 |
|
0,28 |
|
0,04 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
15 |
|
0,20 |
|
0,27 |
|
|
|
0,04 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J 1
СU
(50,0 0,5)Гц
С |
|
J |
|
U |
|
|
С |
|
J |
|
U |
|
|
Вывод: В процессе эксперимента мы изучили процесс зарядки и разрядки конденсатора и измерили ёмкости конденсаторов способом их периодической зарядки и разрядки.
Лабораторная работа № 45.
Определение ЭДС источника тока с помощью закона Ома.
Цель работы: Изучение закона Ома для однородного и неоднородного участка цепи .
E
Схема установки:
R
A |
R x |
V |
Теоретическая часть:
Электрический ток.
Электрическим током назывется направленное движение электрических зарядов. Количественной мерой электрического
тока служит сила тока J - скалярная величина, определяемая электрическим зарядом проходящего через поперечное сечение проводника в единицу времени:
Единица силы тока - ампер (А). 1 А = 1 Кл / 1 с. Физическая величина, определяемая силой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикуляно направлению тока:
Плотность тока - величина векторная. Направление вектора j совпадает с направлением тока. Сила тока через произвольную
поверхность S, определяемую как поток вектора j :
Силы неэлектростатического происхождения, действующие на заряды против дествия сил электростатического поля, совершают работу. Физическая величина, определяемая работой стороних сил при перемещении единичного положительного заряда, называется электродвижущей силой (ЭДС) E, дествующей в цепи .
Эта работа совершается за счет энергии, затраченной в источнике тока, поэтому величина Е называется также электродвижущей силой источника тока, включенного в сеть.
Выполнение работы:
Результаты измерений:
R1=590
R2=360
R3=160
R4=60
R5=24
|
I, мА |
|
V, В |
|
Rx, Ом |
1 |
|
254 |
|
9.7 |
105 |
2 |
|
222 |
|
8.6 |
109 |
3 |
|
200 |
|
7.7 |
107 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
3 |
1 |
|
25.8 |
|
9.7 |
105 |
2 |
|
222 |
|
8.6 |
109 |
3 |
|
200 |
|
7.7 |
107 |
Чужинов Т. Габбасов Т.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 48.
Исследование электрического колебательного контура.
Цель работы: Изучение затухающих колебаний в контуре и определение логарифмического декремента.
Теория метода:
Томсоновским колебательным контуром называется контур состоящий из катушки индуктивности и кондесатора .
Процесс изменение заряда на конденцаторе в колебательном контуре называется электромагнитным колебанием.
Колебательная система может совершать периодические колебания. Для описания колебательного контура необходимо составить дифферинциальное уравнение и решить его, найдя тем самым закон этих колебаний.
Основным уравнением для описания электромагнитных колебаний является второй закон Кирхгофа .
или так как по определению тока J=dq/dt, получаем дифференциальное уравнение колебательного контура:
Решение этого уравнения
q=q0Cos( t+Y)
Представляет собой закон гармонических колебаний заряда в контуре.
здесь
называется собственной частотой контура. Для периода колебаний получается так называемая формула Томсона:
Аргумент косинуса называется фазой колебаний
Y= t+Yo
Затухание колебаний за один период характеризуется логарифмическим декриентом затухания:
Величина обратно пропорциональная логарифмическому декременту затухания называется добротностью контура Q: