Задания для отчета

1. Характеристики электрического тока: сила и плотность тока, ЭДС, напряжение, разность потенциалов, сопротивление однородного проводника, удельное сопротивление и удельная проводимость.

2. Закон Ома в интегральной и дифференциальной форме. Закон Ома для участка цепи и для замкнутой цепи.

3. Закон Джоуля - Ленца в интегральной и дифференциальной формах. Полная, внутренняя и полезная мощность. КПД источника тока. Зависимость полезной мощности и КПД от силы тока I и от сопротивления нагрузки R .

4. Эффективное и мгновенное напряжение. Вывод эффективного значения при гармонической форме напряжения.

5. Две электрические лампочки включены в сеть параллельно. Сопротивление первой лампочки 360 Ом, сопротивление второй 240 Ом. Какая из лампочек поглощает большую мощность? Во сколько раз?

6. Сколько надо заплатить за пользование электрической энергией в месяц (30 дней), если ежедневно по 6 ч горят две электрические лампочки, потребляющие при 220 В ток 1 А. Кроме того, ежедневно кипятится 3 л воды (начальная температура воды 10⁰ С). К.п.д. нагревателя принять равным 80%.

7. Определить: 1) полную мощность, 2) полезную мощность, 3) к.п.д. батареи, ЭДС которой равна 240 В, если внешнее сопротивление равно 23 Ом и сопротивление батареи 1 Ом.

8. Найти внутреннее сопротивление генератора, если известно, что мощность, выделяемая во внешней цепи одинакова при двух значениях внешнего сопротивления R₁ = 5 Ом и R₂ = 0,2 Ом. Найти к.п.д. генератора в каждом из этих случаев.

9. Элемент с ЭДС 2 В и внутренним сопротивлением 0,5 Ом замкнут на внешнее сопротивление R.

Построить графики зависимости от сопротивления: 1) силы тока, 2) разности потенциалов на концах внешней цепи. 3) мощности, выделяемой во внешней цепи, 4) полной мощности. Сопротивление R взять в пределах 0 ≤ R ≤ 4 Ом через каждые 0,5 Ом.

Лабораторная работа № 5 измерение горизонтальной составляющей магнитного поля земли

Цель работы: изучение метода измерения магнитного поля Земли с помощью тангенс-гальванометра.

Приборы и принадлежности: катушка со съемным столиком, магнитный компас, источник постоянного тока, переменное сопротивление 2,2 кОм и сопротивление 910 Ом в составе модуля МО-З.

Краткая теория

Магнитное поле Земли подобно полю однороднонамагниченного шара и ориентировано так, как показано на рис. 1.

Рис. 1. Магнитное поле Земли.

B₀- индукция магнитного поля:

B_г– горизонтальная составляющая поля,

B_в– вертикальная составляющая поля

По определению, северный полюс магнитной стрелки указывает на север, поэтому соответствующий магнитный полюс Земли является южным (одноименные полюсы магнитов отталкиваются, разноименные притягиваются). Магнитные полюсы Земли не совпадают с положением географических полюсов, находящихся на оси вращения Земли. Магнитная ось наклонена относительно географической оси на 11 градусов и смещена на 1140 км в сторону Тихого океана. Магнитные полюсы со временем изменяют свое положение. Силовые линии магнитного поля выходят приблизительно из центра Земли через Южное полушарие и, обогнув Землю, возвращаются к ее центру через Северное полушарие.

Компоненты магнитного поля Земли на поверхности планеты меняются таким образом:

- величина индукции магнитного поля В₀ от +62 до - 73 мкТл.

- горизонтальная составляющая В_г от 0 до 41 мкТл.

Реальная конфигурация земного магнитного поля более сложная, чем поле однородно намагниченного шара, так как добавляются поля верхней части земной коры (в районе Курской магнитной аномалии В₀ ≈ 200 мкТл).

Существует много способов измерения слабых магнитных полей, каким является геомагнитное поле. В данной работе используется электрический магнитометр, основанный на сравнении измеряемого магнитного поля В_изм с полем эталонной катушки

(1)

где _o - магнитная постоянная (_о = 410^-7 Гн/м), N- число витков катушки, I - сила постоянного тока в ней, R - радиус катушки.

В качестве чувствительного элемента используется стрелка магнитного компаса. Этот метод в литературе называется также методом тангенс - буссоли или тангенс - гальванометра.