Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Кузбасский государственный технический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Лабораторная по физике №5

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

10.05.2015

Размер:

538.65 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 42 3 4 > Следующая >>>

Таблица 2.1 Результаты экспериментального изучения поля

двух коаксиальных цилиндров

№	а , м	r , м	, В	ln(r / a)
п/п	а , м	r , м	, В	ln(r / a)
п/п
1
2
3
4
5

3.5. Изучение электрического поля между цилиндром и проводящей плоскостью

3.5.1. Вместо большого цилиндра (кольца) к источнику питания подключите проводящую плоскость (стержень). Поместите электроды в ванне таким образом, чтобы горизонтальная ось координатной сетки ванны являлась осью симметрии, а расстояние между поверхностями электродов составляло 10–15 делений координатной оси. Малый цилиндр должен быть электродом Э1.

3.5.2.Подать напряжение на электроды.

3.5.3.Поместить зонд в точку 1, находящуюся на горизонтальной оси координатной сетки на расстоянии одного деления от цилиндра. Записать показания осциллографа и расстояние r в табл. 2.2. Отметить на рисунке точку с найденным значением потенциала. С помощью зонда найти положение еще 8–10 точек с тем же значением потенциала.

3.5.3.Провести измерения и для других точек между электродами, занося соответствующие данные в табл. 2.2.

3.5.4.С помощью вольтметра измерить напряжение U между электродами. Результат занесите в табл. 2.2.

3.5.5.	Для		значений		r	из			табл. 2.2 по формуле
		2l		2l
(r) U 1		ln	1	/ ln	1		,	l	– расстояние между элек-

		r		a

тродами, рассчитать теоретические значения теор . Сравнивая

теоретические и экспериментальные значения , сделать вывод о соответствии теории эксперименту.

Таблица 2.2

Результаты расчета и экспериментального изучения полям

между цилиндром и проводящей плоскостью

а =

м;

l =

№

r , м

, B

ln(

U , В

теор , B

п/п

3.6. Методом численного дифференцирования опреде-

лить напряженность Е поля между электродами

3.6.1. Пользуясь данными табл. 2.1 или 2.2 (по указанию

преподавателя), построить график зависимости f (r), начиная с r а .

Таблица 2.3 Результаты расчета методом численного дифференцирования

напряженности Е поля между электродами

r , м	, В		, В	, В	Е , В/м	r , м
1	1	2				ср

3.6.2. Пользуясь построенным графиком, методом численного дифференцирования найти напряженность Е поля для раз-

ных значений r , зная, что E			, где =	– – изменение

		r	2	1

потенциала на отрезке r r2 r1 , r = 5 мм.
3.6.3. Рассчитайте r	r1 r2		для каждой последовательной

ср	2

пары точек из графика. Результаты расчетов занести в табл. 2.3. 3.6.4. По данным табл. 2.3 построить график зависимости

напряженности Е f (rср ) .

3.7. Сделать выводы о характере изменения потенциала и напряженности от расстояния.

3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ РЕЗИСТИВНОГО ПРОВОДА

1. Цель работы

Освоение методики измерения неизвестного сопротивления методом амперметра-вольтметра и оценки погрешности электрических измерений.

2. Подготовка к работе

Прочитать в учебниках следующие параграфы: [1] ÈÈ 31, 34; [3] ÈÈ 96–98; [4] ÈÈ 40, 41. Для выполнения работы студент должен: а) знать закон Ома для участка цепи, основные характеристики электрического тока, методы их определения; б) уметь пользоваться электроизмерительными приборами; в) иметь представления о погрешностях электроизмерительных приборах.

3. Выполнение работы
3.1. Описание лабораторной ус-						2
тановки						2
Общий вид установки представлен
на рис. 3.1. Основание оснащено регу-
лируемыми винтами, которые позволя-						3
ют произвести выравнивание положе-
ния прибора. К основанию прикреплена						4		1
колонна 1	с	нанесённой			метрической
шкалой. На колонне смонтированы два
неподвижных кронштейна 2 и один
подвижный кронштейн 3, который мо-
жет передвигаться				вдоль	колонны и
фиксироваться			в	любом	положении.
Между кронштейнами натянут метал-								5
лический провод 4, который прикреплён
к зажимам с		помощью винтов. Через				6	7	8
контакт	на	подвижном			кронштейне	6	7	8
контакт	на	подвижном			кронштейне	Рис. 3.1. Общий вид
обеспечивается			хорошее соединение с			Рис. 3.1. Общий вид
обеспечивается			хорошее соединение с				установки
проводом. Измерительная					часть уста-		установки

		13
новки находится в корпусе, укреплённом на основании установ-
ки. На лицевой панели прибора смонтированы вольтметр и мил-
лиамперметр.
Электрическая схема прибора обеспечивает преобразование
переменного напряжения сети в постоянное, которое через по-
тенциометр 5 подаётся на измери-			IV
тельную цепь. С помощью пере-			IV	V
ключателя 7 осуществляется ра-			IX	RX	IA
бота по схеме (I) (рис. 3.2), если					A
переключатель 7 отжат, либо по			UX		UA
схеме (II) (рис. 3.3), если пере-			UX		UA
схеме (II) (рис. 3.3), если пере-
ключатель нажат. Сопротивление
вольтметра RV = 2500 Ом. Сопро-
тивление	амперметра
RA 0,15 Ом .	Диаметр	провода	Рис. 3.2. Схема измерения (I)
d = 0,36 мм.

3.2. Методика измерений и расчёта

Сопротивление проводника в данной работе измеряется методом амперметра – вольтметра.

В схеме измерения (I) (рис. 3.2) показание вольтметра UV

равно сумме напряжений:

UV U X U A U X I A RA ,

(3.1)

где RA – сопротивление амперметра.

Тогда неизвестное сопротивление будет равно:

RX (I)

U X

UV U A

RA .

(3.2)

I X

I A

Для схемы измерения (II) (рис. 3.3) показания амперметра IA

соответствуют:

I A I X IV

I X

(3.3)

где RV – сопротивление вольтметра.

Тогда неизвестное сопротивление будет равно:

RX (II)

U X

(3.4)

I A

Как видно из формул (3.2) и (3.4), при измерении сопротивления методом амперметра – вольтметра по схеме (I) в расчётную формулу входит сопротивление амперметра RA, а по схеме (II) – сопротивление вольтметра RV.

3.3. Погрешности измере-

IX	V	IV
IX	RX	IA
		A
	UX=UV

	ний


	В случае, если сопротивле-	Рис. 3.3. Схема измерения (II)
	ния приборов неизвестны, то не-	Рис. 3.3. Схема измерения (II)
	ния приборов неизвестны, то не-

известное сопротивление рассчитывают по упрощённой формуле:

	RX		UV		.	(3.5)

			I A
При этом возникает относительная методическая погреш-
ность измерения , равная:		RX
ε	RX			100 % ,		(3.6)

где RX – истинное значение измеряемого сопротивления. Относительная методическая погрешность измерения для

схемы (I):

			ε(I)		RA	100 % .				(3.7)
			ε(I)			100 % .				(3.7)
					RX
Относительная методическая погрешность измерения для
схемы (II):		RX					1
ε(II)		RX		100 %			1		100 % .	(3.8)
ε(II)	R		R	100 %			1	RV	100 % .	(3.8)
		X	V
		X	V

3.4. Подготовка установки к работе

3.4.1.Включить прибор в сеть, нажав клавишу 8 (рис. 3.1).

3.4.2.Нажать клавишу 6. Это позволяет измерять сопротивление провода по методу амперметра – вольтметра.

3.4.3.Отжать клавишу 7, если измерения ведутся по схеме (I), и нажать на клавишу 7, если измерения осуществляются по схеме (II).

3.5. Определение сопротивления провода по схеме (I)

		15
3.5.1. Передвинуть подвижный			I
кронштейн так,	чтобы	рабочая
длина провода составляла более 0,6					I
его длины относительно основания.					I
3.5.2. Отжать	клавишу	7. По-
3.5.2. Отжать	клавишу	7. По-
тенциометр 5 поставить в положе-
тенциометр 5 поставить в положе-				U
ние минимума снимаемого напря-			0		U
жения.				Рис. 3.4. Вольтамперная
3.5.3. Вращая ручку потенцио-				Рис. 3.4. Вольтамперная
3.5.3. Вращая ручку потенцио-			характеристика проводника
метра, снять вольтамперную зави-			характеристика проводника
метра, снять вольтамперную зави-

симость (показания приборов для значений напряжения UV и тока IА занести в табл. 3.1).

3.5.4. Построить график вольт-амперной зависимости IА(UV), откладывая по оси абсцисс напряжение UV, по оси ординат ток, текущий через сопротивление IА (рис. 3.4). Котангенс угла наклона прямой сtg , проведённой через точки графика методом наименьших квадратов, определяет неизвестное омическое сопротивление по упрощённой формуле, без учёта падения напряжения

на амперметре RХ (I) сtg U .

Таблица 3.3 Результаты измерения вольт-амперной зависимости по схеме (I)

	U ,	I ,	U ,	RX (I) ,	RX (I) ,				R	,
№	V	А	Х			V,	А,	(I),	(I)
№	В	А	В	Ом	Ом	%	%	%	Ом
	В	А	В	Ом	Ом	%	%	%	Ом
1
2
3
4
5

3.5.5.Используя формулу (3.1), рассчитать напряжение UХ на неизвестном сопротивлении, результаты вычислений занести в табл. 3.1.

3.5.6.Построить график вольт-амперной зависимости IА(UХ). Котангенс угла наклона прямой сtg 1, проведённой через точки

графика, определяет неизвестное омическое сопротивление

RХ (I) сtg 1 U .

3.5.7.Рассчитать относительную погрешность измерений для различных значений тока А и напряжения V по формуле (1.3).

3.5.8.Рассчитать относительную методическую погреш-

ность (I) измерения для схемы (I) по формуле (3.7).

3.5.9. Рассчитать абсолютную погрешность измерений:

R R ε

R(I)

, где

R(I)

– относительная по-

(I)

грешность определения сопротивления; V – максимальная относительная погрешность вольтметра; А – максимальная относительная погрешность амперметра.

3.6. Определение сопротивления провода по схеме (II)

3.6.1.Оставить подвижный кронштейн в том же положении.

3.6.2.Нажать клавишу 7. Потенциометр поставить в положение минимума снимаемого напряжения.

3.6.3.Изменяя потенциометром напряжение, снять вольтамперную зависимость. Значения UV и IА занести в табл. 3.2.

Таблица 3.2 Результаты измерения вольт-амперной зависимости

по схеме (II)

I ,

X (II)

№

UV, В

X (II)

А,

(II),

(II)

Ом

3.6.4. Построить график вольт-амперной зависимости IА(UV). Котангенс угла наклона сtg прямой, проведённой через точки графика, определяет неизвестное омическое сопротивление, без

учёта тока текущего, через вольтметр RХ (II) сtg U .

3.6.5. Используя формулу (3.3), рассчитать силу тока I Х через неизвестное сопротивление, результаты вычислений занести

втабл. 3.2.

3.6.6.Построить график вольт-амперной зависимости IХ(UV). Котангенс угла наклона прямой сtg 2 , проведённой через точки

графика, определяет неизвестное омическое сопротивление

RХ (II) сtg 2	U	.

	I

3.6.7.Рассчитать относительную погрешность измерений для различных значений тока и напряжения по формуле (1.3).

3.6.8.Сравнить полученное значение сопротивления с сопротивлением вольтметра. Рассчитать относительную методическую погрешность измерения для схемы (II) по формуле (3.8).

3.6.9. Рассчитать

абсолютную

погрешность измерений:

R ε

R(II)

, где

R(II)

– относительная по-

(II)

3.7. Определение удельного сопротивления провода

3.7.1.Используя схему измерения, которая даёт меньшую по-

грешность, снять зависимость тока IА от максимального напряжения UV при различных значениях рабочей длины провода , изменяя положение подвижного кронштейна. Результаты занести в табл. 3.3.

3.7.2.Построить графическую зависимость между сопротив-


лением	R U / I и отношением длины провода	к	его	сече-
нию / S	( S πd 2 / 4 ). Тангенс угла наклона прямой	tg 3, опре-
деляет неизвестное удельное сопротивление ρ tg 3			R		.




			S

3.7.3. Рассчитать

абсолютную

погрешность измерений:

Δρ ρ ε

, где

4 ε

– относительная погреш-

ность определения удельного сопротивления; V – максимальная относительная погрешность вольтметра; А – максимальная отно-

сительная погрешность амперметра; – относительная погреш-

ность определения длины; d – относительная погрешность определения диаметра.

Таблица 3.3 Результаты измерений и расчета удельного сопротивления

провода

	, м	UV, В	IА, А		, м-1	R, Ом	, Ом м
	, м	UV, В	IА, А		, м-1	R, Ом	, Ом м
				S
1

5

3.8. Сделайте выводы: 1) о выборе электрической схемы для определения неизвестного сопротивления проводника; 2) по справочнику определите материал проводника.

4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ

ВЕКТОРА ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ

1. Цель работы

Определение горизонтальной составляющей вектора индукции магнитного поля Земли с использованием закона Био – Савара – Лапласа.

2. Подготовка к работе

Прочитать в учебниках следующие параграфы: [1] ÈÈ 40, 42; [2] ÈÈ 22.1, 22.2; [4] ÈÈ 50, 51. Для выполнения работы студент должен: а) знать закон Био – Савара – Лапласа и его применение для кругового витка с током; б) уметь пользоваться электроизмерительными приборами; в) уметь рассчитать погрешности измерений.

3. Выполнение работы

3.1.Описание лабораторной установки

Вработе с помощью тангенс-гальванометра определяется горизонтальная составляющая вектора индукции магнитного поля Земли. Схема установки приведена на рис. 4.1. Тангенс-

гальванометр G состоит из катушки большого диаметра, со-


держащей	N	витков		тонкой
изолированной		проволоки,			ук-
репленной	на	вращающейся					K	1
подставке.	В	центре		витков				1
подставке.	В	центре		витков				2	G
расположена маленькая					маг- А		П	2
расположена маленькая					маг- А		П	1
нитная стрелка, свободно вра-
щающаяся	вокруг		вертикаль-
ной оси. Стрелка помещена в
коробочку, на дне которой рас-						Рис. 4.1. Электрическая
положен лимб со шкалой. Для						Рис. 4.1. Электрическая
положен лимб со шкалой. Для						схема установки
предохранения		от	воздушных			схема установки
предохранения		от	воздушных

потоков коробочка со стрелкой закрывается стеклянной крышкой.

3.2. Методика измерений и расчёта

Магнитное поле Земли имеет основную (постоянную) составляющую (её вклад ~ 99%, среднее значение В ~ 5 · 10–5 Тл), обусловленную конвективными токами, протекающими в жидком (металлическом) ядре, и переменную составляющую (её вклад ~ 1%), обусловленную токами в магнитосфере и ионосфере. До высот, равных ~ 3RЗ, магнитное поле Земли имеет дипольный характер, величина магнитного момента равна

РЗ 8,3 1022 А м2 . Ось диполя наклонена на 11,5‚ к оси Земли, центр диполя смещен относительно центра Земли на 1140 км в сторону Тихого океана. Северный магнитный полюс находится вблизи южного географического (южный магнитный полюс – вблизи северного географического).

В каждой точке пространства геомагнитное поле в прямоугольной системе координат характеризуется тремя элементами: горизонтальной Bг составляющей вектора В , магнитным склонением D (угол между Bг и плоскостью географического меридиана), магнитным наклонением (угол между В и плоскостью горизонта). Для г. Кемерово можно полагать значения

В5,8 10 5 Тл , Bг = 1,55 10–5 Тл.

Вцентре О кругового витка радиуса R с электрическим током I вектор магнитной индукции равен

<<< < Предыдущая 12 / 42 3 4 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
10.05.2015346.03 Кб8лаб № 5.pdf
#
10.05.2015234.05 Кб16Лаб. ОГД № 4.pdf
#
10.05.2015362.7 Кб116лаба аэрология.docx
#
10.05.2015300.26 Кб7лаба2.pdf
#
10.05.201590.12 Кб26лабароторная по физике 5.docx
#
10.05.2015538.65 Кб39Лабораторная по физике №5.pdf
#
10.05.2015157.14 Кб62Лабораторная работа 123 -физика Романов.docx
#
10.05.2015261.07 Кб114Лабораторная работа по экологии № 4.pdf
#
31.07.201921.77 Mб2Лабораторная работа Старовойтов.rtf
#
18.11.2019601.7 Кб4Лабораторная работа №3 - Программа-оболочка Tot...docx
#
16.03.2016305.19 Кб7Лабораторная работа №3.Строй мат..pdf