Эл.магнетизм_ метод.указ. к лаб

УДК 535

Рецензент: канд. физ.-мат. наук, Л.А. Скоробогатова; канд. техн. наук, Грозов В.П.

Авторы: Кузнецова С. Ю. Шигорова Т.А., Ващенко А. В, Чувашов Н.Ф,

Коновалов Н.П., Елин В.П., Первушкина Э.И.

Электричество и магнетизм: метод. указания. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ,

2010. – 125 с.

Методические указания составлены в соответствии с ГОС федеральной компонентой курса общей физики для студентов инженерных специальностей вузов.

Предназначено для студентов дневной формы обучения, а также может быть использовано студентами заочной и дистанционной форм обучения инже- нерно-технических специальностей.

© Иркутский государственный технический университет, 2010

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

3

Работа № 21. Выпрямление переменного тока с помощью мостовой 121 схемы

4

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания содержат описание лабораторных работ по разделу «Электричество и магнетизм» курса общей физики для технических вузов.

Выполнение студентами лабораторных работ по электричеству и магнетизму направлено на достижение следующих целей:

знакомство с методами наблюдения некоторых физических явлений,

атакже экспериментальная проверка физических законов, изучаемых в соответствующем разделе курса общей физики;

знакомство с основными типами электроизмерительных приборов и методами их использования;

закрепление навыков обработки экспериментальных результатов. Каждая лабораторная работа содержит краткое изложение сущности изу-

чаемых явлений, сведения об экспериментальной методике, положенной в основу изучаемого явления, подробное описание проведения измерений и приемов обработки результатов. В приложениях излагается методика расчета погрешностей, описание используемых приборов, а также необходимые справочные данные.

Данное методическое указание соответствует ГОС на 600 часов по курсу «Общая физика» для инженерных специальностей технических вузов и состоит из теоретической части, позволяющей студентам найти ответы на контрольные вопросы, и экспериментальной части.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМАХ

ФПЭ – кассета с вмонтированными в нее элементами электрической схемы ИП – источник питания РО – электронный осциллограф РА – цифровой амперметр

РV – цифровой вольтметр МС – магазин сопротивлений МЕ – магазин емкостей

PQ – звуковой генератор

5

Техника безопасности

ИНСТРУКЦИЯ № 40

по технике безопасности при проведении лабораторных занятий со студентами в учебных лабораториях кафедры физики (для студентов)

Общие положения

1.В учебных лабораторных практикумах кафедры проводятся практические занятия с группой студентов под руководством преподавателя и лаборанта по соответствующему разделу курса физики, предусмотренному учебными планами.

2.Ответственность за технику безопасности и охрану труда при проведении занятий со студентами в лаборатории несет преподаватель, проводящий занятия по расписанию, или назначенный распоряжением заведующего кафедрой ответственный (замена).

3.К выполнению лабораторных работ допускаются студенты, ознакомившиеся с настоящей инструкцией и расписавшиеся в журнале инструктажа.

Правила поведения и обязанности студентов при выполнении лабораторных работ

вучебных лабораториях кафедры

1.При эксплуатации лабораторного оборудования (электрооборудования) несчастные случаи могут произойти от:

-соприкосновения с токопроводящими частями электроустановок, находящихся под напряжением; - прикосновения к металлическим нетокопроводящим частям электроустано-

вок, случайно оказавшимся под напряжением; - коротких замыканий на землю между фазами с образованием электрической

дуги и т.д.

2.Все работы на лабораторном оборудовании могут производиться только с разрешения преподавателя, ведущего практические занятия.

3.До начала работы студенты должны на месте подробно ознакомиться с лабораторной установкой и со схемой электрических соединений (если таковые имеются в данной установке).

4.Сборка схемы должна производиться без напряжения при отключенных автоматах или выключателях со стороны питающей сети.

6

5.Перед подачей напряжения на электроустановку (лабораторную работу) необходимо визуально проверить состояние ее заземления.

6.Включение напряжения производится только после проверки схемы преподавателем или лаборантом.

7.В случае обнаружения неисправности в электроустановке необходимо прекратить все работы на ней, выключить приборы и доложить преподавателю или лаборанту.

8.Запрещается:

-под напряжением вскрывать крышки приборов, перебирать электросхему, расстыковывать штепсельные разъемы и т.д.;

-выносить из лаборатории методические пособия, материалы и приборы, полученные для выполнения лабораторных работ;

-выходить за пределы лаборатории без разрешения преподавателя.

9. Студенты, нарушающие настоящую инструкцию, от занятий в лаборатории отстраняются.

Подготовка к лабораторной работе

Подготовка к лабораторной работе направлена на:

осознание цели выполнения работы;

изучение теоретических основ изучаемого явления, процесса, механизма, системы и т.д.;

изучение содержания метода или техники эксперимента.

До лабораторного практикума необходимо выполнить следующее:

1.узнать номер и название выполняемой лабораторной работы;

2.ознакомиться с методическими указаниями к лабораторной работе;

3.списать контрольные вопросы из методических указаний или со стенда;

4.подготовить письменно краткие ответы на контрольные вопросы с помощью рекомендуемой литературы;

5.сделать заготовку для отчета в соответствии с требованиями к его форме и содержанию. Форма отчета к началу занятия должна содержать титульный лист, цель работы, формулу для расчета искомой величины(с пояснением названий входящих в нее величин), схему установки, таблицу измерений и вычислений.

Порядок допуска к выполнению лабораторной работы

Допуск имеет целью проконтролировать самостоятельную работу студентов. Для получения допуска к лабораторной работе необходимо:

7

1.знать цель работы, физический смысл определяемой величины, суть изучаемого явления, метод эксперимента, основные закономерности, лежащие в основе метода;

2.иметь протокол для занесения данных.

Студент приступает к выполнению лабораторной работы только после собеседования с преподавателем и предоставления отчета по предыдущей работе.

Порядок выполнения лабораторной работы

К выполнению лабораторной работы относятся:

проведение наблюдений с занесением опытных данных в таблицу; занесение в таблицу величины погрешности измерительных приборов; расчет искомой величины в системе единиц СИ.

Полученные данные измерений и расчета должны быть проверены и подписаны преподавателем.

Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать следующие сведения:

Фамилия, И. О. студента.

Номер академической группы.

Название и номер лабораторной работы.

Цель работы.

Приборы и принадлежности, используемые в работе.

Схема установки.

Расчетная формула с описанием всех входящих в нее величин.

Таблица измерений, подписанная преподавателем.

Обработка результатов прямых измерений.

Применение расчетной формулы для вычисления среднего значения искомой величины.

Расчет погрешностей косвенных измерений.

Графики, если они необходимы.

Выводы.

Форма представления результата

Результат представляется в округленном виде.

1.Вначале округляется абсолютная погрешность. Она округляется до одной значащей цифры, если первая значащая цифра равна 3, 4, 5 и т.д., или до двух значащих цифр, если первая из них равна 1 или 2.

2.Среднее значение округляется до того знака, в котором содержится по-

грешность.

При записи результата применяйте множитель 10n или 10-n. Показатель степени должен быть одинаковым у среднего значения и у абсолютной погрешности.

8

Не забывайте после записи численного результата указать единицы изме-

рения.

Форма представления результата

a = ( a a) ед. изм.

при доверительной вероятности Р = 0,95;

числе измерений n = ...; относительной погрешности = ...% .

Примеры:

Е = ( 8,37 0,05 ) 108 Н/м2

при доверительной вероятности Р = 0,95, числе измерений n = 3, относительной погрешности = 1,5 % .

t = ( 10,14 0,13 ) 10-6 c

при доверительной вероятности Р = 0,95, числе измерений n = 5, относительной погрешности = 1,3 % .

Построение графиков

Графики следует строить на миллиметровой бумаге и вложить в готовый отчет. Построение графиков нужно проводить в следующей последовательности:

1.Выбрать оси координат. По оси абсцисс откладывается независимая переменная, по оси ординат - зависимая.

2.Ввести обозначения осей координат. Каждая из осей имеет такое же бук-

венное обозначение, которое было ранее принято для рассматриваемой величины в таблице измерений. После буквенного обозначения через запятую обязательно указываются те единицы измерения, в которых физическая величина представлена на графике.

3.Выбрать масштаб. Выбор масштабов для каждой из осей определяется исключительно тем диапазоном значений переменных, который мы полу-

чили в эксперименте. Для каждой оси выбирается свой масштаб. Следите за тем, чтобы на готовом графике не было больших бесполезно пустующих площадей.

4.Нанести экспериментальные точки. Сначала на график наносятся точки,

соответствующие измеренным значениям. Если определена погрешность этих измерений, то она отражается на графике отрезками прямых, отходящих от построенных точек вверх и вниз, что указывает на возможный диапазон колебаний измеренной величины.

9

5.Построить искомую кривую. Когда все точки нанесены на график, необходимо построить плавную кривую, отражающую функциональную зависимость. Обратите внимание, что кривая строится не точно по точкам, а как некоторый усредненный результат. Поэтому количество точек, лежащих чуть выше кривой, приблизительно равно количеству точек, лежащих чуть ниже ее. В результате получается плавная линия графика.

6.Сделать подпись к графику. Подпись к графику может иметь вид “Зависимость величины, которая откладывается по оси ординат, от величины, которая откладывается по оси абсцисс” (например, “зависимость сопротивления от температуры”). Кроме того, приемлемы подписи типа “График градуировки термопары” или “Анодно-сеточные характеристики триода”.

Пример построения графика

l, см

51.

0

50.

8

50.

6

50.

График зависимости длины стержня от растягивающей нагрузки

10