МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Беховых Ю.В., Лёвин А.А

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМА

(Учебно-методическое пособие для самостоятельной работы студентов )

Барнаул

Издательство АГАУ

2008

УДК 537.8 (076.5)

.

Беховых Ю. В Основы электромагнетизма: учебно-методическое пособие для самостоятельной работы студентов / Ю. В. Беховых, А.А. Лёвин. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. 86 с.

Издание содержит теоретические сведения и вопросы к лабораторным работам по разделу «Электричество и магнетизм»

Предназначено для самостоятельной подготовки к лабораторным занятиям студентов 1 и 2 курсов очного и заочного отделений АГАУ, а так же может быть полезно для преподавателей с целью контроля знаний студентов.

Рекомендовано к изданию методической комиссией института природообустройства АГАУ (протокол № 5 от 5 марта 2008 г.)

Рецензенты: доцент кафедры общей физики Алт.ГТУ, кандидат физико-математических наук Е.В.Черных

зав. кафедрой ЭЛАСХ АГАУ, доктор технических наук, профессор А.А. Багаев

 Беховых Ю. В., Лёвин А. А, 2008

 ФГОУ ВПО АГАУ, 2008

 Издательство АГАУ, 2008

Содержание

Введение	4
Теоретические и практические основы измерений	7
Лабораторная работа №1. Измерение сопротивления при помощи амперметра и вольтметра	19
Лабораторная работа №2. Опытная проверка закона Ома	30
Лабораторная работа №3. Измерение сопротивлений проводников мостовыми методами	37
Лабораторная работа №4. Изучение работы полупроводникового диода	43
Лабораторная работа №5. Изучение характеристик фоторезистора	53
Лабораторная работа №6. Измерение температуры при помощи термопары	60
Лабораторная работа №7. Измерение элементов Земного магнетизма	67
Лабораторная работа №8. Определение индуктивности катушки	75
Библиографический список	81
Приложение	82

ВВЕДЕНИЕ

Пособие составлено в соответствии с программой по физике для аграрных ВУЗов Российской Федерации и подготовлено к печати преподавателями кафедры физики Алтайского государственного аграрного университета.

Данное пособие включает в себя специальный методический материал, предназначенный для успешной подготовки студентов к лабораторным занятиям и для возможности преподавателей проконтролировать степень подготовленности студентов. Пособие состоит из независимых друг от друга блоков. В каждый блок, который называется «Лабораторная работа №…» входит теоретический материал к выполняемой на кафедре физики АГАУ лабораторной работе по разделу «Электричество и магнетизм», а так же вопросы для контроля знаний. Материал «Теоретические и практические основы измерений» по усмотрению преподавателей может быть выделен либо в самостоятельный блок, либо отнесен к блоку «Лабораторная работа №1».

Теоретический материал блоков специально методически подготовлен и содержит пропуски по ходу текста, которые предлагается заполнить студентам. По правильности и количеству заполнения пропусков в тексте преподаватель может сделать вывод о степени подготовки студента, а студент в свою очередь проверить самоподготовку. Для упрощения проверки в конце каждого теоретического материала по лабораторной работе приведено общее количество пропусков, а так же дана таблица оценки. Внимание, данная таблица является в большей степени демонстрационной, т.к. конкретная оценка должна производиться исходя из особенностей проведения учебных занятий, их количества, специальности студентов и других факторов. В этом случае, авторы предоставляют право преподавателям, ведущим занятия разработать свои критерии оценки и сообщить эти критерии студентам. В каждом блоке так же даны вопросы различной степени трудности. Они обозначены критериями: «вопросы на удовлетворительно», «вопросы на хорошо», «вопросы на отлично». Вопросы на «удовлетворительно» сформулированы, исходя из теоретического материала лабораторной работы, и являются обязательными. Большинство неправильных ответов по этому критерию могут свидетельствовать о неудовлетворительной подготовке студента и недостаточном овладении теоретическим учебным материалом. Вопросы на «хорошо» составлены исходя из особенностей выполнения лабораторной работы. Эти вопросы требуют не только знания теории, но и метода, заложенного в основу данной работы, а так же конструктивных особенностей установки, на которой производится выполнение данной работы. Успешные ответы на вопросы данного критерия могут свидетельствовать о хорошей практической подготовленности студента к выполняемой (выполненной) лабораторной работе. Трудности в ответах на вопросы данного критерия могут свидетельствовать о непонимании студентами цели и задач лабораторной работы или недостаточном понимании физических принципов и методов, являющихся основой данной работы. Преподавателям в этом случае рекомендуется уделить больше внимания рассмотрению данных вопросов. Вопросы на «отлично» требуют от студента не только знания теории и метода проведения физического эксперимента, но и умения творчески оценить ситуацию, а так же использовать знания, которых нет в пособии по выполнению данной лабораторной работы. Вопросы этого критерия - это миниатюрные творческие работы.

Материал, помещенный в данной работе подразумевает постоянное совершенствование и может быть использован не только в рекомендуемом виде. Например, вопросов по критерию «вопросы на удовлетворительно» в каждом блоке достаточно много и преподаватель самостоятельно может выбрать номер и количество задаваемых вопросов для ускорения процесса контроля. Преподаватель также может лимитировать время для ответов на вопросы данного критерия, введя количество необходимых правильных ответов, естественно с соблюдением условия, что при достаточной подготовленности все студенты будут способны ответить на данное количество вопросов, несмотря на свои индивидуально-психологические качества. Не исключаются и другие способы применения представленного материала.

Авторы выражают благодарность коллективу кафедры физики АГАУ за оказанную поддержку в подготовке материалов к пособию. Все предложения и рекомендации по совершенствованию пособия обязательно будут учтены в следующей редакции.

Ю.В. Беховых, А.А. Лёвин.

Теоретические и практические основы измерений Основные понятия об измерениях

Согласно основному стандарту метрологии ГСИ ГОСТ 16263—70 измерениями называется процесс нахождения значения физической величины опытным путем с помощью ____________________________, а получаемая при этом информация называется _________________.

Результат измерения представляется в виде аналитического соотношения, известного как _________________________________:

(1)

где — значение измеряемой физической величины; — отношение измеряемой величины к образцу; — значение величины, принятой за образец.

Метод измерений — это совокупность использования принципов и ____________________. Метод измерений отличается от методики измерений, которая представляет собой общий или поэтапный план ___________________, т. е. последовательность и правила проведения операций.

Объект измерений — это реальный физический объект, свойства которого характеризуются одной или несколькими измеряемыми физическими величинами, которые подразделяются на основные и производные. Основные величины _____________ друг от друга, но используются для установления связей с другими физическими величинами, которые называют производными. Основным величинам соответствуют основные единицы измерений, а производным — производные. Совокупность основных и производных единиц представляет собой систему единиц физических величин. В мировой практике наиболее широко распространена Международная система единиц (СИ – система интернациональная). В данную систему входят семь основных единиц, две дополнительных и ряд производных единиц физических величин. Основными единицами измерений являются: _________________________________________________________

______________________________________________, , а дополнительными - ________________________. Остальные единицы измерений времени, механических, электрических, магнитных, тепловых, световых, акустических и других величин, являются производными.

Вместе с единицами международной системы применяются и внесистемные единицы, например _______________________.

По способу получения результата измерения подразделяются на прямые и косвенные. Прямым называется измерение, когда искомое значение физической величины находится_______________________________

____________________ (например, измерение напряжения вольтметром и силы тока амперметром). Математически прямые измерения характеризуются формулой:

(2)

где — измеряемая величина; — значение величины, найденное путем ее измерения и называемое результатом измерения.

Косвенным называется измерение, при котором искомое значение величины определяется на основании________________________________

________________между этой величиной и величинами, определяемыми прямыми измерениями. Косвенные измерения можно охарактеризовать формулой:

(3)

где — результаты прямых измерений величин, связанных с искомым значением измеряемой величины А. Примерами косвенных измерений являются ______________________________________________

_________________________________________________________________________________________