МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Кафедра физики

Электричество и магнетизм практикум по физике

для бакалавров следующих направлений:

100800 – «Товароведение»;

151000 – «Технологические машины и оборудование»;

151600 – «Прикладная механика»;

220400 – «Управление в технических системах;

220700 – «Автоматизация технологических процессов и производств»;

221700 – «Стандартизация и метрология»;

230400 – «Информационные системы и технологии»;

230700 – «Прикладная информатика»;

240100 – «Химическая технология»;

240700 – «Биотехнология»;

241000 – «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической

технологии, нефтехимии и биотехнологии;

260100 – «Продукты питания из растительного сырья»;

260200 – «Продукты питания животного происхождения»;

260800 – «Технология продукции и организация общест-

венного питания»;

280700 – «Техносферная безопасность»

ВОРОНЕЖ

2008

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие ................................................................................ Введение ...................................................................................... Устройство и принцип действия электроизмерительных приборов 1. Основные электроизмерительные приборы ......................... 2. Классификация приборов по принципу действия ............... 3. Чувствительность и цена деления электроизмерительного прибора ........................................................................................ 4. Расширение пределов измерений приборов ........................ Элементы теории погрешностей при электрических измерениях 1. Погрешности приборов .......................................................... 2. Оценка погрешности электрических измерений .................. 3. Определение ошибок косвенного измерения физической ве­личины ..................................................................................... 4. Определение наиболее выгодных условий измерения......... 5. Проведение физических измерений и оформление получен­ных результатов ................................................................... 6. Запись экспериментальных результатов .............................. Лабораторная работа № 1 "Измерение сопротивлений мости­ком Уитстона" ............................................................................ Лабораторная работа № 2 "Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока" ............................................... Лабораторная работа № 3 "Определение ЭДС методом ком­пенсации" .................................................................................... Лабораторная работа № 4 "Изучение электростатического по ля" ................................................................................................ Лабораторная работа № 5 "Измерение электрической емкости мостиком Сотти" ................................................................. Лабораторная работа № 6 "Изучение гальванометра" ........... Лабораторная работа № 7 "Определение емкости конденсатора методом зарядки" .............................................................. Лабораторная работа № 8 "Изучение законов Кирхгофа" ..... Лабораторная работа № 9 "Исследование зависимости электри­ческого сопротивления металла от температуры" ........... Лабораторная работа № 10 "Измерение электрической посто­янной и относительной диэлектрической проницаемости элек­тротехнических материалов с помощью конденсаторной тесто­вой ячейки" ........................................................................ Лабораторная работа №11" Определение напряженности земного магнитного поля с помощью тангенс - гальванометра" .. Лабораторная работа № 12 "Исследование индуктивности соленоида ................................................................................... Лабораторная работа № 13 "Изучение эффекта Холла" ......... Лабораторная работа № 14 "Изучение периодических процес­сов с помощью электронного осциллографа" .................... Лабораторная работа № 15 "Изучение электромагнитной ин­дукции" ...................................................................................... Лабораторная работа № 16 "Исследование резонанса в колеба­тельном контуре" .................................................................. Лабораторная работа № 17 "Определение длины электромаг­нитной волны с помощью измерительной линии Лexepa"...... Лабораторная работа № 18 "Изучение свободных электромаг­нитных колебаний" ........................................................... Лабораторная работа № 19 "Исследование энергетического ре­жима цепи синусоидального тока" .................................... Лабораторная работа № 20 "Определение точки Кюри ферро­магнетика " ................................................................................. Лабораторная работа № 21 "Исследование намагничивания ферромагнетика" ...................................................................... ЛИТЕРАТУРА ..........................................................................

5 6 9 10 12 13 15 16 24 29 32 34 35 44 50 57 64 70 76 82 90 96 102 110 116 121 127 134 140 144 152 158 162 170

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебное пособие предназначено для бакалавров ВГТА всех специальностей и форм обучения. Количество и тематика лабора­торных работ, выполняемых бакалаврами в течение учебного се­местра, для каждой специализации определяется методической комиссией кафедры отдельно.

Пособие издается для методического обеспечения учебного процесса и реализации основных целей физического практикума; ознакомление бакалавров с современной научно-технической ап­паратурой; формирование практических навыков проведения фи­зического эксперимента и обработки результатов; приобретение опыта самостоятельной работы с электротехническим оборудо­ванием и приборами.

Издание содержит описания лабораторных работ по разде­лам: электростатика, постоянный ток, электромагнетизм, элек­тромагнитные колебания и волны.

В начале каждого раздела содержатся краткие теоретиче­ские сведения.

ВВЕДЕНИЕ

В лаборатории "Электричество и магнетизм" студенты, изу­чая теоретический курс физики, приобретают практические навы­ки ведения экспериментальной работы, монтажа электрических схем; знакомятся с различными электрическими измерениями, электро - и радиоизмерительными приборами.

Методические указания студентам

Большинство лабораторных работ в методическом отноше­нии построено таким образом, что студенту предоставляется воз­можность выполнить небольшое самостоятельное исследование. Успешный результат при этом достигается только при правиль­ной организации эксперимента.

1. Подготовка к выполнению работы. Подготовительный этап при проведении каких-либо исследований (работ) имеет ре­шающее значение. Поэтому, прежде чем приступить к выполне­нию работы разберитесь в теоретических основах изучаемого яв­ления, ознакомитесь с описанием работы, уясните поставленную цель, наметьте последовательность действий, необходимых для решения поставленных в работе задач. В рабочей тетради нари­суйте схему экспериментальной установки, подготовьте форму протокола для занесения результатов измерений и построения графиков исследуемых зависимостей.

2. Выполнение лабораторной работы. При выполнении ра­боты строго придерживайтесь намеченного хода работы. Но вре­мя выполнения работы надо быть внимательным и строго соблю­дать правила по технике безопасности. При монтаже экспериментальной установки необходимо помнить следующее:

1. Вся электрическая схема монтируется с помощью соедини­тельных проводов. Провода должны быть изолированы, а кон­цы их зачищены.

2. Контакты должны быть всюду плотны. Если в контактах для присоединения проводов имеются отверстия, то зачищенные концы проводов вставляются именно в них и прижимаются сверху винтами. Если отверстий нет, то зачищенный конец провода подкладывается под контактный винт по ходу завин­чивания винта.

3. Переплетение даже изолированных проводов не допускается.

4. Цепь ведется от источника тока, но подключается источник тока в последнюю очередь. После выполнения работы электри­ческая схема разбирается, первым отключается источник тока.

5. Если ток постоянный и нуль шкалы измерительного прибора не на середине ее, а слева, то плюс источника соединяется с плюсом прибора, который всегда находится на правой стороне крышки.

6. Все реостаты, включаемые в цепь, должны быть установлены на максимум сопротивления.

7. Потенциометры устанавливаются на нуль подаваемого в кон­тур напряжения.

8. Все ключи и коммутаторы при сборке цепи должны быть ра­зомкнуты.

9. Замыкать собранную электрическую цепь без проверки схемы преподавателем или лаборантом категорически запрещается.

10. Электрическая цепь замыкается только на время отсчета из­мерения.

Для соблюдения техники безопасности при работе с элек­трическими схемами следует:

1. не включать рубильники и вилки без разрешения преподавате­ля или лаборанта;

2. не включать схему под напряжением без предварительной проверки ее преподавателем или лаборантом;

3. не производить переключение схем, находящихся под напря­жением;

4. не прикасаться к не изолированным частям схемы;

5. не оставлять без наблюдения схему, находящуюся под напря­жением.

После выполнения работы. Произведите в рабочей тетради все необходимые расчеты. Занесите результаты в таблицу. По­стройте (где необходимо) графики экспериментов. Предъявите результаты преподавателю. После этого оформите отчет о вы­полненной работе в специальной тетради по форме:

1. название работы,

2. цель работы (научно-техническое задание),

3. краткие теоретические сведения,

4. схема экспериментальной установки и перечень её частой,

5. расчетные формулы,

6. методика проведения эксперимента,

7. результаты измерения (в таблице),

8. обработка результатов,

9. оценка погрешностей,

10. запись окончательных результатов.