- •Электричество и магнетизм практикум по физике
- •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 погрешностей 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
- •1. Метод вольтметра и амперметра.
- •2. Метод омметра.
- •3. Мостовой метод или метод мостика постоянного тока (мостик Уитстона).
- •Устройство и принцип действия мостика Уитстона
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Погрешность измерений
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки и проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчёта
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 определение эдс методом компенсации
- •Теория метода
- •Метод компенсации и описание установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 изучение электростатического поля
- •Теория метода
- •Методика исследования
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности.
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 5 измерение электрической емкости мостиком сотти
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 изучение гальванометра
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 8 изучение законов кирхгофа
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •1. Определение эдс источников тока участков цепи
- •2. Проверка первого закона Кирхгофа
- •3. Проверка второго закона Кирхгофа
- •Погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 исследование зависимости электрического сопротивления металла от температуры
- •Теория метода
- •Описание установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •1. Измерение электрической постоянной.
- •2. Измерение относительной диэлектрической проницаемости диэлектриков.
- •Погрешность измерений
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 определение напряженности земного магнитного поля с помощью тангенсгальванометра
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов и погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 исследование индуктивности соленоида
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 13 изучение эффекта холла
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 15 изучение электромагнитной индукции
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 16 исследование резонанса в колебательном контуре
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 17 определение длины электромагнитной волны с помощью измерительной линии лехера
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 19 исследование энергетического режима цепи синусоидального тока
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 20 определение точки кюри ферромагнетика
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Исследование намагничивания ферромагнетика
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов Первый вариант
- •Второй вариант
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •394000, Воронеж, пр. Революции, 19
Вопросы допускного контроля
1. Эффект Холла заключается в том, что …
а) магнитное поле влияет на движение носителей в проводнике;
б) при помещении пластинки с током в магнитное поле возникает поперечная разность потенциалов;
в) при изменении силы тока меняется скорость движения носителей.
2. Через коэффициент Холла, найденный по экспериментальным данным, можно определить ...
а) величину ЭДС Холла;
б) индукцию магнитного поля;
в) концентрацию носителей тока;
г) скорость носителей тока.
3. Плотность тока измеряется в ..., а подвижность носителей - в
а) А, м/с; б) А/м2, м/с; в) А/м2, В/м; г) А/м2, (м/с)/( В/м).
4. Величину ЭДС Холла измеряют с помощью ...
а) цифрового вольтметра;
б) миллиамперметра;
в) переключения направления тока в образце.
Контрольные вопросы
1. Как, используя силу Лоренца, дать качественное объяснение возникновения ЭДС Холла?
2. Как выводятся формулы для ЭДС Холла и коэффициента Холла?
3. Расскажите о применении эффекта Холла в науке и технике.
4. Как из представлений классической электронной теории вывести формулы для плотности тока и для удельной электропроводности, используя понятие подвижности носителей?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14
ИЗУЧЕНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Цель работы: ознакомиться с принципом действия осциллографа и правилами пользования им, исследовать периодические процессы, получающиеся при выпрямлении переменного тока.
Теория метода
Главная часть осциллографа — электроннолучевая трубка (рис. 1). В "электронной пушке" 1 формируется электронный луч 2. При движении к экрану 3, покрытому люминофором, луч 2 проходит в пространстве между пластинами горизонтального отклонения луча 4 и между пластинами вертикального отклонения луча 5.
К огда на пластины подается напряжение, между ними появляются электрические поля, отклоняющие электронный луч. Отклонения прямо пропорциональны величинам напряжений, причем электронный луч практически не инерционен.
Электронно-лучевая трубка снабжается устройствами для регулирования яркости и фокусировки электронного луча на экране, а также для центрирования изображения по горизонтали и по вертикали.
Второй специфической частью осциллографа является генератор пилообразного напряжения, который подает напряжение на пластины горизонтального отклонения (4) луча. Пилообразное напряжение смещает луч по экрану слева направо с постоянной скоростью, а затем скачком, почти мгновенно возвращает его опять на левый край экрана (рис. 2).
На пластины вертикального отклонения (5) подают напряжение U от того периодического сигнала, форму которого намерены рассматривать на экране. Пусть, например, подано синусоидальное напряжение , где Um - максимальная амплитуда напряжения, ω - циклическая частота колебаний напряжения (рис. 2а). Оно вызовет на экране смещение луча вдоль вертикальной оси по закону , где Ym - максимальная амплитуда смещения, прямо пропорциональная Um.
На пластины горизонтального отклонения луча подается пилообразное напряжение , вызывающее равномерное смещение луча вдоль горизонтальной оси по закону (рис. 2б). При сложении движений по горизонтали и вертикали электронный луч будет двигаться по траектории , т.е. по синусоиде в координатах x - y. Скорость движения луча по горизонтали должна быть подобрана такой, чтобы изображение на экране было устойчивым, т.е. чтобы траектория многократно повторялась (рис. 2с). Для этого частоту пилообразного напряжения нужно отрегулировать так, чтобы за время движения луча слева направо вдоль горизонтальной оси происходило бы несколько полных колебаний луча вдоль вертикали (рис. 2а и 2б). Подбор нужной частоты пилообразного напряжения в учебном осциллографе осуществляется вручную с помощью ручки ЧАСТОТА СИНХРОНИЗАЦИИ. В более сложных осциллографах имеются устройства автоматической синхронизации.
Ручками УСИЛЕНИЕ и УСИЛЕНИЕ развертку вписывают в пределы сетки экрана.
В качестве предмета изучения в работе берут периодические процессы, наблюдающиеся при выпрямлении переменного тока с помощью полупроводниковых диодов. При однополупериодном выпрямлении (рис. 3 а) ток в нагрузке R пульсирует с пропусками нижних половинок синусоиды (рис.3 б). При двух полупериодном выпрямлении с помощью диодного моста (рис. 3 в) или с помощью схемы на трансформаторе со средней точкой (рис. 3 г) ток в нагрузке R пульсирует с удвоенной частотой, поскольку нижние половинки синусоиды "переворачиваются" вверх (рис. 3 д). Для уменьшения пульсаций тока параллельно нагрузке включают конденсатор большой емкости.
За счет процессов его зарядки и разрядки происходит сглаживание пульсаций тока. Качество выпрямленного тока можно охарактеризовать отношением размаха пульсаций I1 к величине постоянной составляющей I0 (рис. 3 е).