- •Саровский государственный физико - технический институт физический практикум
- •Часть II электричество и магнетизм
- •Введение. Лабораторный комплекс "Электромагнетизм"
- •Описание приборов
- •Порядок работы с комплексом
- •Работа №1. Изучение лабораторного комплекса
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы Упражнение 1. Измерение постоянного напряжения и тока
- •Упражнение 2. Измерение периодических сигналов
- •Контрольные вопросы
- •Работа №2. Измерение диэлектрической проницаемости
- •Краткая теория Строение диэлектриков
- •О писание эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Описание эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Работа №4. Определение емкости конденсатора
- •Краткая теория
- •Описание эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Описание эксперимента
- •Порядок выполнения работы Упражнение 1. Измерение магнитного поля Земли
- •Упражнение 2. Измерение поля постоянного магнита
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Работа №6. Измерение магнитной проницаемости. Петля гистерезиса ферромагнетика
- •Краткая теория
- •Описание эксперимента
- •Порядок выполнения работы Упражнение 1. Измерение магнитной проницаемости
- •Упражнение 2. Петля гистерезиса ферромагнетика
- •О писание эксперимента
- •Порядок выполнения работы Упражнение 1. Измерение индуктивности катушек
- •Упражнение 2. Измерение коэффициента взаимной индукции
- •Контрольные вопросы.
- •Литература
- •Работа №8. Магнитное поле соленоида
- •Краткая теория
- •Соленоид
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы Упражнение 1. Определение индуктивности соленоида
- •Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний
- •Свободные затухающие колебания
- •Вынужденные колебания. Резонанс
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы
- •Сложение гармонических колебаний одного направления с разными частотами
- •Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний с одинаковыми частотами
- •Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний с разными частотами.
- •Описание эксперимента
- •Порядок выполнения работы Упражнение 1. Сложение колебаний одного направления
- •Упражнение 2. Сложение перпендикулярных колебаний
- •Обработка результатов прямых измерений
- •Обработка результатов косвенных измерений
- •Точность измерительных приборов
- •Правила построения графиков.
- •Рекомендации по оформлению таблиц
- •Литература.
- •Оглавление
Контрольные вопросы
Какие бывают виды диэлектриков и виды поляризации?
Что такое диэлектрическая проницаемость вещества?
Какими свойствами обладают сегнетоэлектрики?
Что такое домены?
В чем заключается процесс поляризации сегнетоэлектриков?
Как зависит диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков от напряженности электрического поля?
В чем сущность диэлектрического гистерезиса в сегнетоэлектриках?
Что такое остаточная поляризованность?
Что такое коэрцитивная сила?
Литература
И.В. Савельев. Курс общей физики, т. 2, М. “Наука”, 1988 г. §§21-23.
Работа №4. Определение емкости конденсатора
Цель работы: Изучение параметров магнитного поля, освоение методов измерения магнитных полей.
Краткая теория
Конденсатором называют систему, состоящую из двух изолированных проводников, пространство между которыми может быть заполнено диэлектриком. Эти проводники называют обкладками конденсатора. В зависимости от геометрии обкладок конденсаторы бывают плоские, цилиндрические или сферические (рис.1).
Рис.1
При зарядке конденсатора на его обкладках появляются равные по модулю и противоположные по знаку заряды. Заряд Q конденсатора (под зарядом конденсатора понимают заряд положительно заряженной его обкладки) оказывается пропорциональным напряжению U, созданному на его обкладках:
Q = CU,
причем коэффициент пропорциональности C не зависит от заряда и напряжения и является, таким образом, характеристикой конденсатора.
Физическую величину C, равную отношению заряда Q конденсатора к напряжению U на его обкладках
(1)
называют электроёмкостью (или просто ёмкостью) конденсатора. Ёмкость конденсатора зависит от формы и размеров его обкладок, расстоянию между ними, а также от диэлектрической проницаемости диэлектрика, заполняющего пространство между обкладками.
В качестве примера рассмотрим плоский конденсатор. Обкладками плоского конденсатора являются две одинаковые плоские проводящие пластины. Пусть S - площадь каждой из пластин, d - расстояние между ними, а E - диэлектрическая проницаемость диэлектрика, заполняющего пространство между пластинами. Будем считать, что расстояние между пластинами много меньше их размеров, т.е.
Предположим, что в результате зарядки конденсатора на его обкладках появились заряды +Q и -Q (рис. 2)
Рис.2
Напряжённость электрического поля, создаваемого бесконечной плоскостью, равномерно заряженной по поверхности (т.к. ):
где – поверхностная плотность заряда.
Напряженность результирующего поля находится согласно принципу суперпозиции:
Таким образом, для поля внутри конденсатора имеем:
Напряжение (разность потенциалов) на обкладках конденсатора при этом будет равным:
Для ёмкости плоского конденсатора окончательно получаем выражение:
(2)
Отметим, что при выводе формулы ёмкости плоского конденсатора мы считали поле в конденсаторе однородным. Однако однородность поля нарушается вблизи краёв конденсатора. Краевые эффекты вносят некоторую поправку к формуле (2), но её вычислением мы заниматься не будем.
Ёмкость конденсатора можно определить и экспериментально, чему и посвящена настоящая лабораторная работа.