Книга: Электричество и магнетизм

Книга: Электричество и магнетизм

ОБЩИЙ ФИЗИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Ставрополь 2005

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

СТАВРОПОЛЬСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Учебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по специальности 010400  «физика»

Ставрополь 2005

Общий физический практикум. Электричество и магнетизм. – Ставрополь: Изд-во СГУ, 2005.

Практикум содержит 15 лабораторных работ, основные теоретические сведения и практические указания, необходимые для самостоятельной подготовки к лабораторным занятиям по электричеству и магнетизму.

Практикум предназначен для студентов физико-математических факультетов университетов.

Составители: доктор физ.-мат. наук, проф. Диканский Ю.И.

канд. физ.-мат. наук доцент  Беджанян М.А.

ст. преподаватель Вронская В.И.

ассистент Федина О.В.

Рецензент:  доктор физ.-мат. наук, проф. Каплан Л. Г.

Содержание

Введение                                                                                                         4

Техника безопасности при работе с электрическими схемами.               6

Рекомендуемая литература                                                                           7

Лабораторная работа №1. Изучение электроизмерительных приборов. Измерение сопротивлений.                                                                                     8

Лабораторная работа №2. Изучение электронного осциллографа.            18

Лабораторная работа №3. Изучение электростатического поля.                28

Лабораторная работа №4. Изучение электростатической индукции.    34

Лабораторная работа №5. Определение емкости конденсатора по изучению его разряда.                                                                                           46

Лабораторная работа №6  Изучение температурной зависимости сопротивления проводников и полупроводников.                                             54

Лабораторная работа №7. Изучение термоэлектронной эмиссии.        64

Лабораторная работа №8. Изучение электропроводности жидкости.  72

Лабораторная работа №9. Изучение электрических свойств сегнетоэлектрических кристаллов.                                                                      82

Лабораторная работа №10. Изучение магнитных полей.                        93

Лабораторная работа №11. Определение удельного заряда электрона различными методами.                                                                                        102

Лабораторная работа №12. Получение кривой намагничивания и петли гистерезиса с помощью осциллографа.                                                             118

Лабораторная работа №13. Доменная структура ферромагнетика.    127

Лабораторная работа №14. Изучение цепи переменного тока.            139

Лабораторная работа №15. Изучение затухающих колебаний.           146

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее  методическое пособие предназначено для студентов физико-математического факультета университетов и соответствует программе курса «Общий физический практикум». Физический практикум призван помочь студентам глубже осознать основные физические закономерности и приобрести элементарные навыки экспериментирования. Целью практикума также является изучение основных закономерностей процессов и оценка порядков изучаемых величин, точности и достоверности полученных результатов. Практикум является введением в дальнейшую самостоятельную работу студентов.

В настоящее время лабораторные работы по физике немыслимы без применения современного дорогостоящего оборудования. Так как невозможно обеспечить проведение занятий фронтальным методом, поэтому неизбежно опережение лабораторных занятий по сравнению с теоретическим курсом. В связи с этим в каждой лабораторной работе помещен теоретический материал, содержащий описание физического явления и выводы основных соотношений, необходимых для воспроизведения эксперимента. Однако объем сведений, изложенных в теоретической части, недостаточен для подготовки к выполнению и защите лабораторной работы, поэтому студент должен проработать соответствующие разделы рекомендуемой литературы, список которой приведен ниже.

 Практикум состоит из 15 лабораторных работ. В каждой работе   описаны цели, идея эксперимента, теоретическая часть, экспериментальная установка, проведение эксперимента. 

Студент допускается к выполнению лабораторной работы при наличии тетради с кратким содержанием работы, рабочей схемы и таблиц для записи полученных в эксперименте величин, а также студент должен показать знания теории по данной работе и методике проведения эксперимента.

Для получения зачета студенту необходимо представить отчет, содержащий описание  электроизмерительных приборов, таблицы с результатами измерений и вычислений, расчет измеряемых величин, графики полученных зависимостей, расчет погрешности. Также необходимо пройти собеседование с преподавателем по результатам работы.

Техника безопасности при работе с электрическими схемами

В лабораториях электричества и магнетизма необходимо строго соблюдать правила техники безопасности при работе с электрическими схемами:

1.  Во время работы нужно быть внимательным в обращении с приборами. Прежде, чем пользоваться прибором, необходимо изучить его устройство и правила пользования им. О неисправности приборов необходимо сообщить преподавателю или  лаборанту.

2.  Собранную электрическую схему не подключать к источнику тока до ее проверки преподавателем или лаборантом.

3.  Не производить переключений в схеме, находящейся под напряжением.

4.  Не оставлять без наблюдения схему, находящуюся под напряжением.

5.  Не прикасаться к неизолированным частям схемы.

6.  При обнаружении нагревания отдельных частей электрической схемы и, тем более, при появлении запаха гари, источник тока немедленно следует отключить и поставить об этом в известность преподавателя.

7.  После проведения измерений источник тока отключить.

8.  После проведения расчетов и  просмотра полученных результатов преподавателем, цепь разобрать, рабочее место привести в порядок.

Рекомендуемая литература

1.  Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм.- М.: Высшая школа, 1983.

2.  Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1977.

3.  Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2, Т. 3. – М.: Наука, 1977.

4.  Телеснин Р.В., Яковлев В.Ф. Курс физики. Электричество.-М.: Просвещение, 1970.

5.  Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.3. Электричество.- М.: Физматлит МФТИ, 2002.

6.  Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы. –М.- С.-П.: Физматлит Невский диалект, 2001

7.  Зильберман Г.Е. Электричество и магнетизм. – М.: Наука, 1970.

8.  Парсел Э. Курс физики Т.2 Электричество и магнетизм – М.: Наука, 1971.

9.  Физический практикум. Электричество. Под редакцией В.И. Ивероновой. – М.: Наука, 1968.

10.  Рублев Ю.В., Куценко А.Н., Кортнев А.В. Практикум по электричеству. – М.: Высшая школа, 1971.

11.  Кортнев А.В., Рублев Ю.В., Куценко А.Н.. Практикум по физике. – М.: Высшая школа, 1965.

12.  Буравихин В.А., Шелковников В.Н., Карабанова В.П. Практикум по магнетизму. – М.: Высшая школа, 1979.

13.  Руководство к лабораторным занятиям по физике. Под редакцией Л.Л. Гольдина, - М.: Наука, 1983.

14.  Справочник по электро-измерительным приборам. Под ред. К.К. Илюнина-Л.: Энергоатомиздат, 1983г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ.

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Цель работы

Изучить устройство амперметра и вольтметра, осво­ить метод измерения сопротивления с помощью амперметра и вольт­метра.

Идея эксперимента

Определение неизвестного сопротивления с помощью амперметра и

вольтметра основано на использовании закона Ома для участка цепи. Электрическая цепь для измерения сопротивления может быть собра­на по одной из схем, которые  разли­чаются способом включения вольтметра.

Рассмотрим  схему для измерения  Rx. Через амперметр и резистор Rx  течет один и тот же ток. Погреш­ность измерения тока определяется классом  точности  амперметра. Схема не вносит дополнительных погрешностей при измерении  тока. Вольтметр показывает  напряжение на последовательно  соединённых резисторе и амперметре, т.е. показания вольтметра

U = UR + UA.                                                          (1)

Сопротивление резистора по показаниям приборов    Rx´ = U/I.

В действительности, сопротивление резистора Rх равно отношению напряжения на этом резисторе  UR  к силе тока. Из формулы (1) следует, что

                                      UR =U  - UA         ,

тогда                                      (2)

что, кроме того, следует из факта последовательного соединения измеряемого сопротивления и амперметра R´х = Rх+ RA. Сопротив­ление амперметра в этом случае совпадает с абсолютной ошибкой, вносимой измерительной схемой:

ΔRx= Rx´.- Rx =  RA                                           (3)

Систематическая относительная погрешность измерения сопротивления в этом случае равна

                                                   (4)

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29