Файл: Методические указания к лабораторным работам по физике для студентов иэм технических специальностей всех форм обучения.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.05.2024
Просмотров: 39
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Cэкспер ± С
Задание 3. Определение емкости последовательно соединенных конденсаторов.
Соединить конденсаторы, емкости которых были определены в задании 2, последовательно.
1. Включить ключ К1, ключ К2 установить в положение 1.
2. Потенциометром установить заданное преподавателем напряжение U.
3. Перевести ключ К2 в положение 2 и определить величину отклонения n светового луча. Повторить измерения три раза.
4. Найти среднее значение отклонения луча:
nср = (n1 + n2 +n3)/3.
5. Определить емкость конденсатора
Cэкспер = Anср/U ,
где U — напряжение, до которого заряжен конденсатор.
6. Вычислить относительную погрешность измерения емкости:
С = U + n/nср,
где U — относительная погрешность определения напряжения. n — половина цены деления шкалы гальванометра.
7. Вычислить абсолютную погрешность измерения емкости:
С = CС .
Записать результат в виде: Cпосл. = Cэкспер ± С
8. Рассчитать теоретическое значение емкости
,
и сравнить ее с записанным в п.7 результатом.
Задание 4. Определение емкости параллельно соединенных конденсаторов.
Соединить конденсаторы, емкости которых были определены в задании 2, параллельно.
1. Включить ключ К1, ключ К2 установить в положение 1.
2. Потенциометром установить заданное преподавателем напряжение U.
3. Перевести ключ К2 в положение 2 и определить величину отклонения n светового луча. Повторить измерения три раза.
4. Найти среднее значение отклонения луча:
nср = (n1 + n2 +n3)/3.
5. Определить емкость конденсатора
Cэкспер = Anср/U ,
где U — напряжение, до которого заряжен конденсатор.
6. Вычислить относительную погрешность измерения емкости:
С = U + n/nср,
где U — относительная погрешность определения напряжения. n — половина цены деления шкалы гальванометра.
7. Вычислить абсолютную погрешность измерения емкости:
С = CС .
Записать результат в виде: Cпарал. = C
экспер ± С
8. Рассчитать теоретическое значение емкости
= С1 + С2,
и сравнить ее с записанным в п.7 результатом.
Контрольные вопросы
Лабораторная работа 4
Исследование электростатического поля
Силовой характеристикой электрического поля является напряженность электрического поля
(В/м). Она численно равна силе, действующей на пробный единичный положительный заряд (+1Кл), помещенный в данную точку поля. Направление вектора напряженности электрического поля совпадает с направлением этой силы.
Энергетической характеристикой электрического поля является потенциал (В). Он численно равен потенциальной энергии единичного положительного заряда (+1 Кл), помещенного в данную точку поля. Потенциальная энергия заряда равна работе сил электрического поля при перемещении этого заряда из данной точки поля в бесконечность.
Напряженность численно равна быстроте изменения потенциала вдоль силовой линии:
Знак «–» указывает на то, что вектор напряженности направлен в сторону, противоположную направлению роста потенциала.
Силовой линией называется воображаемая линия, в каждой точке которой касательная совпадает по направлению с вектором напряженности электрического поля.
Эквипотенциальной поверхностью называется геометрическое место точек, потенциалы которых равны. Силовые линии в любой точке перпендикулярны эквипотенциальной поверхности.
В этой работе электрическое поле исследуется в проводящей среде, в качестве которой выбран лист бумаги 1, смоченный солевым раствором. Этот лист кладут на поверхность стеклянной пластины (см. рис). На лист устанавливают металлические электроды Э1 и Э2, отмечая их положение на бумаге. К электродам подключают постоянное напряжение 15 В. В соответствии со схемой установки, электрод Э1 имеет потенциал 1 = 0, а электрод Э2 имеет потенциал 2 = 15 В. Распределение потенциалов между электродами определяется при помощи зонда 2. Потенциометром Rна зонде устанавливается заданный потенциал, значение которого контролируется вольтметром V. Если при установке на бумагу зонд попадает в точку, потенциал которой отличен от его потенциала, то через гальванометр G идет электрический ток. Когда же зонд окажется в точке, потенциал которой совпадает с потенциалом зонда, ток через гальванометр идти не будет. Данная точка отмечается на бумаге. Затем находятся другие точки с таким же потенциалом и соединяются линией, которая является изображением эквипотенциальной поверхности. Под линией указывается ее потенциал. После этого устанавливают потенциометром другой потенциал, отличающийся на 2 — 3 В от прежнего и определяют положение новой эквипотенциальной поверхности.
Построив систему эквипотенциальных поверхностей, проводят силовые линии электрического поля. Силовые линии начинаются и заканчиваются на отмеченных контурах электродов, пересекают эквипотенциальные поверхности под углом 90.
Порядок выполнения работы
где 1 и 2 — потенциалы соседних эквипотенциальных поверхностей; l — расстояние между эквипотенциальными поверхностями, взятое вдоль силовой линии.
Контрольные вопросы
Лабораторная работа 5
Исследование неразветвленной электрической цепи
Электрический ток — упорядоченное движение зарядов, возникающее в проводнике под действием электрического поля.
Сила тока I (A) численно равна заряду, который проходит через поперечное сечение проводника в единицу времени.
Электродвижущая сила источника тока (В) численно равна работе, совершаемой сторонними силами (силами неэлектрического происхождения) по перемещению заряда +1 Кл по электрической цепи.
Закон Ома для замкнутой цепи:
где R — внешнее сопротивление электрической цепи; r — внутреннее сопротивление источника тока.
При коротком замыкании внешнее сопротивление равно нулю R = 0, в результате значение силы электрического тока принимает максимальное значение (ток короткого замыкания):
Задание 3. Определение емкости последовательно соединенных конденсаторов.
Соединить конденсаторы, емкости которых были определены в задании 2, последовательно.
1. Включить ключ К1, ключ К2 установить в положение 1.
2. Потенциометром установить заданное преподавателем напряжение U.
3. Перевести ключ К2 в положение 2 и определить величину отклонения n светового луча. Повторить измерения три раза.
4. Найти среднее значение отклонения луча:
nср = (n1 + n2 +n3)/3.
5. Определить емкость конденсатора
Cэкспер = Anср/U ,
где U — напряжение, до которого заряжен конденсатор.
6. Вычислить относительную погрешность измерения емкости:
С = U + n/nср,
где U — относительная погрешность определения напряжения. n — половина цены деления шкалы гальванометра.
7. Вычислить абсолютную погрешность измерения емкости:
С = CС .
Записать результат в виде: Cпосл. = Cэкспер ± С
8. Рассчитать теоретическое значение емкости
,и сравнить ее с записанным в п.7 результатом.
Задание 4. Определение емкости параллельно соединенных конденсаторов.
Соединить конденсаторы, емкости которых были определены в задании 2, параллельно.
1. Включить ключ К1, ключ К2 установить в положение 1.
2. Потенциометром установить заданное преподавателем напряжение U.
3. Перевести ключ К2 в положение 2 и определить величину отклонения n светового луча. Повторить измерения три раза.
4. Найти среднее значение отклонения луча:
nср = (n1 + n2 +n3)/3.
5. Определить емкость конденсатора
Cэкспер = Anср/U ,
где U — напряжение, до которого заряжен конденсатор.
6. Вычислить относительную погрешность измерения емкости:
С = U + n/nср,
где U — относительная погрешность определения напряжения. n — половина цены деления шкалы гальванометра.
7. Вычислить абсолютную погрешность измерения емкости:
С = CС .
Записать результат в виде: Cпарал. = C
экспер ± С
8. Рассчитать теоретическое значение емкости
= С1 + С2,и сравнить ее с записанным в п.7 результатом.
Контрольные вопросы
-
Что такое электрический конденсатор? -
Что такое емкость конденсатора? -
От чего зависит емкость? -
Приведите формулу емкости плоского конденсатора. -
Единицы электрического заряда, напряжения и емкости в СИ. -
Почему емкость батареи параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей каждого? -
Почему заряд на обкладках любого конденсатора при последовательном соединении будет одинаков? -
Как определить емкость батареи последовательно (параллельно) соединенных конденсаторов? -
Что такое баллистический гальванометр? -
Принцип действия баллистического гальванометра?
Лабораторная работа 4
Исследование электростатического поля
| Цель: | | нахождение эквипотенциальных поверхностей и построение силовых линий электростатического поля, определение средних значений напряженности поля в заданных точках. | |
| Оборудование: источник тока, вольтметр, гальванометр, реостат, измерительный зонд, ванночка с электролитом, электроды. | |||
Силовой характеристикой электрического поля является напряженность электрического поля
(В/м). Она численно равна силе, действующей на пробный единичный положительный заряд (+1Кл), помещенный в данную точку поля. Направление вектора напряженности электрического поля совпадает с направлением этой силы. Энергетической характеристикой электрического поля является потенциал (В). Он численно равен потенциальной энергии единичного положительного заряда (+1 Кл), помещенного в данную точку поля. Потенциальная энергия заряда равна работе сил электрического поля при перемещении этого заряда из данной точки поля в бесконечность.
Напряженность численно равна быстроте изменения потенциала вдоль силовой линии:
Знак «–» указывает на то, что вектор напряженности направлен в сторону, противоположную направлению роста потенциала.
Силовой линией называется воображаемая линия, в каждой точке которой касательная совпадает по направлению с вектором напряженности электрического поля.
Эквипотенциальной поверхностью называется геометрическое место точек, потенциалы которых равны. Силовые линии в любой точке перпендикулярны эквипотенциальной поверхности.
В этой работе электрическое поле исследуется в проводящей среде, в качестве которой выбран лист бумаги 1, смоченный солевым раствором. Этот лист кладут на поверхность стеклянной пластины (см. рис). На лист устанавливают металлические электроды Э1 и Э2, отмечая их положение на бумаге. К электродам подключают постоянное напряжение 15 В. В соответствии со схемой установки, электрод Э1 имеет потенциал 1 = 0, а электрод Э2 имеет потенциал 2 = 15 В. Распределение потенциалов между электродами определяется при помощи зонда 2. Потенциометром Rна зонде устанавливается заданный потенциал, значение которого контролируется вольтметром V. Если при установке на бумагу зонд попадает в точку, потенциал которой отличен от его потенциала, то через гальванометр G идет электрический ток. Когда же зонд окажется в точке, потенциал которой совпадает с потенциалом зонда, ток через гальванометр идти не будет. Данная точка отмечается на бумаге. Затем находятся другие точки с таким же потенциалом и соединяются линией, которая является изображением эквипотенциальной поверхности. Под линией указывается ее потенциал. После этого устанавливают потенциометром другой потенциал, отличающийся на 2 — 3 В от прежнего и определяют положение новой эквипотенциальной поверхности.
Построив систему эквипотенциальных поверхностей, проводят силовые линии электрического поля. Силовые линии начинаются и заканчиваются на отмеченных контурах электродов, пересекают эквипотенциальные поверхности под углом 90.
| |  | |
Порядок выполнения работы
-
Получить допуск у преподавателя и приступить к выполнению работы. -
Намочить лист бумаги в солевом растворе. Положить его на стеклянную пластину. -
Расположить электроды согласно конфигурации, заданной преподавателем. -
Определить системы точек с потенциалами, заданными преподавателем (см. выше). -
Нарисовать эквипотенциальные поверхности. Указать их потенциалы. -
Нарисовать силовые линии электрического поля. Указать стрелками их направление. -
В областях, заданных преподавателем, вычислить среднее значение напряженности электрического поля:
где 1 и 2 — потенциалы соседних эквипотенциальных поверхностей; l — расстояние между эквипотенциальными поверхностями, взятое вдоль силовой линии.
Контрольные вопросы
-
Дайте определение напряженности электрического поля, указав единицы измерения напряженности. -
Дайте определение потенциала электрического поля, указав единицы измерения потенциала. -
Как связаны между собой напряженность и потенциал электрического поля? -
Как связана величина напряженности электрического поля с густотой эквипотенциальных поверхностей? -
Какие потенциалы имеют электроды? -
Можно ли электроды считать эквипотенциальными поверхностями?
Лабораторная работа 5
Исследование неразветвленной электрической цепи
| Цель: | | изучить зависимость силы тока, напряжения, мощности и коэффициента полезного действия (КПД) источника тока от величины внешнего сопротивления электрической цепи. | |
| Оборудование: источник постоянного тока, два электрических сопротивления, миллиамперметр, вольтметр. | |||
Электрический ток — упорядоченное движение зарядов, возникающее в проводнике под действием электрического поля.
Сила тока I (A) численно равна заряду, который проходит через поперечное сечение проводника в единицу времени.
Электродвижущая сила источника тока (В) численно равна работе, совершаемой сторонними силами (силами неэлектрического происхождения) по перемещению заряда +1 Кл по электрической цепи.
Закон Ома для замкнутой цепи:
где R — внешнее сопротивление электрической цепи; r — внутреннее сопротивление источника тока.
При коротком замыкании внешнее сопротивление равно нулю R = 0, в результате значение силы электрического тока принимает максимальное значение (ток короткого замыкания):
