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: 37
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Лабораторная работа 8
Определение горизонтальной
составляющей магнитного поля Земли
Земля представляет собой естественный магнит, полюса которого располагаются недалеко от географических полюсов.
Если в некоторой точке Земли свободно подвесить магнитную стрелку, она установится по касательной к линии напряженности магнитного поля Земли (вдоль направления вектора напряженности магнитного поля). Таким образом, в любой точке Земли можно выделить горизонтальную и вертикальную составляющие магнитного поля Земли.
Если стрелка может свободно вращаться только в горизонтальной плоскости, то она будет устанавливаться в плоскости магнитного меридиана под действием только горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.
Напряженность магнитного поля в центре катушки с током зависит от количества витков, радиуса витков, силы тока. Вектор напряженности магнитного поля в центре катушки перпендикулярен ее плоскости. При сложении магнитного поля Земли и магнитного поля катушки магнитная стрелка тангенс-буссоли установится по направлению результирующей напряженности этих полей.
Измеряя угол отклонения стрелки от плоскости магнитного меридиана Земли при пропускании электрического тока через тангенс-буссоль, можно рассчитать горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли.
На практике чаще используется другая характеристика магнитного поля — индукция
. Напряженности и индукция магнитного поля связаны между собой соотношением:
,
где — магнитная проницаемость вещества; 0 = 410–7 Гн/м —магнитная постоянная.
Порядок выполнения работы
где n— количество витков в катушке;I— сила тока в катушке;r — радиус катушки.
Нср = (Н1 + Н2 + Н3)/3 =
Н1= Н1 – Нср=
Н2= Н2 – Нср=
Н3= Н3 – Нср=
Нср = (Н1 + Н2 + Н3)/3 =
10. Рассчитать относительную погрешность:
Н = Нср / Нср =
11. Результат представить в виде: Н = Нср Нср; Н = …%.
Н = ; Н = .
Контрольные вопросы
Лабораторная работа 9
Определение удельного заряда электрона методом магнетрона
Магнетрон — прибор, в котором поток электронов движется во взаимно-перпендикулярных электрическом и магнитном полях.
Электрическое поле ускоряет заряженную частицу, а магнитное поле заставляет двигаться ее по окружности.
Магнетрон состоит из двухэлектродной лампы, расположенной внутри соленоида (рис. 1).
где А — анод лампы (цилиндр); К — катод (металлическая нить в центре анода); С — соленоид; — напряженность электрического поля; — индукция магнитного поля; d = 8,5 мм — расстояние между анодом и катодом.
Электроны в лампе испускаются нагретым катодом. В магнетроне траектория электрона, движущегося от катода к аноду, искривляется. Радиус кривизны траектории электрона зависит от величины индукции магнитного поля. Если радиус кривизны траектории электрона становится меньше половины расстояния между катодом и анодом (d/2), то электроны не будут достигать анода. А будут возвращаться обратно на катод. Тогда анодный ток резко уменьшается.
Порядок выполнения работы
где П1 и П2 — блоки питания соленоида и лампы; М — магнетрон; А — амперметр, показывающий силу тока в соленоиде; мА — миллиамперметр, показывающий величину анодного тока; R — реостаты для изменения тока в соленоиде; V — вольтметр, измеряющий анодное напряжение.
I=
L = ; N =
где = 1 — магнитная проницаемость среды (вакуума); 0 = 410–7 Гн/м — магнитная постоянная.
Контрольные вопросы
Учебное издание
С оставители:
ЗАЙЦЕВ Сергей Михайлович
ДЖУЖУК Игорь Иванович
Ваган Владимир Алексеевич
КОНКИН Борис Борисович
САФРОНОВ Владимир Петрович
ШЕГАЙ Владимир Викторович
Рабочая тетрадь
по курсу электричество
Методические указания
к лабораторным работам по физике
для студентов 1 и 2-го курса технических специальностей
всех форм обучения
Редактор
Определение горизонтальной
составляющей магнитного поля Земли
Цель: | | определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли. | |
Оборудование: тангенс-буссоль, источник постоянного тока, миллиамперметр, потенциометр, переключатель. |
Земля представляет собой естественный магнит, полюса которого располагаются недалеко от географических полюсов.
Если в некоторой точке Земли свободно подвесить магнитную стрелку, она установится по касательной к линии напряженности магнитного поля Земли (вдоль направления вектора напряженности магнитного поля). Таким образом, в любой точке Земли можно выделить горизонтальную и вертикальную составляющие магнитного поля Земли.
Если стрелка может свободно вращаться только в горизонтальной плоскости, то она будет устанавливаться в плоскости магнитного меридиана под действием только горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.
| | |
Напряженность магнитного поля в центре катушки с током зависит от количества витков, радиуса витков, силы тока. Вектор напряженности магнитного поля в центре катушки перпендикулярен ее плоскости. При сложении магнитного поля Земли и магнитного поля катушки магнитная стрелка тангенс-буссоли установится по направлению результирующей напряженности этих полей.
Измеряя угол отклонения стрелки от плоскости магнитного меридиана Земли при пропускании электрического тока через тангенс-буссоль, можно рассчитать горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли.
На практике чаще используется другая характеристика магнитного поля — индукция
. Напряженности и индукция магнитного поля связаны между собой соотношением:
,
где — магнитная проницаемость вещества; 0 = 410–7 Гн/м —магнитная постоянная.
Порядок выполнения работы
| | |
-
Установить тангенс-буссоль в плоскости магнитного меридиана Земли. -
Замкнуть ключ К. при помощи потенциометра Rустановить заданный преподавателем ток I. -
Измерить угол поворота магнитной стрелки 1. -
Изменить направление тока в тангенс-буссоли. Измерить угол поворота магнитной стрелки 2. -
Выполнить п. п. 2 — 4 для других значений силы тока. Занести данные в таблицу.
I, А | 1 | 2 | ср | Н, А/м | Нср, А/м | Н, А/м | Нср, А/м | Н |
| | | | | | | | |
| | | | | | | ||
| | | | | | |
-
Рассчитать горизонтальную составляющую магнитного поля Земли:
где n— количество витков в катушке;I— сила тока в катушке;r — радиус катушки.
-
Найти среднее значение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли:
Нср = (Н1 + Н2 + Н3)/3 =
-
Найти абсолютную погрешность каждого измерения:
Н1= Н1 – Нср=
Н2= Н2 – Нср=
Н3= Н3 – Нср=
-
Найти среднее значение абсолютной погрешности:
Нср = (Н1 + Н2 + Н3)/3 =
10. Рассчитать относительную погрешность:
Н = Нср / Нср =
11. Результат представить в виде: Н = Нср Нср; Н = …%.
Н = ; Н = .
Контрольные вопросы
-
Что такое горизонтальная и вертикальная составляющие магнитного поля Земли? -
От каких параметров зависит магнитное поле катушки с током? -
Как определялась горизонтальная составляющая напряженности магнитного поля Земли в данной работе? -
Как связаны между собой напряженность и индукции магнитного поля?
Лабораторная работа 9
Определение удельного заряда электрона методом магнетрона
Цель: | | определение удельного заряда электрона. | |
Оборудование: магнетрон, два источника электрического тока, вольтметр, амперметр, миллиамперметр, реостаты. |
Магнетрон — прибор, в котором поток электронов движется во взаимно-перпендикулярных электрическом и магнитном полях.
Электрическое поле ускоряет заряженную частицу, а магнитное поле заставляет двигаться ее по окружности.
Магнетрон состоит из двухэлектродной лампы, расположенной внутри соленоида (рис. 1).
| | |
| Рис. 1 | |
где А — анод лампы (цилиндр); К — катод (металлическая нить в центре анода); С — соленоид; — напряженность электрического поля; — индукция магнитного поля; d = 8,5 мм — расстояние между анодом и катодом.
Электроны в лампе испускаются нагретым катодом. В магнетроне траектория электрона, движущегося от катода к аноду, искривляется. Радиус кривизны траектории электрона зависит от величины индукции магнитного поля. Если радиус кривизны траектории электрона становится меньше половины расстояния между катодом и анодом (d/2), то электроны не будут достигать анода. А будут возвращаться обратно на катод. Тогда анодный ток резко уменьшается.
Порядок выполнения работы
| П2 | |
| Рис. 2 | |
где П1 и П2 — блоки питания соленоида и лампы; М — магнетрон; А — амперметр, показывающий силу тока в соленоиде; мА — миллиамперметр, показывающий величину анодного тока; R — реостаты для изменения тока в соленоиде; V — вольтметр, измеряющий анодное напряжение.
-
По заданию преподавателя установить величину анодного напряжения. Поддерживая анодное напряжение постоянным, при помощи реостата увеличивать силу тока в соленоиде. -
Снять экспериментальную зависимость силы анодного тока Iaот силы тока соленоида I.
I, А | | | | | | | | | | |
Ia, А | | | | | | | | | | |
-
Построить график зависимости Ia = f(I).
-
По графику определить величину тока в соленоиде I, при котором начинается падение значение анодного тока в лампе.
I=
-
Измерить длину соленоида L и число витков N.
L = ; N =
-
Рассчитать удельный заряд электрона:
где = 1 — магнитная проницаемость среды (вакуума); 0 = 410–7 Гн/м — магнитная постоянная.
-
Оценить расхождение экспериментального значения удельного заряда электрона с табличным:
Контрольные вопросы
-
Что называется удельным зарядом частицы? -
Какое действие оказывает электрическое поле на движение заряженной частицы? -
Какое действие оказывает магнитное поле на движение заряженной частицы? -
Что такое сила Лоренца? Запишите формулу силы Лоренца. -
Как движутся электроны в магнетроне?
Учебное издание
С оставители:
ЗАЙЦЕВ Сергей Михайлович
ДЖУЖУК Игорь Иванович
Ваган Владимир Алексеевич
КОНКИН Борис Борисович
САФРОНОВ Владимир Петрович
ШЕГАЙ Владимир Викторович
Рабочая тетрадь
по курсу электричество
Методические указания
к лабораторным работам по физике
для студентов 1 и 2-го курса технических специальностей
всех форм обучения
Редактор
Подписано к печати г. Формат 6084/16 Бумага офсетная. Объем 1,6 усл. п. л. 1,3 уч.-изд. л. Заказ № Тираж 25 экз. |
Редакционно-издательский отдел РГАСХМ ГОУ 344023, г. Ростов-на-Дону, ул. Страны Советов, 1 Отпечатано в копировально-множительном бюро РГАСХМ ГОУ |