Лабораторные работы по курсу общей физики (2-я Редакция 2012 г.)
Подождите немного. Документ загружается.
Цель работы: снятие вольт-амперной характеристики газонаполненной
лампы и изучение релаксационных колебаний.
Перечень приборов и принадлежностей:
1. установка, которая приведена на рис. 1,
Рис. 1.
где ИП – источник питания,
РО – электронный осциллограф,
РQ – звуковой генератор,
РА – амперметр,
МС – магазины сопротивлений,
МЕ – магазин емкостей,
ФПЭ-12 – кассета.
Краткая теория:
Проводить электрический ток газы могут только в том случае, если
часть молекул ионизируется – расщепляется на положительные и
отрицательные ионы. Ионизация может происходить под влиянием
различных воздействий на газ: сильного нагрева, рентгеновских лучей,
радиоактивных излучений, космических лучей, бомбардировки молекул
газа быстро движущимися ионами и электронами и т.д.
Электрический разряд в газе, сохраняющийся после прекращения
действия внешнего ионизатора, называется самостоятельным газовым
разрядом. Для его осуществления необходимо, чтобы в результате самого
разряда в газе непрерывно образовывались свободные разряды.
Выполнение работы:
1. Снятие вольт-амперной характеристики газонаполненной лампы.
V, В
40
50
60
70
80
90
100
105
мкАI
пр
,
0
0,005
0,01
0,03
0,58
0,69
0,84
0,94
мкАI
обр
,
0
0,19
0,35
0,50
0,55
0,68
0,85
0,74
ВU
з
75
ВU
г
45
J, мкА
V, В
График зависимости J от V.
2. Изучение работы генератора релаксационных колебаний.
мсТ 20
1
– период релаксационных колебаний (с экрана осциллографа);
;150
1
nГцf
;2100
2
nГцf
;3150
3
nГцf
Гцf 50
мс
f
T 20
1
2
01,0
2
2
f
f
T
T
мсT )2,00,20(
2
Вывод: В процессе эксперимента мы сняли вольт-амперную
характеристику газонаполненной лампы и изучили релаксационные
колебания, причём периоды релаксационных колебаний, полученные
двумя способами, совпали.
Лабораторная работа №42:
"Определение ёмкости конденсатора методом
перезарядки".
Выполнили: студенты группы ВМ-111 Нуйсков Алексей и
Малякина Ксения.
Цель работы: 1. изучение процесса зарядки и разрядки конденсатора;
2. измерение ёмкости конденсаторов способом их
периодической зарядки и разрядки.
Перечень приборов и принадлежностей:
1. установка, которая приведена на рис. 1,
Рис. 1.
состоящая из вольтметра
V
P
,
микроамперметр
A
P
,
исследуемых конденсаторов,
поляризованного реле,
потенциометра
A
R
источника постоянного тока.
Краткая теория:
В Международной системе единиц (СИ) электрическая ёмкость
изменяется в Фарадах. 1Ф – ёмкость такого проводника, у которого, при
наличии заряда в 1Кл, потенциал равен 1В.
Известно, что при разрядке конденсатора через амперметр сила
разрядного тока убывает со временем по экспоненциальному закону
RC
t
eJJ
0
,
где С – ёмкость конденсатора,
R – сопротивление амперметра.
Роль поляризованного реле заключается в периодическом замыкании
и размыкании контактов А-Б и Б-В при пропускании через него переменного
тока, создающего переменное по величине и направлению магнитное поле.
Если интервал времени между двумя последовательными разрядами
конденсаторов мал по сравнению с периодом собственных колебаний
подвижной системы приборы, т.е., если амперметр обладает большой
инертностью, то амперметр будет давать постоянное показание, которое
соответствует средней силе тока J за время t.
Выполнение работы:
U, В
J, мА
C, мкФ
С
ср
, мкФ
С, мкФ
1
С
5
0,75
3,00
1,31
0,7
10
0,30
0,45
0,07
15
0,35
0,47
0,04
2
С
5
0,33
1,32
0,92
0,3
10
0,40
0,80
0,17
15
0,47
0,63
0,06
3
С
5
0,27
1,08
0,86
0,3
10
0,43
0,85
0,12
15
0,49
0,65
0,07
4
С
5
0,08
0,32
0,28
0,08
10
0,12
0,24
0,04
15
0,20
0,27
0,04
1
U
J
С
Гц)5,00,50(
U
U
J
J
С
С
Вывод: В процессе эксперимента мы изучили процесс зарядки и разрядки
конденсатора и измерили ёмкости конденсаторов способом их
периодической зарядки и разрядки.
Лабораторная работа № 45.
Определение ЭДС источника тока с помощью закона Ома.
Цель работы: Изучение закона Ома для однородного и
неоднородного участка цепи .
Схема установки:
E
R
R
x
V
A
Теоретическая часть:
Электрический ток.
Электрическим током назывется направленное движение
электрических зарядов. Количественной мерой электрического
тока служит сила тока J - скалярная величина, определяемая
электрическим зарядом проходящего через поперечное сечение
проводника в единицу времени:
Единица силы тока - ампер (А). 1 А = 1 Кл / 1 с. Физическая
величина, определяемая силой тока, проходящего через единицу
площади поперечного сечения проводника, перпендикуляно
направлению тока:
Плотность тока - величина векторная. Направление вектора j
совпадает с направлением тока. Сила тока через произвольную
поверхность S, определяемую как поток вектора j :
Силы неэлектростатического происхождения, действующие на
заряды против дествия сил электростатического поля, совершают
работу. Физическая величина, определяемая работой стороних сил
при перемещении единичного положительного заряда, называется
электродвижущей силой (ЭДС) E, дествующей в цепи .
Эта работа совершается за счет энергии, затраченной в
источнике тока, поэтому величина Е называется также
электродвижущей силой источника тока, включенного в сеть.
Выполнение работы:
Результаты измерений:
R1=590
R2=360
R3=160
R4=60
R5=24
I, мА
V, В
Rx, Ом
1
254
9.7
105
2
222
8.6
109
3
200
7.7
107
1
2
3
1
25.8
9.7
105
2
222
8.6
109
3
200
7.7
107
Чужинов Т.
Габбасов Т.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 48.
Исследование электрического колебательного контура.
Цель работы: Изучение затухающих колебаний в контуре и
определение логарифмического декремента.
Теория метода:
Томсоновским колебательным контуром называется контур
состоящий из катушки индуктивности и кондесатора .
Процесс изменение заряда на конденцаторе в колебательном
контуре называется электромагнитным колебанием.
Колебательная система может совершать периодические
колебания. Для описания колебательного контура необходимо
составить дифферинциальное уравнение и решить его, найдя тем
самым закон этих колебаний.
Основным уравнением для описания электромагнитных колебаний
является второй закон Кирхгофа .
или так как по определению тока J=dq/dt, получаем
дифференциальное уравнение колебательного контура:
Решение этого уравнения
q=q
0
Cos(t+Y)
Представляет собой закон гармонических колебаний заряда в
контуре.
здесь
называется собственной частотой контура. Для периода колебаний
получается так называемая формула Томсона:
Аргумент косинуса называется фазой колебаний
Y=t+Yo
Затухание колебаний за один период характеризуется
логарифмическим декриентом затухания:
Величина обратно пропорциональная логарифмическому
декременту затухания называется добротностью контура Q: