лабораторные работы по физике 11 класс. Методические указания для подготовки к выполнению лабораторных работ по курсу физики для студентов
 Скачать 6.72 Mb.
|
|
4. Вопросы для самоподготовки 4.1. Что называется магнитным полем? При каких условиях оно возникает? 4.2. Как графически изображается магнитное поле? 4.3. Чем обусловлено магнитное поле Земли? Где располагаются магнитные полюса Земли? 4.4. Какие элементы введены для описания магнитного поля Земли? 4.5. Чему равен и как направлен вблизи г. Кемерово вектор индукции магнитного поля Земли? 4.6. В чём состоит физический смысл закона Био-Савара-Лапласа? 4.7. В чём заключается принцип суперпозиции полей? 4.8. Как определить направление вектора индукции магнитного поля, создаваемого проводником с током? 4.9. Как определить индукцию магнитного поля в центре кругового витка с током? 4.10. Как определить индукцию магнитного поля прямого тока? II. Лабораторная работа № 2ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ КАТУШКИ 1. Цель работы: освоить экспериментальный метод определения индуктивности катушки. 2. Подготовка к работе: прочитать в учебниках параграфы [1] §§ 25.1, 25.2; [2] §§ 122, 123, 126, 136; [3] §§ 221–225, 232. Для выполнения работы студент должен знать: а) закон электромагнитной индукции и правило Ленца; б) понятие о магнитном потоке и индуктивности контура; в) метод векторных диаграмм и его применение к расчёту индуктивности катушки; г) понятие магнитной проницаемости среды. 3. Выполнение работы 3.1. Описание лабораторного стенда На рис. 2.1 приведена электрическая схема лабораторной установки, состоящая из катушки индуктивности Lс железным сердечником, вольтметра V, амперметра A, потенциометра П, ключа К и источника тока ε. Данная электрическая схема предназначена для снятия вольт-амперной характеристики катушки на постоянном (рис. 2.1, а) и переменном напряжении (рис. 2.1, б).  а) б) Рис 2.1. Принципиальная электрическая схема лабораторной установки с источником постоянного напряжения (а) и переменного напряжения (б) 3.2. Методика измерений и расчёта ЭДС электромагнитной индукции по закону Фарадея  , (2.1)где  – магнитный поток, пронизывающий контур; L – индуктивность контура.Если L= const, то  . Тогда  .Магнитный поток катушки, содержащей N витков:  . (2.2)Индуктивность катушки  , (2.3)где μ – магнитная проницаемость, показывающая, во сколько раз сердечник изменяет индуктивность катушки. Для расчёта индуктивности катушки в данной работе используется метод векторных диаграмм. На рис. 2.2 вектор İR – комплекс напряжения на активном сопротивлении катушки. Он совпадает по фазе с вектором тока İ. Вектор İωL – комплекс напряжения на индуктивном сопротивлении катушки. Он опережает вектор тока İ по фазе на π/2. Вектор İ  – комплекс напряжения на полном сопротивлении катушки. Рис. 2.2. Диаграмма напряжений катушки индуктивности на комплексной плоскости при подключении её к источнику переменного напряжения Если стороны треугольника напряжений (рис. 2.2) разделить на İ, то получится треугольник сопротивлений Z, R и XL = ωL (рис. 2.3).  Рис. 2.3. Треугольник сопротивлений катушки индуктивности на комплексной плоскости при подключении её к источнику переменного напряжения Из треугольника сопротивлений следует, что полное сопротивление катушки индуктивности равно  (2.4)Из формулы (2.4) выражаем индуктивность катушки  , (2.5)где  – циклическая частота переменного напряжения.Если экспериментально определить сопротивление катушки постоянному току R и полное сопротивление катушки переменному току Z, то по формуле (2.5) можно рассчитать индуктивность катушки на выбранной частоте переменного напряжения. 3.3. Определение активного сопротивления катушки R 3.3.1. Собрать электрическую схему по рис. 2.1, а. Движок потенциометра П поставить в положение минимума снимаемого напряжения. 3.3.2. После проверки схемы преподавателем замкнуть ключ К и, перемещая движок потенциометра, выбрать удобные пределы измерения приборов. 3.3.3. Определить цену деления приборов, разделив предел измерения на количество делений. 3.3.4. Измерить напряжение U и ток IA при различных положениях движка потенциометра. 3.3.5. Определить ток, протекающий через вольтметр, по формуле  , где RV – сопротивление вольтметра, приведённое на лицевой панели прибора.3.3.6. Определить ток, протекающий через катушку, по формуле  .3.3.7. По формуле  определить активное сопротивление катушки R. Результаты занести в табл. 2.1.3.3.8. Рассчитать среднее значение сопротивления  и абсолютную погрешность . Ответ записать в виде  .Таблица 2.1 Определение активного сопротивления катушки R
| |||||||||||||||||||||||||||||||
, Ом