Электричество. Электричество лаб. Методические указания к лабораторным работам по физике для студентов иэм технических специальностей всех форм обучения
 Скачать 2.69 Mb.
|
|
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
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.
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
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. 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.
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
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
