Методические указания к выполнению лабораторных занятий по дисциплине «физика» Алмалык 2020

Порядок выполнения работы

1. Собрать электрическую цепь по схеме (рис.2.1), при этом в качестве измеряемого сопротивления подключить одну из катушек сопротивлений, смонтированных на панели.

2. Поставить контакт реохорда на середину сопротивления.
3. Определить порядок величины измеряемого сопротивления. Для этого в магазине сопротивлений нужно набрать малое сопротивление, например в 1; 0,1 Ом. Замкнуть цепь; стрелка гальванометра отклонится, например, влево. Надо иметь в виду, что включение тока в цепь должно производиться лишь на короткое время, достаточное для того, чтобы обнаружить присутствие или отсутствие тока в ветви гальванометра; в противном случае проводники будут нагреваться и, следовательно, изменять свое сопротивление. Затем следует набрать в магазине большое сопротивление (около 1000 Ом), и замкнуть цепь. Стрелка гальванометра опять отклонится. Если стрелка отклонится в ту же сторону, то надо увеличить сопротивление магазина. Постепенным увеличением сопротивления магазина и замыканием цепи нужно добиться отклонения стрелки гальванометра в другую сторону.
4. Подсчитать сопротивление магазина, измерить длину участка реохорда l₁ и l₂ и по формуле (2.10) вычислить R_x.
5. Определить вышеуказанным методом два неизвестных сопротивления (каждое отдельно).
6. Соединить эти сопротивления последовательно и параллельно, затем определить их общее сопротивление.
7. Сравнить величины сопротивлений при последовательном и параллельном соединениях, измеренных в процессе работы с расчетными по формуле
R (2.11)
R_xпар _xпосR_x1R_x2, , (2.12)
и сделать выводы.

8. Измеренные величины записываются в таблицу.

№

l1, м

l2, м

Ro, Ом

Roпос, Ом

Roпар, Ом

Rx1, Ом

Rx2, Ом

пос м Rx О,

Rx пар, Ом

Rx пос т, Ом

Rx пар т, Ом

1

2

3

4

5

Контрольные вопросы

1. Как выражается первый и второй правила Кирхгофа?

2. Напишите уравнения Кирхгофа к схеме, используемой в данной работе.
3. Что такое потенциал и падение потенциала?
4. Расскажите об условиях существования тока в электрической схеме.
5. Что такое короткое замыкание и сверхпроводимость?


Лабораторная работа № 12
Определение напряженности магнитного поля и магнито действуюшей силы.


Цель работы: Исследование наличия напряженности магнитного поля,зависимость от формы и строение, структуры проводящего тела и способа формирования магнитного поля.
Приборы и принадлежности: 1. Блок питания. 2. Потенциометр или автотрансформатор. 3. Амперметр. 4. Вольтметр. 5. Тороид или соленоид. 6. Переключатель и проводка.


Теоретические сведения
Из экспериментов Эрстеда и Био-Савара-Лапласа, посвященных исследованию магнитного поля, создаваемого вокруг проводника c током, можно сделать следующие выводы:
а) величина вектора индукции магнитного поля, характеризующая магнитное поле, возникающее вокруг проводника с током во всех случаях (В), прямо пропорциональна численному значению силы тока;
б) Индукция поля зависит от формы и размера проводника;
в) величина магнитной индукции в произвольной точке поля зависит от того, на каком расстоянии эта точка находится от проводника.
Вектор индукции магнитного поля при характеристики магнитного поля
параллельно вводится величина вектора напряженности поля (Н), эти величины связаны между собой следующим образом:
В =µµ₀ Н (1)
г де (μ-магнитное проницаемость среды, µ₀ - магнитная постоянная.
По закону Био – Савара - Лапласа вектор индукции магнитного поля, образующийся на расстоянии R от его элемента ∆ ℓ при прохождении через проводник тока I, выражается в СИ следующим образом:
(2)
Формула (2) является математическим выражением объединенного закона Био – Савара - Лапласа, который выражает величину индукции магнитного поля, создаваемого при прохождении тока через проводник.
Величина магнитного поля, создаваемого электрическим током, зависит от работы, которая может быть выполнена под действием этого поля. Эта работа, в свою очередь, зависит от магнитной движущей силы рассматриваемого поля. Магнитная действуюшая сила (МДС) равна полной по контуру величине скалярного умножения вектора напряженности поля (∆ ℓ) элемента контура, полученного на расстоянии х от симметричной оси проводника тока по закону полного тока, т. е.:
(3)
Обычно интеграл, равный величине полной силы тока (I), называется магнитной действуюшей силой (МДС). если проводник состоит из N-мерной катушки, полный ток, проходящий через поверхность, ограниченную магнитной полосой, равной ее среднему радиусу, будет равен . Если напряженность поля в центральной точке, лежащей на симметричной оси катушки, равна (4) , то индукция поля в этой точке и МДС соответственно
(5) 6)
будет.
Если катушка имеет форму тороида (рис. 1), магнитное поле, создаваемое силой тока, проходящего через катушки, в основном находится внутри тороида
будет воплощен. Если внутренний радиус тороида равен r₁ внешнего радиуса r₂ средний радиус , то можно найти значения, зависящие от напряженности поля в его центре и r₁, r₂, r для МДС при прохождении тока через тороид:


; ; (7)


; ; (8)


; ; (9)


Из полученной системы уравнений видно, что, хотя значения напряженности поля в центре тороида, зависящие от r₁, r₂ и r, различны, МДС в этих его точках остается одинаковым для всех случаев.
В экспериментальном приборе мы используем вольтметр и амперметр для наблюдения за напряжением и током, подаваемым на концы тороидальных стержней. Потенциометр в цепи служит для контроля силы тока и напряжения.
Прежде чем начать, измерьте внутренний, внешний и средний радиусы тороида несколько раз с помощью штангенциркуля или линейки, чтобы найти их средние значения. Количество витков будет написано на самом приборе в паспорте.
Порядок выполнения работ:
1.Электрическая схема опытного устройства собирается так, как показано на рисунке 2.
2.После проверки правильности собранной схемы выключатель подключается, а показания амперметра сводятся к минимуму с помощью потенциометра.
3. Пользуяс показаниями I₁, I₂, ... при перемещении ползуна потенциометра с помощью формулы (7, 8, 9) находят напряженность поля в центре тороида и вводят в таблицу ниже.

№