- •Федеральное агентство по образованию рф
- •Московский государственный университет геодезии и картографии
- •Лабораторный практикум по физике
- •Электричество и магнетизм
- •Оглавление
- •Введение. Общая характеристика требований к работе в лаборатории по электричеству……………………………………………………………5
- •Введение Общая характеристика требований к работе в лаборатории по электричеству
- •Оформление отчёта о выполнении проделанной работы
- •Правила сборки схем и работа с ними.
- •Лабораторная работа № 201а
- •Составление спецификации электроизмерительных приборов.
- •Определение погрешности электроизмерительных приборов.
- •Часть 2. Знакомство с элементами электрических цепей. Изучение потенциометра. Следует различать понятия: резистор и сопротивление.
- •Порядок выполнения работы и обработки результатов измерений
- •Литература
- •Лабораторная работа № 201 б. Определение удельного сопротивления проводника
- •1. Составление спецификации электроизмерительных приборов.
- •Определение погрешности электроизмерительных приборов.
- •2. Определение удельного сопротивления проволоки.
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 202 Исследование электростатического поля.
- •Моделирование электростатического поля (метод электролитической ванны)
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Измерение емкости конденсатора баллистическим гальванометром
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений:
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 206 определение эдс источника двумя методами
- •I метод
- •Лабораторная работа № 210 изучение законов ома для цепей постоянного тока
- •При перемещении от точки 3 к точке 2 идем встречно эдс, поэтому потенциал точки 2 оказывается ниже (меньше), чем потенциал точки 3 на величину эдс , т.Е.
- •Дополнение. Разность потенциалов, эдс, напряжение – физический смысл этих понятий:
- •Измерения и обработка результатов
- •Измерение сопротивления можно выполнить двумя способами, используя схемы, показанные на рис.3 и рис.4.
- •Решая совместно указанные уравнения, найдем:
- •Лабораторная работа № 251 электронный осциллограф
- •Часть 1. Осциллограф как прибор для наблюдения электрических сигналов
- •Часть 2 Определение частоты сигнала и сравнение сигналов двух разных частот.
- •Лабораторная работа № 252 изучение характеристик полупроводникового диода и транзистора
- •1.Снятие вольтамперной характеристики полупроводникового диода.
- •2. Снятие характеристик транзисторов.
- •3. Скорохватов н.А. Курс лекций по электромагнетизму. М: миигАиК, 2006г Лабораторная работа № 253 определение горизонтальной составляющей магнитного поля земли с помощью тангенс-буссоли
- •Литература
- •Лабораторная работа № 254 изучение ферромагнетиков
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 255 . Изучение магнитного поля соленоида
- •Контрольные вопросы
- •Измерение индуктивности соленоидов
- •«Изучение вынужденных электрических колебаний» и «исследование затухающих колебаний» Краткая теория
- •Лабораторная работа № 257а «изучение вынужденных электрических колебаний»
- •Описание установки.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа n 260. Исследование затухащих колебаний в колебательном контуре
Лабораторная работа № 206 определение эдс источника двумя методами
Приборы и принадлежности: лабораторная установка, вольтметр, переменный резистор.
Цель работы: изучение методов работы с цепями постоянного тока,
Краткая теория:
Для получения постоянного тока в проводнике необходима постоянная разность потенциалов на его концах, В электрических цепях ее создают различные источники тока. Внутри источника тока за счет сил неэлектрического происхождения - сторонних сил - происходит разделение зарядов и таким образом поддерживается постоянное напряжение на внешней цепи. Для разделения нужно затратить некоторую энергию, и мерой этой энергии является ЭДС. Например, для получения тока в цепи с гальваническими элементами используется энергия химических реакций внутри элементов.
Энергия, выделяющаяся в источнике тока, расходуется на совершение работы по перемещению зарядов по всей замкнутой цепи. Таким образом, ЭДС есть физическая величина, измеряемая работой сторонних сил, которую нужно затратить для перемещения единичного положительного заряда по всей цепи (внешней и внутренней).
В работе изучается два метода измерения ЭДС: непосредственный, с помощью вольтметра (рис. I), и метод компенсации. В схеме (рис.1) по закону Ома для замкнутой цепи имеем:
Откуда легко найти (показание вольтметра):
Таким образом, ошибка измерения ЭДС с помощью вольтметра равна и она будет тем меньше, чем больше сопротивление вольтметра
Рис. 1 . Схема метода непосредственных измерений.
Рис.2. Электрическая схема установки.
Более точным, методом измерения ЭДС является метод компенсации. Схема лабораторной установки для изучения этого метода приведена на рис. 2. Если измеряемая ЭДС меньше напряжения источника питания установки U , то, перемещая движок потенциометра , можно найти такую точку С , когда напряжение будет равно измеряемой ЭДС , т. е. . В момент компенсации ток в гальванометре равен нулю. Следовательно, Ir = 0 и напряжение точно равно . Методическая ошибка, присущая первому методу ( Ir = 0 ), в методе компенсации исключена.
Заменим исследуемый элемент с ЭДС эталонным элементом с ЭДС , снова добьемся компенсации. Пусть в этом случае движок потенциометра окажется в точке Д , тогда . Поделив выражения для и одно на другое, получим
(1)
Так как , где и соответственно расстояния по шкале потенциометра, то выражение (1) имеет вид: .
Реостат предназначен для изменения тока в цепи потенциометра и получения различных серий измерений. Сопротивление ограничивает ток через гальванометр. Сначала компенсацию выполняют "грубо", а затем, нажав кнопку , устанавливают момент компенсации «точно».
Порядок выполнения работы
I метод
1. Подключите вольтметр к клеммам (он расположен отдельно от установки) и запишите показания вольтметра в таблицу 1.
2. Запишите данные вольтметра (номер, тип, класс точности), необходимые для определения погрешности измерения.
П метод
1. Присоедините переменный резистор к клеммам 1, 2, 3 на установке. Подключите установку к источнику питания (220 В); поставьте в положение «Вкл» и установите переключатель П в верхнее положение.
2. Установите произвольное значение сопротивления реостата, довернув его ручку вправо приблизительно на 60-70°. Добейтесь компенсации, перемещая движок потенциометра.
3. Подключив источник с ЭДС (переключатель П устанавливается в нижнее положение), повторите те же действия, что и для , не изменяя сопротивление . Результат запишите в таблицу.
4, Увеличьте сопротивление , повернув движок еще на 60°-70°,
и измерьте соответствующее значения и . Затем снова
поверните движок на 60°-70° и проделайте третью серию измерений.
Результаты запишите.
ВНИМАНИЕ. Окончив измерения, поставьте переключатель в среднее положение, а установку выключите.
Таблица
|
1 метод |
2 метод |
||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
5. По результатам измерений вычислите значения ЭДС .
6. Рассчитайте систематическую погрешность определения ЭДС первым методом по методике, изложенной в работе 201. Класс точности прибора указан на его корпусе.
7. Сравните результаты измерения ЭДС двумя методами и объясните
разницу полученных значений.
Контрольные вопросы
1. Рассчитайте напряжение, которое покажет вольтметр в схеме
(рис. I), если = 10В, r = 1,0 Ом, =99 Ом.
2. Какой физической величиной компенсируется ЭДС в схеме
(рис. 2)?
3. Как влияет внутреннее сопротивление элемента на точность измерения его ЭДС в первом и втором методах?
4. Какие технические средства нужно применить, чтобы повысить
точность определения ЭДС методом компенсации в данной лабораторной работе?
5. Какой физический смысл имеет ЭДС?
Литература.
1. Савельев И. В. Курс общей физики т. 2, любое издание.
2. Трофимова Т.И.. Курс физики, любое издание.
3. Скорохватов Н.А. Курс лекций по электромагнетизму. М: МИИГАиК, 2006 г