Учебная работа. Реферат: Лабораторные работы по физике

(Пока оценок нет)

Загрузка...

Учебная работа. Реферат: Лабораторные работы по физике

Нижегородский
государственный
Технический
Университет.

Лабораторная
работа по физике
№2-23.

изучение
основных правил
работы с

радиоизмерительными
приборами.

Выполнил
студент

Группы
99 – ЭТУ

Наумов
Антон Николаевич

Проверил:

Н. Новгород
2000г.

Цель
работы:
знакомство
с основными
характеристиками
радиоизмерительных
приборов, правилами
их подключения
к измеряемому
объекту, методикой
проведения
измерений и
оценкой их
погрешностей.

Задание
№1:
Измерение
напряжения
сигнала генератора.

Приборы:
генератор
сигнала Г3,
вольтметры
В3 и В7.

Экспериментальная
часть.

1). Установили
на генераторе
частоту выходного
сигнала f
= 5кГц, напряжение
U = 2В.

Измерили
вольтметром
В3 выходное
напряжение
Ux=2В.

Погрешность
измерения.

U=Ux

U=(2

0,4) B.

2). Измерили
вольтметром
В7 выходное
напряжение
Ux=2,01В.

Погрешность
измерения.

U=Ux

U=(2,01

0,01)
B.

Задание
№2:
анализ
формы и измерение
параметров
синусоидального
сигнала с помощью
осциллографа.

Приборы:
генератор
сигнала Г3,
вольтметры
В3 и В7, осциллограф
С1.

Экспериментальная
часть.

1). Установили
на генераторе
Г3 напряжение
U = 2В.

Измерили
вольтметром
В3 выходное
напряжение
Ux=2В;
на вольтметре
В7: Ux=2В.

Получили
на экране
осциллографа
изображение:

АО=1,4 см, Х = 4
см.

Измерим
амплитуду
сигнала:

Показания
осциллографа
совпадают с
показаниями
вольтметров.

2). Измерили
период (Т) и частоту
сигнала (f):

Показания
осциллографа
совпадают со
значением на
шкале генератора.

Задание
№3:
Измерение
частоты с помощью
частотомера
и осциллографа.

Приборы:
генератор
сигнала Г3,
вольтметры
В3 и В7, осциллограф
С1, частотомер
Ф.

Экспериментальная
часть.

1). Измерили
частоту сигнала
частотомером:

Погрешность
измерения:

Показания
генератора:
fx
= 5кГц.

2). Рассчитаем
частоту сигнала
по показаниям
осциллографа:

Х = 2 см.

Показания
всех приборов
совпадают.

Задание
№4:
Измерение фаз
двух синусоидальных
сигналов с
помощью осциллографа.

Приборы:
генератор
сигнала Г3,
осциллограф
С1, схема RC.

Экспериментальная
часть.

OA = 1,9
см, ОВ = 1,7 см.

Т.к.
,
а 
— разность фаз
синусоидальных

сигналов,
то

Задание
№5:
анализ формы
и измерение
параметров
импульсного
сигнала с помощью
осциллографа.

Приборы:
генератор
сигнала Г5,
осциллограф
С1.

Экспериментальная
часть.

1).Установим
длительность
импульсов 
= 500 мкс, частоту
повторений
fП=490Гц,
амплитуду
Um=1,32B

2).Получили
на экране следующее
изображение:

Вычислим
амплитуду
импульсов:

Полученный
результат
совпадает с
показаниями
вольтметра
генератора.

Измерим
длительность
импульсов:

Измерим период
и частоту повторений
импульсов:

полученные
результаты
приблизительно
совпадают с
показаниями
генератора.

Вывод:
на этой
работе мы
ознакомились
с основными
характеристиками
радиоизмерительных
приборов, правилами
их подключения
к измеряемому
объекту, методикой
проведения
измерений и
оценкой их
погрешностей.

НГТУ

Нижегородский
государственный
Технический
Университет.

Лабораторная
работа по физике
№2-24.

Экспериментальные
исследования
электростатических
полей с помощью
электролитической
ванны

Выполнил студент

Группы
99 – ЭТУ

Наумов Антон
Николаевич

Проверил:

Н.
Новгород 2000г.

Цель
работы:
изучение
метода моделирования
электростатических
полей в электролитической
ванне и исследование
их характеристик
в пространстве
между электродами
различной
формы.

Теоретическая
часть.

Электростатическое
поле — поле,
создаваемое
покоящимися
электрическими
зарядами.

Характеристиками
этого поля
являются
напряженность

и потенциал
,
которые связаны
между собой
следующим
соотношением:

В декартовой
системе координат:

,
где
единичные
орты.

удобной
моделью электрического
поля является
его изображение
в виде силовых
и эквипотенциальных
линий.

Силовая
линия —
линия, в любой
точке которой
направление
касательной
совпадает с
направлением
вектора напряженности

Эквипотенциальная
поверхность
— поверхность
равного потенциала.

На практике
электростатические
поля в свободном
пространстве
создаются
заданием на
проводниках
— электродах
электрических
потенциалов.

Потенциал
в пространстве
между проводниками
удовлетворяет
уравнению
Лапласа:.

В декартовой
системе координат
оператор Лапласа:

Решение
уравнения
Лапласа с граничными
условиями на
проводниках
единственно
и дает полную
информацию
о структуре
поля.

Экспериментальная
часть.

Схема экспериментальной
установки.

методика
эксперимента:

В эксперименте
используются
следующие
приборы: генератор
сигналов Г3
(I), вольтметр
универсальный
B7 (2) c зондом (3),
электролитическая
ванна (4) с набором
электродов
различной формы
(5).

Устанавливаем
в ванну с дистилированной
водой электроды.
Собираем схему,
изображенную
на РИС. 1. Ставим
переключатель
П в положение
“U”. Подготавливаем
к работе и включаем
приборы. Подаем
с генератора
сигнал частоты
f=5 кГц и напряжением
U=5 В, затем ставим
переключатель
П в положение
“S”. далее, помещаем
в ванну электроды
различной формы
( в зависимости
от задания ) и
затем, водя по
ванне зондом,
определяем
4 — эквипотенциальные
линии: 1B, 2B, 3B, 4B. И так
далее для каждого
задания.

Задание
№1. исследование
электростатического
поля плоского
конденсатора.

Таблица
1. Зависимость
потенциала

от расстояния.

 =

(x),В

-11

1,38

-5

2,88

4,34

0,14

-10

1,62

-4

3,13

4,57

0,37

-9

1,88

-3

3,40

4,8

0,62

-8

2,14

-2

3,65

4,99

0,82

-7

2,37

-1

3,88

4,99

0,1

-6

2,64

4,10

Таблица
2. Эквипотенциальные
линии.

 =

(x),В

-5,7

-1,6

2,6

6,6

-5,8

-1,5

2,5

6,4

-5,7

-1,5

2,5

6,5

-5,7

-1,5

2,5

6,5

-5,7

-3

-1,5

-3

2,6

-3

6,5

-3

-5,7

-6

-1,5

-6

2,6

-6

6,5

-6

-5,8

-9

-1,5

-9

2,6

-9

6,5

-9

Обработка
результатов
измерений.

1). График
зависимости

2). Зависимость

при x

при

при x>x2

3). Погрешность
измерения Е:

Е = (Е 
Е)
= (25 
0,15)

4). Силовые
и эквипотенциальные
линии электростатического
поля плоского
конденсатора

5). Задача
№1.

6). задача
№2.

;

Задание
№2.
Исследование
электростатического
поля цилиндрического
конденсатора.

Радиусы
цилиндров A
=3,5 см, В=8,8см

Таблица
3. Зависимость

r),В

r,см

r),В

r,см

0,06

2,84

0,05

3,65

0,05

4,32

0,05

4,85

0,82

4,86

1,96

Таблица
4. Эквипотенциальные
линии.

(x,y)

4,9

6,2

7,4

3,5

4,6

5,5

6,9

2,6

3,6

4,5

3,9

6,2

7,6

-2,6

-3,1

-3,7

-7

-3,6

-4,7

-5,5

-4,7

-4,2

-5,1

-6,3

-7,6

-3,7

-2

-4,8

-2

-5,3

-3

-6,8

-3

-2,9

-3

-3,2

-4

-3,6

-5

-4

-6

-4

-5,1

-6,2

-7,5

2,8

-3

-4

3,6

-5

4,1

-6

3,6

-2

-4,7

-2

5,5

-3

1).
График
зависимости
r)

2). График
зависимости
ln
r)

3). График
зависимости
E = E (r).

4).
График
зависимости
E = E (1/r).

5). Эквипотенциальные
линии.

6). Расчет
линейной плотности

на электроде.

7). задача №1.

L = 1м

8). Задача №2.

r1
= 5см, r2
= 8см, l = 0,1м

Задание
№3. исследование
электростатического
поля вокруг
проводников.

Таблица №5.

(x,y)

-3,6

0,8

5,9

7,2

-3,7

0,7

5,7

5,9

-3,7

0,5

5,2

5,4

-4

0,3

4,7

5,2

-4,7

0,2

4,4

5,4

-1

-5

0,1

4,1

6,2

-2

-5,2

0,6

-3

3,9

7,6

-3

-5,2

0,7

-4

3,8

-5

4,1

-2

-4,9

-1

1,2

-6

4,4

-3

-4,7

-2

1,4

-7

4,8

-4

-4,4

-3

1,5

-8

5,5

-5

-4,2

-4

1,6

-9

-6

-4

-5

6,7

-7

-3,7

-6

7,3

-8

-3,6

-7

7,7

-9

1). Потенциал
на электродах:
пластинке
и втулке постоянен,
то есть они
являются
эквипотенциальными
поверхностями.
внутри полости
потенциал также
постоянен.

Таблица 6.

(x,y)

1,97

-3

1,95

1,96

-1

1,95

-3

-2

1,95

1,96

-1

2). Распределение
потенциала
вдоль линии,
охватывающей
пластинку и
расположенной
на расстоянии

L = 3
мм от
её края.

Таблица 7.

(x,y)

3,05

1,2

-4,2

1,92

-2,5

1,99

1,5

-3

2,1

1,31

-3

2,23

-2

2,3

3).
Эквипотенциальные
линии.

4). Определение
средней напряженности
поля в нескольких
точках вдоль
силовой линии.

а).

б).

в).

5).
,

Таблица 8.

X, см

y, см

,
Кл/м2

E, В/м

, Дж/м3

3,2410-9

366,6

5,9510-7

-4,2

2,2110-9

250

2,7710-7

-5

8,8510-11

4,4310-10

1,1810-10

13,3

7,8210-10

-3

2,7

1,3310-9

150

9,9610-8

-3

1,910-9

213

2,0010-7

-2

8,2310-10

3,8010-8

1,5

1,0210-9

116

5,9510-8

Вывод.
В ходе
работы получены
картины силовых
и эквипотенциальных
линий плоском
и цилиндрическом
конденсаторах,
а также вокруг
проводника,
помещенного
в электростатическое
поле. Установлено,
что проводники
и полости внутри
них в электростатическом
поле являются
эквипотенциальными
поверхностями.

В плоском
конденсаторе
поле сосредоточено
между пластинами,
оно является
однородным,
а потенциал
изменяется
линейно.

В
цилиндрическом
конденсаторе
поле также
сосредоточено
между пластинами,
его напряженность
обратно пропорциональна
расстоянию
от оси конденсатора
до точки измерения.
Потенциал
изменяется
логарифмически.

Поток
вектора напряженности
поля через
коаксиальные
с электродами
цилиндрические
поверхности
постоянен, что
совпадает с
теоретическими
предположениями
(теорема Гаусса).

НГТУ

Нижегородский
Государственный
Технический
университет.

Лабораторная
работа по физике
№
2-26.

Исследования
магнитных полей
в веществе.

Выполнил
студент

Группы
99 – ЭТУ

Наумов
Антон Николаевич

Проверил:

Н.
Новгород 2000г.

Цель
работы:
получение
зависимостей
индукции магнитного
поля, намагниченности
и магнитной
проницаемости
ферромагнетика
от напряженности
магнитного
поля; наблюдение
петли гистерезиса
для различных
ферромагнетиков;
изучение магнитных
цепей.

Практическая
ценность работы:
экспериментально
изучаются
важнейшие
свойства
ферромагнетиков
наличных марок:
НМ 3000, НМ 600, ППГ
(прямоугольная
петля гистерезиса).

Теоретическая
часть.

Опыт 1.
Снятие
основной кривой
намагничивания
(ОКН) ферромагнетика.

Схема
экспериментальной
установки.

Cобрали
цепь по схеме,
показанной
на РИС. 1. Для этого
вольтметры
V1 и V2 подключили
к клеммам A-B и
С-D — на верхней
крышке макета
соответственно.
Переключатель
К поставили
в позицию 1. При
этом исследовали
трансформатор,
кольцевой
сердечник
которого выполнен
из ферита марки
НМ 600, сопротивление
R0=1 Ом. таким образом,
показания
вольтметров
численно равны:
V1 — эффективному
значению тока,
текущего в
текущей обмотке
исследуемого
трансформатора;
V2 — эффективному
значению ЭДС
во вторичной
обмотке. С помощью
движка потенциометра
R установили
ток равный 0,5
А и плавно уменьшили
его до нуля.
Сняли показания
вольтметров
V1 и V2.

Данные для
расчетов:

используемые
формулы:

Таблица №
1. Результаты
расчетов.

№

U1,
В

2,
В

Im,
А

m,
В

Hm,А/м

Вm102,Тл

Jm10-3,А/м

102

0,04

0,01

0,06

0,02

3,75

0,1

0,78

2,1

0,10

0,18

0,14

0,25

8,75

1,6

12,77

14,6

0,14

0,34

0,20

0,48

12,50

3,1

24,61

19,7

0,21

0,73

0,30

1,03

18,75

6,6

52,50

28,0

0,29

1,13

0,41

1,60

25,63

10,2

81,25

31,7

0,36

1,42

0,51

2,01

31,88

12,8

102,02

32,0

0,40

1,57

0,57

2,22

35,63

14,1

112,23

31,5

0,48

1,79

0,68

2,53

42,50

16,1

127,93

30,1

0,54

1,91

0,76

2,70

47,50

17,2

136,80

28,8

0,59

1,99

0,83

2,81

51,86

17,9

142,62

27,5

0,65

2,10

0,92

2,97

57,50

18,9

150,08

26,1

0,70

2,14

0,99

3,03

61,88

19,3

153,46

24,8

0,76

2,22

1,07

3,14

66,88

20,0

159,17

23,8

0,84

2,29

1,19

3,24

74,38

20,6

164,38

22,1

0,90

2,33

1,27

3,30

79,38

21,0

167,49

21,1

0,95

2,36

1,34

3,34

83,75

21,3

169,18

20,2

1,00

2,40

1,41

3,39

88,13

21,6

171,85

19,5

Опыт 2.
наблюдение
петли гистерезиса.

Для изготовления
постоянного
магнита лучше
использовать
ППГ, так как
его коэрцитивная
сила больше,
чем у НМ-3000, а поэтому
его сложней
размагнитить.

Для изготовления
сердечника
силового
трансформатора
лучше взять
ферромагнетик
с меньшей
коэрцитивной
силой, чтобы
снизить затраты
на его перемагничивание.

Опыт 3.
исследование
сердечника
с зазором.

Графики.

График
зависимости
В=В(Н) График
зависимости
=(Н)

График
зависимости
J=J(H)

Вывод:
на этой
работе мы получили
зависимости
индукции магнитного
поля, намагниченности
и магнитной
проницаемости
ферромагнетика
от напряженности
магнитного
поля; наблюдали
за петлей гистерезиса
для различных
ферромагнетиков;
изучили магнитные
цепи.

НГТУ

Нижегородский
Государственный
технический
Университет.

Лабораторная
работа по физике
№2-27.

исследование
электрических
колебаний.

Выполнил
студент

Группы 99 –
ЭТУ

Наумов Антон
Николаевич

Проверил:

Н. Новгород
2000г.

Цель
работы:
экспериментальное
исследование
собственных
и вынужденных
колебаний тока
и напряжения
на элементах
в колебательном
контуре; измерение
параметров
контура: индуктивности
L,
сопротивления
R, добротности
Q; исследование
прохождения
синусоидального
тока через
LCR-цепь.

Теоретическая
часть.

Рисунок 1.

Уравнение,
которому
удовлетворяет
ток I в
колебательном
контуре (рис.1)
с подключенным
к нему генератором
синусоидальной
ЭДС =0cost
имеет
вид: