Файл: ФИЗИКА Методические указания к комплексу лабораторных работ по физике для студентов-заочников(механика, молекулярная физика, электричество и магнетизм, колебания и волны, оптика).pdf

поля с одинаковым значением потенциала. При использовании осциллографа в качестве индикатора сигнал должен быть минимальным по амплитуде. Записать координаты найденной точки.

Рис. 3

4.Не меняя положение неподвижного зонда и используя методику п. 3, определить координаты еще 7-10 точек поля.

5.Результаты этой серии исследований занести в таблицу:

6.Провести другую серию экспериментов. Для этого зафиксировать неподвижный зонд в иной точке ванны и вновь проделать измерения по методике, изложенной выше. Результаты занести в таблицу.

7.Опыты проделать для 5 – 7 серий.

8.Построить графики. Для этого на листе миллиметровой бумаги в выбранном масштабе указать конфигурацию электродов и обозначить точки равного потенциала из одной серии экспериментов. Изобразить эквипотенциальную линию, соединяя точки равного потенциала плавной линией. Изобразить эквипотенциальные линии для каждой серии экспериментов.

9.Результаты построений использовать для изображения на графике нескольких силовых линий (5 – 7 линий).

Правила работы с генератором звуковых частот

1. Установить ручку регулятора выхода в среднее положение (ручку вращать без приложения усилий).

61

2.При помощи ручек "множитель" и "частота" установить частоту колебаний в интервале 1000 – 1400 Гц.

3.Включить генератор.

4.Переключатели "ослабление" или "аттенюатор" поставить в положение, при котором уровень выходного сигнала соответствует нормальной работе нуль-индикатора.

Контрольные вопросы

1.Дайте определение напряженности и потенциала электростатического

поля.

2.Запишите формулы напряженности и потенциала поля точечного заряда.

3.Чему равна потенциальная энергия положительного единичного заряда в поле, создаваемом точечным зарядом?

4.Покажите, что силовые линии напряженности электростатического поля ортогональны эквипотенциальным поверхностям.

5.Как математически связаны потенциал и напряженность поля?

6.Какое поле называется потенциальным?

7.Какие поверхности (линии) называются эквипотенциальными?

Список рекомендуемой литературы

1.Савельев И.В. Курс общей физики: В 3 т. Т. 2. – М.: Наука, 1982. – 496 с.

2.Физический практикум. Электричество и оптика / Под ред. В.И. Ивероновой. – М.: Наука, 1968. Задача 65.

3.Яворский Б.М. Курс физики: В 3 т. Т. 2. – М.:Наука, 1966. §21, 22, 23.

Лабораторная работа № 3-3

МОСТОВОЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ

Цель работы: ознакомление с классическим методом измерения сопротивления при помощи мостовой схемы.

Оборудование: измеряемые сопротивления, магазины сопротивлений, гальванометр или микроамперметр, источник постоянного тока, мост постоянного тока Р-333.

62

Введение

Мостовой метод измерений – метод измерения электрических сопротивлений по постоянному или по переменному току при помощи измерительных мостов нашел широкое применение в измерениях физических величин, функционально связанных с электрическим сопротивлением. На изменении параметров электрических цепей (сопротивления, емкости, индуктивности и др.) под влиянием различных физических факторов основано применение мостового метода для измерения неэлектрических величин (давления, температуры, влажности и т.д.).

Мостовой метод измерения электрических величин, как и компенсационный метод, при использовании эталонов электрических величин позволяет получить результат измерения с точностью, превышающей точность современных методов прямых измерений с цифровой индикацией результата.

Измерение сопротивлений. Метод и описание установки

ных вспомогательных образуют так называемые плечи отношения. В качестве индика-

тора обычно применяется гальванометр магнитоэлектрической системы с нулем в середине шкалы.

При изменении сопротивления одного из плеч моста, например R1, будет изменяться сила тока в цепях моста (I1, I2, I3, Ix).

Существует определенное соотношение между сопротивлениями, составляющими схему Rx , R1, R2, R3, при котором сила тока, идущего через

63

гальванометр, обращается в нуль. Такое состояние схемы соответствует уравновешенному мосту. Решая систему уравнений Кирхгофа:

а) Ii 0 – для узла,

б) Ii Ri i – для замкнутого контура

для уравновешенного моста можно получить соотношение:

Rx R2 ,

R3 R1

откуда Rx R3 R2 .

R1

Приведенное может служить для отыскания любого из четырех сопротивлений, включенных в плечи моста, если известны три других сопротивления.

ЭДС батареи, питающей мост, сопротивление батареи и гальванометра существенной роли для определения искомого сопротивления не играют. Однако точность определения неизвестного сопротивления будет выше, когда отношение R2 R1 или R3 R1 близко к единице.

Мост постоянного тока типа Р-333 – пример технического оформления прибора промышленного изготовления для измерения сопротивления.

Схема моста. Измерительная часть схемы моста – четырехплечий мост, в сравнительном плече которого включен четырехдекадный плавнорегулируемый магазин сопротивлений на 9999 Ом ступенями через 1 Ом. Схема позволяет получать в каждой декаде девять номинальных значений сопротивлений. При помощи переключателя плеч включаются различные комбинации сопротивлений R1, R2, R3. Общий вид установки показан на рис. 2.

Порядок выполнения работы

1.Собрать схему согласно рис. 1. В качестве сопротивлений R1, R2, R3 использовать магазины сопротивлений.

2.После проверки схемы преподавателем схему подключить к источнику тока.

3.Сопротивлениями R1 и R2 установить отношения R2 R1 : 1:1, 1:2, 2:1,

3:2 и т.д. (рекомендуется преподавателем).

4. Подобрать сопротивление R3 таким образом, чтобы стрелка гальванометра была на нуле.

64

5. Вычислить неизвестное сопротивление по приведенной ранее формуле.

6. Полученные данные занести в таблицу.

7. Повторить аналогичные измерения для отношения R3 R1 : 1:1, 1:2,

2:1, 3:2 и т.д. (рекомендуется преподавателем). 8. Рассчитать погрешность Rx .

Контрольные вопросы

1.Какова цель работы?

2.Изменится ли условие равновесия моста, если гальванометр и источник тока поменять местами?

3.Как формулируются законы Кирхгофа?

4.Выведите условие равновесия моста, используя законы Кирхгофа.

5.Запишите формулу для определения сопротивления участка цепи, содержащего последовательно или параллельно соединенные резисторы.

Список рекомендуемой литературы

1.Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1977. – §57, 58, 59, 60.

2.Савельев И.В. Курс общей физики: В 3 т. Т. 2. – М.: Наука, 1978. – §31, 34, 36.

3.Физический практикум. Электричество и оптика / Под ред. В.И. Ивероновой. – М.: Наука, 1968. Задача 69.

Лабораторная работа № 3-8

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА

Цель работы: освоить методы измерения электрического сопротивления металла, определить удельное сопротивление.

65