Файл: Лабораторная работа 1к определение скорости пули при помощи баллистического маятника содержание Введение.docx

Задание 2.

Цель задания 2: При постоянной массе пули m изучить зависимость работы деформации Q от массы маятника M.

Порядок выполнения задания 2.

1. 
   При необходимости выполнить п.п. 1, 2,3 задания 1. Ввести значения исходных параметров, записать их в таблицу 2.
   
2. 
   Выполнить компьютерный эксперимент не менее трёх раз с одинаковыми исходными параметрами. Результаты занести в таблицу 2.
   
3. 
   Изменить массу маятника. Повторить п.2 не менее трёх раз.
   
4. 
   Обработать результаты измерений. (расчеты вести в системе СИ!)
   
5. 
   Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.
   

Таблица 2.

^#Контрольные вопросы

1. 
   Как выводится рабочая формула для скорости пули?
   
2. 
   Как выводится рабочая формула для работы деформации?
   
3. 
   Рассмотрите преобразования видов энергии одного в другой после выстрела.
   

Список литературы

1. 
   Савельев И.В. Курс общей физики Т.1. Механика. Молекулярная физика. - М.: Наука, 1982. - С. 74-90, 95-97, 100-105.
   
2. 
   Савельев И.В. Курс физики. Т. 1. - М.: Наука, 1989. - С. 34-47, 56-75, 79-84.
   
3. 
   Трофимова Т.И. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1994. - С. 14-17, 19-20,23-34.
   
4. 
   Тюшев А.Н. Физика в конспективном изложении. Ч. 1. Механика. Электричество. Магнетизм. Учеб. пособие.- Новосибирск: СГГА, 1999, 2002. - С. 29-35.
   
5. 
   Тюшев А.Н. Вылегжанина В.Д. Курс лекций по физике. Часть 1. Механика: Учеб. пособие. – Новосибирск: СГГА, 2003. – С. 42-55.
   

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Лабораторная работа № 22-к

ПРОВЕРКА ЗАКОНА ОМА

Введение. Содержание:

IDH_ENTER

1. 
   Теоретическая часть.^IDH_TEORIYA
   
2. 
   Метод измерений.IDH_METIZM
   
3. 
   Порядок выполнения работы.IDH_PVR
   
4. 
   Контрольные вопросы и список литературы.IDH_KVISL
   
5. 
   http://physics-ssga.ru/study/lab/06_Om%20new-program.zip   (Закон Ома)
   

Цель работы №22 – к

1.Познакомиться с двумя схемами для проверки закона Ома;

2.Проверить справедливость закона Ома для однородного участка цепи;

3.Определить удельное сопротивление и материал проводника;

---

4.Изучить зависимость сопротивления от длины проводника.

Оборудование и программное обеспечение

3. 
   Персональный компьютер с операционной системой Windows-98,2000,XP .
   
4. 
   Программа Om-2007.EXE.
   

Подготовка к работе

По настоящему описанию или имеющемуся учебнику изучить следующие вопросы:

1.Потенциал электрического поля, разность потенциалов;

2. Электрический ток, сила тока, плотность тока. Единицы их измерения;

3.Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводника.

Ответить на вопросы для самоподготовки.

Вопросы для самоподготовки

1.Дайте определение потенциала электрического поля, разности потенциалов, Единицы их измерения.

2.Что называется электрическим током? Дайте определение силы тока, в каких единицах она измеряется?

3. Дайте определение плотности тока, в каких единицах она измеряется?

4. Сформулируйте закон Ома для однородного участка цепи. По какой формуле рассчитывается сопротивление однородного проводника?

5. Какие электрические схемы используют для проверки закона Ома? Какое влияние

в этих схемах на показания приборов оказывают сопротивления амперметра и вольтметра?



^#ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Закон Ома

Закон Ома для однородного участка цепи утверждает, что сила тока Iна участке цепи прямо пропорциональна разности потенциалов на концах этого участка и обратно пропорциональна сопротивлению участка R.Записанное в виде формулы, это утверждение имеет следующий вид:

. (1)

Здесь

. (2)

В формуле (2) :

- удельное сопротивление проводника,

l – длина проводника,

S – площадь его поперечного сечения (см. рис.1).

---

Рис.1

В системе СИ сопротивление Rизмеряется в омах (Ом), длина lизмеряется в метрах (м), площадь S – в квадратных метрах ( ), следовательно, удельное сопротивление измеряется в омах, умноженных на метр ( ).

Как известно, электрическим током называется упорядоченное движение зарядов. Количественной мерой электрического тока является величина, которую назвали силой тока. Называние носит исторический характер и, собственно, к понятию «сила» никакого отношения не имеет. По определению сила тока:

, (3)

Где - заряд, перенесённый через поперечное сечение проводника за промежуток времени .

Из формулы (3) видно, что сила тока – это скорость переноса заряда через поперечное сечение проводника. Сравните с понятием «скорость» в механике:



Потенциалом называют отношение потенциальной энергии заряда

в электрическом поле к величине этого заряда:

(4)

Из формулы (4) можно получить выражение для потенциальной энергии заряда:

(5)

Как известно из механики, механическая работа равна убыли потенциальной энергии, значит, с учетом формулы (5), работа электрического поля будет определяться следующим образом:

(6)

В формулу (6) выходит разность потенциалов двух точек. Эту разность потенциалов часто называют напряжением и обозначают буквой U.

Понятно, если между двумя точками создана разность потенциалов и в электрическом поле находятся заряды, имеющие возможность свободно перемещаться (свободные заряды), то между этими точками возникнет упорядоченное движение зарядов – электрический ток. Вещества, в которых имеются свободные заряды, называются проводниками.

---

Проводниками являются все металлы, так как атомы металлов связывают друг с другом валентные электроны, которые могут перемещаться по всему объему металла под действием сколь угодно малой силы.

Сопротивление однородного провода длиной и площадью поперечного сечения даётся формулой (2), в которой удельное сопротивление зависит от сорта металла.

---

^#МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ.

Данная компьютерная программа моделирует натурную лабораторную работу «Проверка справедливости закона Ома». Целью этой работы является экспериментальное подтверждение формул (1) и (2) и определение удельного сопротивления металлического проводника.



Рис. 2

Из формулы (1) видно, что сила тока прямо пропорционально приложенному напряжению. Если мы измерим силу тока в проводнике и одновременно разность потенциалов на его концах, то график зависимости силы тока от напряжения, по закону Ома, должен быть прямой линией, проходящей через начало координат. Из-за различного рода погрешностей измерений экспериментальные точки могут располагаться не на этой прямой линии. Поэтому мы должны провести прямую так, чтобы сумма квадратов отклонений экспериментальных точек от прямой была минимальной (метод наименьших квадратов). Приблизительно это можно сделать «на глаз» с помощью прозрачной линейки, перемещая ее так, чтобы минимизировать отклонения (см. рис.2).

Реальные измерения силы тока и напряжения могут выполнены с помощью двух схем: либо схемы А, либо - схемы Б (см. рис. 3.1, 3.2).



Рис. 3.1 Схема «А»



Рис. 3.2 Схема «Б»

Если для проверки закона Ома используется схема «А», то амперметр показывает силу тока текущую через сопротивление R, но вольтметр в этой схеме показывает разность потенциалов , т.е. суммарное напряжение на амперметре и на сопротивлении R (но нам для проверки закона Ома нужно знать напряжение на сопротивлении R).

В схеме «Б» вольтметр показывает нужно нам для проверки закона Ома напряжение равное но амперметр показывает сумму токов, текущих через сопротивление и вольтметр.

Выбор оптимальной схемы зависит от величин внутренних сопротивлений конкретных приборов – вольтметра и амперметра, которые мы можем использовать в своей установке для проверки закона Ома. Например, если сопротивление амперметра много меньше, чем исследуемое сопротивление R, а сопротивление вольтметра недостаточно велико по сравнению с сопротивлением R, то предпочтительнее будет схема «А». Если же сопротивление амперметра не очень мало по сравнению с сопротивлением R, а вольтметр достаточно хорош, т.е. его сопротивление очень велико по сравнению с сопротивлением R, то предпочтительнее будет схема «Б».

Реально выбрать между схемой «А» и схемой «Б» можно сравнивая показания приборов в схеме «А» и в схеме «Б» для одного и того же напряжения источника при том же исследуемом сопротивлении R. Такая возможность предусмотрена как в натурной установке, так и в нашей модели – мы можем переключать схемы: либо «А», либо «Б».

^#ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТы

Задание 1.

Цель задания 1: Выбор оптимальной схемы для проверки закона Ома.

Порядок выполнения задания 1.

9. 
   Запустить файл Om-2007.exe.
   
10. 
    Задать в схеме «А» напряжение источника (в этой схеме вольтметр измеряет именно это напряжение) близкое к максимально возможному, указанному рядом с источником.
    
11. 
    Записать показания вольтметра и амперметра.
    
12. 
    Переключиться на схему «Б», записать показания вольтметра и амперметра.
    
13. 
    Провести сравнительный анализ показаний приборов в схеме «А» и в схеме «Б». Сделать обоснованный выбор в пользу одной из схем. Обоснования выбора записать в отчет.
    
14. 
    В дальнейшем, при выполнении следующих заданий использовать выбранную схему.
    
15. 
    
    

Задание 2.

Цель задания 2: При постоянной длине провода изучить зависимость силы тока в проводнике от разности потенциалов (напряжения) на его концах.

Порядок выполнения задания 2.

6. 
   Установить длину провода в пределах от 250 до 500 мм. Величину ее записать в отчете над таблицей измерений. Там же записать диаметр Вашего проводника.
   

l=… м, d = …м

№	U, В	I, А	U, В	А	R.Ом	 Ом м
1
2
3
4

---