Электр және магнетизм туралы мәлімет

Осы әдістемелік құрал физика-математика факультетінің университеттер мен сәйкес курс бағдарламасы «Жалпы физикалық практикум». Физикалық практикум шақырылып, студенттерге тереңірек түсінуге негізгі физикалық заңдылықтары және сатып алу қарапайым дағдыларын эксперимент жасау. Мақсаты жұмысты орындау, сондай-ақ зерттеу болып табылады негізгі процестерінің заңдылықтары және бағалау тәртіптерін зерттелетін шамалардың дәлдігін және дұрыстығын алынған нәтижелер. Практикум болып табылады енгізумен әрі қарай сөж.
Қазіргі уақытта зертханалық физика бойынша жұмыс істейді көзге елестету мүмкін емес қолдану қазіргі заманғы қымбат тұратын жабдық. Өйткені қамтамасыз ету мүмкін емес сабақтар өткізу фронтальным әдісімен, сондықтан сөзсіз оза зертханалық сабақтардың салыстырғанда теориялық курсымен. Осыған байланысты әрбір зертханалық жұмысқа орналастырылуы теориялық материалды қамтитын сипаттамасы физикалық құбылыстар мен қорытындылар негізгі арақатынасын, қажетті ойнату үшін эксперимент. Алайда, көлемі баяндалған мәліметтердің теориялық бөлігінде, үшін жеткіліксіз дайындық, орындау және қорғау зертханалық жұмыс, сондықтан студент пысықтап, тиісті бөлімдерге ұсынылатын әдебиеттер тізімі, онда төменде келтірілген.
Практикум тұрады 15 зертханалық жұмыс. Әр жұмыста сипатталған мақсаттары, идея эксперимент, теориялық бөлім, тәжірибелік орнату, экспериментті жүргізу.
Студент орындауға зертханалық жұмыс болған жағдайда, дәптерге қысқаша мазмұнымен, жұмыс схемалары мен кестелерін жазу үшін алынған экспериментке шамаларды, сондай-ақ студент білімін көрсете теориясының осы және жүргізу әдістемесі эксперимент.
Алу үшін есепке жатқызу студентке қажет есеп сипаттамасын, электр өлшегіш аспаптар, кестелер нәтижелері өлшеу және есептеулер, есептеу өлшенетін шамалар, графиктер және алынған тәуелділіктерді есептеу қателіктері. Сондай-ақ әңгімелесуден өту қажет оқытушымен жұмыс нәтижелері бойынша.
Жұмыс кезінде қауіпсіздік техникасы электр схемаларымен
Зертханаларда электр және магнетизм ережелерін қатаң сақтау қажет жұмыс кезінде қауіпсіздік техникасы электр схемаларымен:
1. Жұмыс кезінде ерекше сақтық таныту қажет кезде аспаптармен. Бұрын пайдалануға аспапты зерделеу қажет оның құрылымы және оларды пайдалану ережесі. Ақаулығы туралы аспаптарының хабарлау қажет оқытушыға немесе лаборантқа.
2. Жиналған электр схемасы қоспауға тоқ көзіне дейін оны тексеру, оқытушы немесе лаборант.
3. Жүргізбеуге қайта қосу схемасында кернеудегі.
4. Емес, бақылаусыз қалдыруға сызбасын тұратын кернеу.
5. Емес жанасуға неизолированным бөліп схемалары.
6. Анықталған кезде қыздыру жекелеген бөліктерін электр схемалары мен одан пайда болған кезде күйік иісі, көзі токты тез ажырату қажет және хабарлауы оқытушы.
7. Өлшеу жүргізілгеннен кейін тоқ көзін ажырату.
8. Кейін есеп жүргізу және қарау, алынған нәтижелерді оқытушы, тізбек бөлшектеуге, жұмыс орнын ретке келтіру.
Ұсынылатын әдебиет
1. Матвеев А. Н. Электр және магнетизм.- М.: Жоғары мектебі, 1983.
2. Калашников С. Г. Электр. – М.: Наука, 1977.
3. Савельев И. В. жалпы физика Курсы. Т. 2, Т. 3. – М.: Наука, 1977.
4. Телеснин Р. В., Яковлев В. Ф. физика Курсы. Электр.-М.: Просвещение, 1970.
5. Сивухин Д. В. Жалпы физика курсы. Т. 3. Электр.- М.: Физматлит МФТИ, 2002.
6. Демалысы Лауазымдық Жалақысы Мөлшерінде Сауықтыруға И. Е. Электромагнетизм. Негізгі заңдары. –М.: Физматлит Невский диалект, 2001
7. Зильберман Г. Е. Электр және магнетизм. – М.: Наука, 1970.
8. Парсел Э. физика Курсы. Т. 2 Электр және магнетизм – М.: Ғылым, 1971.
9. Физикалық практикум. Электр. Под редакцией В. И. Ивероновой. – М.: Ғылым, 1968.
10. Рублев Ю. В., Куценко А. Н., Кортнев А. В. Практикум по электр. – М.: Жоғары мектеп, 1971.
11. Кортнев А. В. Рублев Ю. В., Куценко А. Н. Практикум по физике. – М.: Жоғары мектеп, 1965.
12. В. А. Буравихин, Шелковников В. Н., Карабанова мен В. П. Практикум по магнетизму. – М.: Высшая школа, 1979.
13. Басшылық зертханалық физика бойынша. Под редакцией л. Л. Гольдина, — М.: Ғылым, 1983.
14. Анықтамасы электр өлшеу аспаптары. Под ред. к. К. Илюнина-Л.: Энергоатомиздат, 1983 ж.
ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС №1
ЗЕРТТЕУ ЭЛЕКТР ӨЛШЕУ АСПАПТАРЫ.
ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ
Жұмыс мақсаты
Зерделеу құрылғы амперметр мен вольтметрдің әдісін меңгеру кедергісін өлшеу көмегімен амперметр және вольтметрдің.
Эксперимент идеясы
Анықтау белгісіз кедергінің көмегімен амперметр және
вольтметр пайдалануға негізделген заңы бар тізбек бөлігі үшін Ом. Электр тізбегі өлшеу үшін кедергі болуы мүмкін жиналған бірі бойынша схемаларын ерекшеленеді тәсілімен қосу вольтметр.
Қарастырайық схемасы өлшеу үшін Rx. Арқылы амперметр және резистор Rx ағады сол бір ток. Өлшеу қателігі ток анықталады дәлдік амперметр. Схемасы енгізбейді қосымша қателіктерді өлшеу кезінде ток. Вольтметр көрсетеді кернеу дәйектілікпен америка құрама резисторе және амперметре, т. е. вольтметрдің көрсеткіші
U = UR + UA. (1)
Резистордың кедергісін аспаптарының көрсеткіштері бойынша Rx = U/I.
Шын мәнінде, резистордың кедергісін Rх сияқты қатысты кернеу бұл резисторе UR — ток күші. — Дан формула (1) шығатыны,
UR =U — UA ,
сонда (2)
бұл, сонымен қатар, керек фактісі дәйекті қосылым өлшенетін кедергінің және амперметр Rх = Rх+ RA. Кедергісі амперметр бұл жағдайда сәйкес келеді абсолюттік қателік кіргізілетін өлшеу схемасы:
ΔRx= Rx.- Rx = RA (3)
Жүйелі салыстырмалы кедергісін өлшеу қателігі бұл жағдайда тең
(4)
Көп резистордың кедергісін салыстырғанда кедергісі амперметр, соғұрлым ауаның салыстырмалы өлшеу қателігі. Демек, бұл схема пайдаланылуы мүмкін өлшеу кезінде үлкен кедергі болған Rx >>RA.
Қарастырайық схемасы суретте көрсетілген. 2. Бұл схема емес, енгізеді қосымша қателіктер өлшеу кезінде кернеу. Амперметр сол анықтайды жиынтық ток, ағымдағы резистор арқылы IR және вольтметр IB.
I= IR +IB (5)
Кедергісі аспаптарының көрсеткіштері бойынша Rx = U/ I . Шын мәнінде, резистордың кедергісін сияқты қатысты кернеу ондағы ток IR, ағымдағы резистор арқылы Rx = U/IR. Анықтай отырып, IR-дан формула (5), аламыз:
(6)
Абсолютті қателік енгізетін схемасы
(7)
Жүйелі салыстырмалы қате анықтау кедергісін есепке алмағанда ток өтетін бойынша вольтметру тең
(8)
— Дан формула (8) деп салыстырмалы қателігі кезінде өлшеу схемасы сур. 2 аз, аз болған сайын, өлшенетін кедергісі салыстырғанда кедергісі вольтметр. Демек, бұл схема кезінде пайдаланылуы мүмкін өлшеу шағын кедергі болған Rх << RВ .

Теориялық бөлім
Электр өлшеу аспаптарының жіктелуі
Электроизмерительную аппаратура мен аспаптар топтастыруға болады бірқатар белгілері бойынша.
Тағайындау бойынша: өлшеу аспаптары, кернеуді — вольтметрлер, милливольтметры; ток күшін өлшеу — амперметрлер, миллиамперметры, микроамперметры; электр қуатын өлшеуге арналған — ваттметры; қарсыласу — омметрлер және т. б.
Әрекет ету принципі бойынша: магнитэлектрлік, электромагниттік, электростатикалық, электрдинамикалық, жылулық, индукциялық, электрондық, вибрациялық, самопищущие, сандық және т. б. Жүйесін аспаптың бойынша анықтауға болады шартты белгілері, олар түсіріледі оң жағына құрал.
Магнитоэлектрическая жүйесі.
Электр өлшеуіш аспаптар магнитоэлектрлік жүйелердің өлшеуге арналған ток күшін және кернеуді тұрақты тоқтың тізбектерінде. Қолдана отырып, әр түрлі түрлендіргіштер және түзеткіштер, магнитоэлектрлік аспаптар пайдалануға болады, сондай-ақ электр өлшеу тізбегіндегі айнымалы ток жоғары жиілікті және өлшеуге арналған электрлік емес шамаларды (температура, қысым, орын ауыстыру және т. б.) аспаптар магнитоэлектрлік жүйелердің өзара қарым-қатынасына негізделген магнит өрісі тұрақты магниттің және жылжымалы катушкалар, ағады өлшенетін ток.
Электромагниттік жүйесі
Аспаптар электромагниттік жүйенің өлшеуге арналған ток күшінің және кернеудің айнымалы және тұрақты ток. Аспаптарының жұмыс принципі электр магниттік жүйесін негізделген өзара іс-қимыл магнит өрісінің катушкалар бойынша ағады өлшенетін ток және жылжымалы темір өзекшені.
Электродинамическая жүйесі
Электрдинамикалық өлшеу құралдары үшін тағайындалған өлшеу ток және кернеу тізбектерінде қуатты тұрақты және ауыспалы тоқ. Принципі, аспаптар электродинамикалық жүйесін негізделген өзара іс-қимыл катушкаларды, олар бойынша ағады өлшенетін ток.
Жылу жүйесі
Аспаптарының жұмыс принципі жылу жүйесін негізделген өзгерту өткізгіштің ұзындығын, ол арқылы ағып ток салдарынан оны қыздыру.
Индукционная жүйесі
Құрылғы аспаптар индукциялық жүйесін негізделген өзара іс-қимыл токтар, индуцируемых жылжымалы бөлігін аспаптың магнитті ағынымен қозғалмайтын электромагниттерінің жұмысын қадағалау және бақылау.
Діріл жүйесі
Аспаптардың құрылғысын осы жүйеге негізделген резонансе сәйкес келген жағдайда жиілік меншікті тербеліс аспаптың жылжымалы бөлігінің жиілігі айнымалы ток.
Электростатикалық жүйесі
Аспаптардың құрылғысын электростатикалық жүйесі негізделген өзара іс-қимыл екі немесе бірнеше электрлік зарядталған өткізгіштердің. Әсерінен күш электр өрісінің қозғалмалы өткізгіштер жылжиды қатысты қозғалмайтын өткізгіштер.
Термоэлектрическая жүйесі
Бұл жүйе қолданумен сипатталады бір немесе бірнеше термобу беретін әсерінен жылу бөлінетін өлшенетін ток, тұрақты ток өлшегіш аспап магнитоэлектрлік жүйелердің. Аспаптар, термоэлектрлік жүйесі, негізінен, қолданылады өлшеу үшін айнымалы токтар жоғары жиілікті.
Детекторная (выпрямительная) жүйесі
Аспаптардың құрылғысын негізделген деп айнымалы ток выпрямляется көмегімен түзеткіш, вмонтированного » аспап. Алынған пульсирующий тұрақты ток көмегімен өлшенеді сезімтал аспап магнитоэлектрлік жүйелердің.
Самопищущие аспаптар
Осы аспаптар жүзеге асырады графикалық жазба нормаланған қателігі мәндерінің бір немесе бірнеше өлшенетін шамалардың функциясы ретінде басқа айнымалы (мысалы, уақыт) шамалар.
Осциллографтар
Зерттеу быстропеременных процестердің көмегімен жүзеге асырылады осциллографтардың. Мысалы, көмегімен осциллографтың көмегімен өлшеуге болады ток күші және кернеу өзгеруі және олардың уақыт, қозғалыс фазалардың, олардың арасындағы салыстыру жиілігі мен амплитудасы әр түрлі айнымалы кернеу. Сонымен қатар, осциллограф, қолдану кезінде тиісті түрлендіргіштерді, зерттеуге мүмкіндік береді; электрлік емес процестер, мысалы, өлшеуге шағын уақыт аралығында қысқа мерзімді қысым және т. б.
Сандық аспаптар
Қазіргі уақытта кеңінен сандық аспаптар. Астында сандық электрөлшеу аспаптарымен түсінеді аспаптар тікелей бағалау қағидатына негізделген кодтау өлшенетін шаманың арқасында жүзеге асырылады, оның дискретті ұсыну. Бұл құралдар болып табылады жасалған түрі электр өлшегіш құрылғылар. Өлшеу процесі, оларға толығымен автоматтандырылған, ал дискретті есептеу жүйесі мүмкіндігін енгізу қателерді өлшеу нәтижесі.
Маңызды артықшылығы сандық аспаптардың болуы болып табылады олардың кодтық шығуға мүмкіндік береді тіркеуге өлшеу нәтижесі арқылы цифропечатающих құрылғыларды пайдалануға болады, бұл нәтижелер енгізу үшін ЭЕМ кейіннен өңдеу үшін.
Түрі сандық аспаптардың болып табылады аналогты-сандық түрлендіргіштер, кіріс аналогтық сигнал нәтижесінде кванттау және цифрлық кодтау автоматты түрде өзгертіледі в дискретную нысанын беріледі шыққан түріндегі кодын. Аналогты-сандық түрлендіргіштер айырмашылығы сандық аспаптардың жоғары быстродействием болмауына отсчетного құрылғылар.
Сандық-аналогты түрлендіргіштер жасайды кері түрлендіру кезінде кіріс дискретті сигнал нәтижесінде қайта кодтау автоматты түрде өзгертіледі » аналогты нысанын беріледі шыққан аспаптың түрінде үздіксіз сигнал.
Бұдан басқа, цифрлық аспаптар жатады:: вольтметрлер тұрақты және айнымалы ток; омметрлер тұрақты тоқтың көпірлері айнымалы ток; жиілік өлшегіш және есептегіш импульсінің; аралас аспаптар өлшеу үшін бірнеше параметрлерді; арнайы аспаптар қуатын өлшеу үшін, фаза, магниттік ағын, магниттік индукция, сондай-ақ кейбір электрлік емес параметрлерін (ара қашықтығы, салмағы, жылдамдығы).
Тіркейтін бөлігі сандық аспаптардың болып табылады индикаторлық неонды шамдар. Ішіндегі әр шамдар бар он электродтар жұқа сымнан жасалған, орындалған түрінде сандар мен бір ортақ электрод. Шамасына қарай зерттелетін сигнал, кернеу беріледі, бір сандық электродтарды, туғызатынын неона оған жақын.
Арналған аспаптың сандық панелінде орналасқан бірнеше шамдарды саны бойынша значащих сан өлшенетін шаманың.
Түрі бойынша өлшенетін ток ажыратады: аспаптар тұрақты ток, айнымалы және екі босану. Тоқ түрі көрсетіледі көмегімен шартты белгілердің жағында аспапты.
Дәрежесі бойынша өлшеу дәлдігі қабылданды бөлу сегіз сынып. Дәлдік класы γ = епр∙100% , мұнда епр — келтірілген өлшеу қателігі. Келтірілген қателігі епр деп аталады қатынасы абсолюттік қателіктің Δα — шекті мәні өлшенетін шаманың α m, анықтайтын оның мәні, ол болуы мүмкін өлшенген аспаппен.

Дәлдік класы белгіленеді жағында аспаптың сандармен:
0,05; 0.1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Бұл санының шамасын көрсетеді ықтимал салыстырмалы қателік пайызбен ауытқыған кезде бағыттаманың аспаптың бүкіл шкаласын. Абсолютті қателік Δα арақатынасына қарай айқындалады (9):
Δα=еп α m (10)
Бойынша қорғалу дәрежесін сыртқы өріс аспаптары үш санатқа бөлінеді, олар рим санымен белгіленеді немесе басқа белгімен жағында аспапты.
Өлшеу шектерін кеңейту физикалық шаманың аспаппен
Маңызды сипаттамасы электроизмерительного құрал болып табылады, оның ішкі кедергісі Дік , ол әдетте келтіріледі жағында аспапты.
Бөлу бағасы анықтайды мәні аспаппен өлшенетін физикалық шама, ол тудырады отклонение стрелки аспаптың бір бөлу шкаласының.
Амперметр қосылады тізбегі рет-ретімен, ал кеңею шегін өлшеу амперметр n рет оған параллель присоединяют
жолсерік, деп аталатын шунтом.
Кедергісі шунт Rш келесі формула бойынша есептеуге болады
,
мұндағы, RA. — ішкі кедергісі амперметр, a n — саны, көрсету, қанша рет артады өлшеу шегі және, демек, бөлу бағасы аспап.
Вольтметр қосылады тізбегіне параллель, ал көбейту үшін шегін өлшеу вольтметр n рет дәйекті өлшеу жүйесімен аспаптың қосылады қосымша кедергісі Rд.
Қосымша кедергісі мына формула бойынша анықталады:
Rд=RB(n-1),
мұндағы RВ — вольтметрдің ішкі кедергісі.
Өте жиі пайдаланылатын құралдар зертханалық практикумда жабдықталады жиынтығы шунтов және қосымша кедергілерді, орнатылған корпус прибора, олар оңай өзгертуге болады процесінде жұмыс жүргізе отырып ауыстырып қосу ең аспабында. Многопредельный аспап мұндай типтегі ауыстырады бірнеше бір типті аспаптарды әр түрлі интервалмен өлшеу. Бағаны анықтау үшін бөлу керек таңдалған ауыстырып-қосқыш көмегімен өлшеу шегі аспаптың αm бөлу саны бөлік шкаласының аспаптың No. Әрбір өлшеу шегі сәйкес келеді өз бөлу бағасы.
Анықтау үшін өлшенетін шаманың α керек санау N , алынған және аспап шкаласы бойынша, көбейту бағасына бөлу. Осылайша,
Өзгеруіне шегінің аспаптың өзгеріп, шамасы абсолюттік қателіктері рұқсат етілген өлшеу кезінде осы аспаппен.
Эксперимент жүргізу;
1. Кейбір электр өлшегіш құралдар, пайдаланылатын, жазыңыз, олардың паспорттық деректері.
2. Жинап тізбек схемасы бойынша сурет. I табыңыз кедергісі Rx әрбір екі ұсынылған сізге резисторлар.
3. Анықтаңыз мәні өлшенетін кедергі Rx (2) формула бойынша.
4. Есептеңіз абсолютті ΔRx-жүйелі және салыстырмалы қателік δ бойынша формулалар (3) және (4).
5. Өлшеу нәтижелері мен есептеулерді кестеге жазыңыз:
№
I, A
U, B
Rx, Ом
Rx, Ом
Δ Rx, Ом
δ
ΔR, Ом
ε

 

 

 

 

 

6. Жинап тізбек схемасы бойынша сурет. 2 табыңыз кедергісі Rx әрбір екі ұсынылған сізге резисторлар.
7. Анықтаңыз мәні өлшенетін кедергі Rx (6) формула бойынша.
8. Есептеңіз абсолютті ΔRx-жүйелі және салыстырмалы қателік δ формулалар бойынша (7) және (8).
9. Өлшеу нәтижелері мен есептеулерді кестеге жазыңыз:
№
I, A
U, B
Rx, Ом
Rx, Ом
Δ Rx, Ом
δ
ΔR, Ом
ε

 

 

 

 

 

10. Таңдаңыз, қандай схемаларын береді минималды жүйелі өлшеу қателігі δ әрқайсысы үшін деректерді кедергі
11. Дәлдік класына байланысты вольтметр және амперметр ойда есептеңіз абсолютті ΔR және ε салыстырмалы қателер негізделген неточностями өлшеу аспаптарының, қолданылатын. Салыстырмалы қателік
, (11)
мұндағы Δ U және ΔI — абсолютті қателік, есептелген формула бойынша (10), ал U және I — өлшенген кернеу және ток. — Дан формула (11) табыңыз абсолюттік қателік Δ R = ε∙Rx
12. Жазыңыз түпкілікті мәні резисторлары түрінде:
R= Rx±ΔR.

Бақылау сұрақтары

1. Ретінде жіктеледі электр өлшеуіш аспаптар тағайындау және әсер ету принципі?
2. Қандай аспаптардың жұмыс принципін магнитоэлектрической, электромагниттік жүйелер және сандық аспаптардың?
3. Толық жазу шартты салынатын белгілер аспаптар.
4. Қалай дәлдік класына байланысты аспаптың абсолюттік және салыстырмалы қателіктерін өлшеу?
5. Қалай бағасын аспаптың бөлу шкаласының?
6. Есептеу ережесі шунтов және қосымша кедергі.
7. Қандай әдісі туралы кедергісі резисторлар көмегімен амперметр және вольтметр арқылы пайдаланудың екі мүмкін болатын схемалары.
8. Тағы қандай әдістері кедергісін өлшеу білесіз, олардың артықшылықтары мен кемшіліктері.
9. Қалай қате енгізілетін схема өлшеу нәтижелері, және қалай таңдау оңтайлы схемасы бойынша жүргізу қажет өлшеу осы кедергі?

Ұсынылатын әдебиеттер зертханалық жұмыс:
1. Рублев Ю. В., Куценко А. Н., Кортнев А. В. Практикум по электр. – М.: Жоғары мектеп, 1971.
2. Кортнев А. В. Рублев Ю. В., Куценко А. Н. Практикум по физике. – М.: Жоғары мектеп, 1965.
3. Анықтамасы электр өлшеу аспаптары. Под ред. к. К. Илюнина-Л.: Энергоатомиздат, 1983 ж.
ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС №2
ҮЙРЕНУ ЭЛЕКТРОНДЫҚ ОСЦИЛЛОГРАФТЫҢ
Жұмыстың мақсаты:
Танысу құрылғысымен және жұмысымен электрондық осциллографтың және кейбір оның применениями.
Эксперимент идеясы
Электронды осциллограф арналған зерттеулер мезгіл әдістемелік және импульстік электр процестер. Көмегімен осциллографтың болады кернеуді өлшеуге, бақылауға, өзгерту фаза тербеліс салыстыруға, жиілігі мен амплитудасы әр түрлі айнымалы кернеу. Сонымен қатар, осциллограф қолдану кезінде тиісті түрлендіргіштердің мүмкіндік береді зерттеу және электрлік емес процестер, мысалы, өлшеуге шағын уақыт аралығында қысқа мерзімді қысым және т. б.

Құндылықтары электрондық осциллографтың болып табылады оның жоғары сезімталдығы және беэынерционность-әрекеттер, оларды қолдануға мүмкіндік береді зерттеу жұмысы нәтижелерін өңдеу және ұсыну.
Теориялық бөлім
Блок-схемасы » электронды осциллографтың-суретте келтірілген. I. осциллографтың Негізгі түйіндері болып табылады: электрондық-сәулелік түтік (ЭЛТ), генератор
қашау, күшейткіштер зерттелетін сигналдың тігінен және көлденеңінен X, бұранданы синхрондау синхрондау құрылғысы, бөлгіш кернеу, блок питания, ол мыналарды қамтиды бірқатар құрылғыларды қамтамасыз ету үшін энергиямен ЭЛТ, генератордың қашау, күшейткіштер.
Электронды-сәулелік түтік (сур.2) сыртқы ескертеді шыны колбаға,оның выкачан ауа қысымына дейін шамамен 10-6 мм. сын. бағ. құжат Ішіне түтіктер впаяны электродтар: жіп арпалысын 1, катод 2, цилиндр 3 және басқарушы болып табылатын электродом, бірінші және екінші анодтар 4 және 5 және екі жұп өзара перпендикуляр заглушка пластиналарды 6 және 7 —
Электрондар, вылетевшие бірі катодты 2 әр түрлі бұрыштармен оның бетіне түседі электр өрісі басқарушы электрод 3. Бұл электрод пішіні цилиндр және ие оң әлеуеті бар. Әсерінен күш электр өрісінің электрондардың ағыны сығылады және жіберіледі тесік цилиндр. Сонымен қатар электрондық түрі қалыптастырылады байламы. Қарқындылығы буданы және, демек, жарықтық светящегося дақтың экранда реттеуге болады өзгеруіне әлеуетін цилиндр көмегімен потенциометра R1, қалам бар таңбалауды, ЖАРЫҚТЫҚ.
Кейін істерді электрод электрондық ағыны түседі электр өрісі бірінші анодтың 4 білдіретін және басқарушы электрод, цилиндр осі сәйкес келеді осі ЭЛТ. Көлденең оның осіне орналасқан бірнеше қалқа — диафрагмалар ортасында тесігі бар. Бірінші анод беріледі және оң қатысты катодты кернеу шамамен бірнеше жүз вольт. Бұл өріс жылдамдатады электрондар байламда арқасында өз конфигурация сжимает электрондық байламы. Өзгерте отырып, кернеуі бірінші аноде болады фокусировать байламы электрондар, сондықтан қалам потенциометра Р3 таңбалауы бар ФОКУС. Екінші анод 5 білдіреді қысқа цилиндр ортасында тесігі бар. Оның орналастырады тікелей бірінші анодом береді және оған неғұрлым жоғары (1-5 кВ) оң кернеу, нәтижесінде электрондар алады жеделдету. Жүйесі электродтар: катод — басқарушы электрод — анод — екінші анод, құрады аталатын өлшемді электрондық зеңбірек.
Шыққан соң екінші анодтан, электрондық луч өтіп, екі ел арасындағы буымен металл пластиналарды 6 және 7 -. Егер кез-келген жұбында пластиналарды қоса потенциалдар айырмасы болса, онда электронды сәуле болады отклоняться тік немесе көлденең бағытта. Әсерінен оң кернеу Ux із электрондық сәуленің ауады шамасына x көлденең бағытта, ал әсерінен кернеу Uy шамасына y тік бағытта. Шамасы
(1)
деп аталады чувствительностями түтіктер — кернеу, тиісінше бағытта ось Х және У Сезімталдық кернеу ауытқу шамасын көрсетеді электрондық сәуле экранда (мм) кезінде потенциалдар арналған пластиналарда I В. тұрақты анодты кернеу шамасын jx және jy үшін осы ЭЛТ тұрақты болады.
Генератор қашау негізгі тораптарын осциллографтың. Егер тік ауытқушы пластиналар ЭЛТ беруге зерттелетін айнымалы кернеу, онда электронды сәуле бастайды құбылмалы тік бағытта және қалдырмайды экранда түтіктер светящуюся тік сызық.
Алу үшін экранда түтіктер нақты нысандары зерттелетін кернеу Uy=f(t) , т. е. уақытша осциллограммаларды, көлденең ауытқушы пластиналар бір уақытта зерттелетін беруге кернеу, үйлесімді уақыт Ux=kt.
«Осциллографе мұндай кернеу өндіріледі қашау генераторы. Импульстер осы кернеу бар пилообразную нысанын кестесін-суретте көрсетілген. 3. Кернеу уақыт аралығында Тразвертки желілік артады, содан кейін бірден дерлік құлайды дейін бастапқы мәні.
Уақыт Тразвертки кезеңі деп аталады араға ұқсас кернеудің немесе кезеңімен қашау.
Егер зерттелетін кернеу өзгереді, мысалы, синусоидально кезеңімен Тиссл., онда луч құбылмалы болады тік бағытта және бұл ретте еркін жүріп-тұруға көлденең бағытта солдан оңға қарай.
Қорытқы сәуленің траекториясы болып табылады синусоиду. Тең болған кезде кезеңдер Тиссл = Тразвертки экранда сонда бір кезеңінде зерттелетін кернеу. Егер ұлғайту кезінде қашау екі есе, онда кезінде қашау луч үлгере жасауға толық екі тербелісі тік бағыттағы және экранда көреміз екі кезең зерттелетін кернеу. Қашан Тразвертки = пТиссл (n — бүтін сан), осциллограмма білдіреді қисық n кезеңдер зерттелетін кернеу. Егер қашау Тразвертки емес бүтін еселенген кезең Тиссл зерттелетін кернеу, онда электрондық луч болады бастауға солдан оңға қарай әр түрлі фазаларында және осциллограф экранында көрініс құбылмалы болады. Қол жеткізу үшін тұрақты суреттер керек жиілігін қашау (немесе оның кезеңі) жасауға тең немесе еселенген жиілік зерттелетін кернеу (немесе оның кезеңі). Үшін развертка изображения басталды сайын бірдей фазада, қашау генераторы іске қосылады сигналы бар, ол өндіріледі блогы синхрондау.
Басқару органдары осциллографом

1. Кіру;
2. Реттеу ережелері сәуленің көлденең;
3. Кіру Х;
4. Генераторды өшіру қашау.
Эксперимент жүргізу;
1 тапсырма. Сезімталдығын анықтау түтіктер — кернеу
1. Жинап схемасы сурет. 5;
2. Қаламды реттеуіш кернеу ВУП — 2 қойыңыз шеткі сол жақ ереже;
3. Көзін қосыңыз, орнатыңыз кернеу U = 30 В. Жарық нүкте сместится Х өсі бойынша қандай қашықтық x1.
4. Көмегімен ауыстырып-қосқыш Қарай өзгертіңіз полярность пластиналарды, бұл ретте жарық нүктесі сместится ыдысқа қарама-қарсы жаққа координаталар басынан қашықтығы x2;
5. Ойда есептеңіз сезімталдығы көлденең ауытқушы пластиналардың мына формула бойынша есептеледі: мұндағы
6. Ұқсас анықтаңыз сезімталдығы тігінен ауытқу пластиналар бергенде кернеуі қысқышты У.
7. Табыңыз орташа мәні сезімталдық пластиналарды jx және jy әр түрлі мәні кезінде кернеу Ux және Uy 30, 50, 60 В.
8. Өлшеу және есептеу нәтижелері занесите кестесіне;

№

Ux,

х, мм

Jx, мм/

Uy,

y, мм

Jy, мм/

Тапсырма 2.. Өлшеу амплитудных кернеу мәндерінің
Осциллограф үшін пайдалануға болады тікелей өлшеу амплитудных мәндері айнымалы кернеу U0, ал вольтметр көрсетеді тиімді кернеу мәні. Белгілі болғандай, егер зерттелетін кернеу бойынша өзгереді гармоническому заң
U= U0sin ωt болса , онда тиімді мәні кернеу:
Uэфф= U0/√2 .(2)
Бұл қатынасы болуы мүмкін пайдаланылған анықтау үшін шынайы маңызы бар амплитудасының айнымалы кернеу. Мақсаты жаттығулар болып табылады өлшеу амплитудалық кернеуінің көмегімен осциллографтың және оны салыстыру вычисленным (2) формула бойынша.
1. Жинап тізбек схемасы бойынша сурет. 6
2. Реттеуіш кернеу ЛАТРе қойыңыз шеткі сол жақ ереже;
3. Қосыңыз ЛАТР желіге орнатыңыз кернеуі 60 В;
4. Анықтаңыз бойынша координаталық тор ұзындығы жарық желісі L = 2x, мм;
5. Біле сезімталдығы түтіктер бойынша X табыңыз, амплитудные маңызы бар кернеу мынадай формула бойынша есептеледі :
6. Ойда есептеңіз көмегімен арақатынасы (2) амплитудное мәні кернеу U0 теор. және бағалаңыз, қандай абсолюттік қателігі ∆U өлшенген амплитудные маңызы бар кернеу.
7. Жасаңыз ұқсас өлшеу мен есептеу үшін кернеу 30, 40, 50
8. Өлшеу және есептеу нәтижелері занесите кестесіне;
№
Uэфф,
L, мм
U0, В
U0 теор,
∆U, B

3 тапсырма. Көзбен сигналдар
Өткізіңіз бақылау сигналдары дыбыстық генератор, ол үшін:
а) тік кіру осциллографтың беріңіз кернеу шығу дыбыстық генератор;
б) тіркелген мағынада жиілікті генератор қашау, сигнал жиілігін өзгерте отырып, дыбыстық генератор, жет осциллограф экранында пайда осциллограммаларды жиілікпен I, 2, 3 және .көп кезеңдер кернеу генераторы;
в) зарисуйте түрі осциллограммы көрсетіңіз онда кезеңдері сигнал және қашау.
г) ұқсас жүргізіңіз бақылау сигналдарды бергенде кернеу шығу дыбыстық генераторды көлденең кіру осциллографтың;

Тапсырма 4. Анықтау жиілікті сигналдарды әдісімен Лиссажу фигуралар
Осциллограф пайдалануға болады анықтау үшін жиілік белгісіз гармониялық тербелістер. Егер кіріс Х және У осциллографтың беруге гармоникалық сигналдар әр түрлі жиіліктер, онда қатысып, екі өзара перпендикуляр ауытқуы, электрондық луч болады сипаттауы механикалық энергияның сақталу заңы, түріне байланысты арақатынасын ауытқу шегі, жиілік, фазалардың
подводимых кернеу (сур. 7) . Механикалық энергияның сақталу заңы болады: қозғалмайтын, егер подводимые жиілік жатады бүтін сандар, мысалы, 1:1, 1:2, 1:3, 2:1, 2:3, 3:4, ал ығысу фазалардың арасындағы ауытқуына тұрақты болып қалады. Қатынасы жиілік νx/νy білуге болады қатарына нүкте қиылысатын көлденең және тік желілер тұлға Лиссажу. Мақсаты осы жаттығулар – осциллограф экранында бірнеше Лиссажу фигуралар үшін жиіліктер қатынасы 1:1, 1:2, 2:3, 1:3 с разностью фазалардың 0, π/4, π/2. Бұл үшін:
а) соедините тік кіру осциллографтың шығатын бір дыбыстық
генератор, ал көлденең кіру – шығуына екінші дыбыс генераторы;
.б) ажыратыңыз ЖИІЛІК ДИАПАЗОНЫ арналған осциллографе;
в) қосыңыз желісі осциллограф және дыбыстық генераторлар, выведите және сфокусируйте алынған фигураны орталығы координаталық торлар;
г) бір дыбыс генераторы орнатыңыз жиілігін 50 Гц;
д) подберите мұндай амплитудасының үшін алынған фигурасы атқарды орта бөлігін экран осциллографтың;
е) айналдыру арқылы жиілігін реттеуіштің екінші дыбыс генераторының жет пайда болған тұрақты Лиссажу фигуралар, зарисуйте фигуралар қағаз және анықтаңыз, олар бойынша қатынасы жиілік νx/νy саны бойынша қиылысу нүктелерін табу фигура горизонталью nx және вертикалью ny .

Бақылау сұрақтары

1. Қандай блоктардан тұрады электронды осциллограф? Мақсаты қандай, әрбір блоктың?
2. Қандай параметрлерге тәуелді сезімталдығы ЭЛТ?
3. Ретінде эксперименттік анықталады осциллографтың сезімталдығын?
4. Қандай жағдайларда алады механикалық энергияның сақталу заңы?
5. Қандай шарттар орындалуы тиіс үшін осциллограмма ЭЛТ экранындағы болды неподвижна?
Ұсынылатын әдебиеттер зертханалық жұмыс:

1. Калашников С. Г. Электр. – М.: Наука, 1977.
2. Телеснин Р. В., Яковлев В. Ф. физика Курсы. Электр.-М.: Просвещение, 1970.
3. Демалысы Лауазымдық Жалақысы Мөлшерінде Сауықтыруға И. Е. Электромагнетизм. Негізгі заңдары. –М.: Физматлит Невский диалект, 2001
4. Рублев Ю. В., Куценко А. Н., Кортнев А. В. Практикум по электр. – М.: Жоғары мектеп, 1971.
5. Кортнев А. В. Рублев Ю. В., Куценко А. Н. Практикум по физике. – М.: Жоғары мектеп, 1965.
ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС №3
ЗЕРТТЕУ ЭЛЕКТРОСТАТИКАЛЫҚ ӨРІС

 

Жұмыстың мақсаты:
Танысу модельдеу әдісі электростатикалық өрістерді және эксперименттік салу көрінісін электростатикалық өрістің көмегімен қисық тең әлеуеті мен күш желілері.
Эксперимент идеясы
Құрастыру кезінде электрондық шамдардың, конденсаторлар, электронды линзалар және басқа да құрылғылар жиі талап етіледі білуге бөлу электр өрісінің кеңістікте жасалған электродтар арасындағы күрделі формалары. Туралы көрнекі ұсынысты сипаты өріс құрылады кезде оның кернеулігі және потенциалы белгілі барлық кеңістігінде. Өйткені электр өлшегіш аспаптар (электрометры, вольтметрлер) өлшеуге арналған потенциалдар, және, сонымен қатар, есептеу скалярной шамасын жүргізуге қарағанда оңай векторлық болса, онда эксперименталды әдетте оқытылады бөлу кеңістіктегі әлеуетін. Жүйесі эквипотенциальных бетін толығымен сипаттайды конфигурациясын электростатикалық өріс, өйткені желісі шиеленіс әрқашан ортогональны оларға.
Әдетте электростатикалық өріс зерттеледі ауыстыру жолымен онда өлшеу зондтар, бұл оңай орындалуы мүмкін сұйық және газ тәрізді диэлектрлік ортада. Алайда, электростатикалық өлшеу ұштасатын белгілі бір қиындықтармен, өйткені нақты диэлектрлік ортаның ие электропроводностью тәуелді сыртқы жағдайлар (температура, ылғалдылық және т. б.) Шығуы мүмкін табылып ауыстыру электростатикалық өрістің қозғалмайтын зарядтардың өрісі тұрақты электр ток, бұл жағдайда әлеуетін электродтарды (көздер өрісі) сақталады тұрақты, ал электр өткізгіштігі ортаның айтарлықтай аз электр өткізгіштігінің электродтар.
Теориялық бөлім
Кез келген жылжымайтын электр заряды жасайды қоршаған кеңістікте электростатикалық өріс, ол анықталса енгізу кезінде сынама электр зарядтарының кез-келген нүктесіне өріс (түсініледі, бұл сынақ зарядтар бұрмаламайтындығына өріс). Күштік сипаттамасы болып табылады, оның кернеулігі Е Кернеулігі Е өріс сандық күшіне тең, өріс қолданылады бірлігіне оң заряд орналастырылған осы нүктеге өріс:
Е= F/q,
мұндағы q – шамасы сынама оң заряд. Кернеулігі – векторлық шама, совпадающая бағыты бойынша күшпен.
Графикалық өріс қабылданды бейнелеуге көмегімен күштік желілер. Сызық касательная оның әрбір нүктесіне сәйкес келеді бағытында векторы шиеленіс электростатикалық өріс деп аталады күштік сызық. Демек, күш сызығы анықтайды әрбір нүктесінде арқылы ол өтетін, күштің бағыты қолданыстағы оң заряд, помещенный осы нүктеге өріс. Тығыздығы күштік желілер сипаттайды сандық мәні шиеленісті. Арқылы единичную алаңына перпендикулярную сызықтарына біртекті өріс өткізу сызықтардың саны, тең. Е.
Энергетикалық сипаттамасы болып табылады әлеуеті. Ол өлшенеді жұмысын жасайтын күшімен өріс ауыстырған кезде бірлі-жарым оң зарядтың осы нүктеге өріс шексіздік:
φ = A/q.
Әлеуетті электростатикалық өріс функциясы болып табылады координаттары. Бөлуге болады жиынтығы нүктесі үшін потенциал болады бір және сол. Үшін алаң құрылатын нүктелік зарядпен, мұндай жиынтығы нүктелерін құруға болады концентрические сфералық беті. Геометриялық орын-нүктелердің тең әлеуетін деп аталады эквипотенциальной беті. Кез келген желі эквипотенциальной бетінің, сондай-ақ эквипотенциальна.
Қарастырайық екі шексіз жақын эквипотенциальные бетінің φ және φ+dφ (сур.1). Векторы кернеулік E бағытталған нормал бойынша n — эквипотенциальной бетінің φ және кесіп эквипотенциальные бетінің нүктелерінде a және b.
Қашықтық ab болып табылады кратчайшим нүктесінен b екінші эквипотенциальной беті. Өткізу кезінде бірлі-жарым оң заряд нүктесінен ал b жасалатын жұмыс dA, сан жағынан тең

Шамасы dφ/dr сипаттайды шапшаңдығын өзгерту әлеуетін бағытында норманың n деп аталады градиентпен әлеуетін. Градиент әлеуетін бар шамасы векторлық және әдетте белгіленеді grad
E= — grad φ.
Өріс үшін орындалады, бұл арақатынас деп аталады әлеуетті немесе консервативті. Жұмыс күштерінің мұндай өріс байланысты емес нысандары ауысу жолдары, тәуелді жағдайын бастапқы және соңғы нүктелері.
Эксперименттік орнату

 

Орнату үшін зерттеу картиналар электростатикалық өрістің ваннадан жасалған материалдан жақсы электроизолирующими қасиеттері, наполненной электролит өткізгіштігі оның аз, және екі электродтар еркін нысандағы. Зерттеу жатады электростатикалық өріс құратын, осы электродтар. Әлеуетін айқындау үшін кез келген нүктесінде өріс әдісі қолданылады зонд.
Өлшеу үшін пайдаланылады схемасы (сур.2). білдіретін көпір, питаемый айнымалы токпен, реохорд ауыстырылады сопротивлениями межэлектродных орындары. Мұнда Э1 және Э2 — электродтар орнатылатын ваннада, a Z — зонд. Индикаторы ретінде осы схема пайдаланылады электрондық шам бЕ5С. Қоректендіру үшін көпір ретінде қызмет етеді айнымалы ток, себебі жұмыс кезінде тұрақты токпен жүреді деп аталатын поляризация нәтижесінде құлауы әлеуетін негізінен жақын электродтар, ток арқылы электролит азаяды, және бөлу әлеуетін электродтар арасындағы искажается. Трансформатор Тр қоректендіретін көпір, орналастырылуы бір корпуста көрсеткіш нөлден (схемасы тамақтану индикатор-сур. 2-де көрсетілген). Бүйірлік корпусының шығарылды қысқышты 3 және 3, мүмкіндік беретін түсіру кернеуі 12 В және қысқышты қосу үшін индикатор диагональ көпір, белгіленген әріппен және Т. Кернеуі беріледі, басқа диагональ көпірді бөлгіш білдіретін екі дәйекті құрама дүкені кедергі R1 және R2 . Өзгерте отырып, шамасын кедергі R1 және R2 алуға болады түрлі маңызы бар әлеуетін орта нүктесі кернеу бөлгіштің соединенной с. С. Егер зонд Z орналасқан осындай нүктесінде өріс әлеуеті тең потенциал нүктесінен Бастап бөлгіштің, онда кернеу беретін » басқарушы тор шам-индикатор, нөлге тең болады. Осы кезде светящемся экранда индикаторлық шамдар қара секторы болады ең көп шамасын. Геометриялық орын барлық нүктелер өріс, потенциал зонд тең болады берілген әлеуетіне осы шамада R1 және R2 құрады эквипотенциальную беті зерттелетін алқап.
Эксперимент жүргізу;
1. Жинап тізбек схемасы, онда-суретте келтірілген. 2.
2. Приготовьте координаттық тор (мүмкіндігінше миллиметрлік қағазда). Салыңдар онда контурлары және ереже электродтар.
3. Арналған дүкендерде кедергілерді қосыңыз кедергісінің шамамен бірнеше жүздеген омов.
4. Құрылғыны желіге айнымалы ток.
5. Табыңыз әлеуеті кейбір нүктесінде электролиттік ванна. Бұл үшін опустите электродтар арасындағы зонд Z, подбирая кедергі магазиндері R1 және R2 қойыңыз қара сектор индикаторлық белгілі болды максималды. Әлеуеті ойда есептеңіз мынадай формула бойынша есептеледі: , мұндағы U — вольтметрдің көрсетуі. Перемещая зонд өрісіндегі электродтар арасындағы табыңыз кемінде 10 нүктелерін мұндай әлеуетке ие. Табылған нүктелер көшіріңіз арналған заготовленную координаттық тор және соедините сызық.
6. Өзгерте отырып, R1 және R2 қойыңыз жаңа мән әлеуетін тауып, оған тиісті эквипотенциальные нүктелері межэлектродном аралықта және соедините олардың сызықпен. Құрыңыз кемінде бес эквипотенциальных сызықтардың арасы 1-2, шамамен әрбір желі жазыңыз әлеуетін мәні, ол сәйкес келеді.
7. Орнатыңыз ваннадағы электродтар басқа нысанын қайталаңыз барлық өлшеу.
8. Өткізіңіз пунктиром желісі шиеленіс.
Бақылау сұрақтары

1. Түсінік электростатикалық өріс және оның негізгі сипаттамалары.
2. Неде өрістердің суперпозиция принципі?
3. Бұл — » эквипотенциальные бетінің әрқашан перпендикулярны сызықтарына.
4. Неде әдісі электролитических модельдерін, оның артықшылығы мен кемшіліктері.
5. Тағы қандай зерттеу әдістері электростатикалық өрістерді өздеріңіз білесіздер.
6. Неге сызбасында пайдаланылатын жұмысында пайдаланады айнымалы токпен емес, тұрақты.
7. Суреттеуге күш сызықтары және эквипотенциал беттер құрылатын нүктелік зарядпен және шексіз жүргізетін жазықтығы.
Ұсынылатын әдебиеттер зертханалық жұмыс:

Матвеев А. Н. Электр және магнетизм.- М.: Жоғары мектебі, 1983.
6. Калашников С. Г. Электр. – М.: Наука, 1977.
7. Савельев И. В. жалпы физика Курсы. Т. 2, Т. 3. – М.: Наука, 1977.
8. Телеснин Р. В., Яковлев В. Ф. физика Курсы. Электр.-М.: Просвещение, 1970.
9. Сивухин Д. В. Жалпы физика курсы. Т. 3. Электр.- М.: Физматлит МФТИ, 2002.
10. Демалысы Лауазымдық Жалақысы Мөлшерінде Сауықтыруға И. Е. Электромагнетизм. Негізгі заңдары. –М.: Физматлит Невский диалект, 2001
11. Зильберман Г. Е. Электр және магнетизм. – М.: Наука, 1970.