Изучите электроизмерительные приборы, используемые в работе, и запишите их паспортные данные
Аналогично определите чувствительность вертикально отклоняющих пластин, подавая напряжение на клеммы У
Построить график зависимости lnR=f(1/T), откладывая значения 1/Т по горизонтальной оси, a In R - по вертикальной
Собрать схему по рис. 2. Включать схему в цепь только с разрешения преподавателя!
Соберите цепь по схеме, указанной на рис. 3
Включить в сеть измеритель магнитной индукции (тесламетр, рис. 4). При необходимости провести установку нуля тесламетра
Метод магнитной фокусировки
Газоразрядную трубку расположите так, чтобы электронный пучок был направлен параллельно виткам катушек, при этом светящийся пучок примет вид кольца;
Для каждого значения тока вычислить значения Н и В
Поменять полярность источника, увеличивая обратный ток, перевести образец снова в насыщенное состояние
По формуле (13) вычислить индуктивность L катушки, подставляя в неё значения R и <Z>
Построить график
зависимости логарифмического декремента затухания от сопротивления контура
Навигация
Поменять полярность источника, увеличивая обратный ток, перевести образец снова в насыщенное состояние
Электричество и магнетизм
189451
знак
18
таблиц
0
изображений
8. Поменять полярность источника, увеличивая обратный ток, перевести образец снова в насыщенное состояние.
9. Повторить процесс перемагничивания и соответствующие измерения несколько раз. Рассчитать по измеренным значениям токов критические поля Hs, Нзар
Дополнительное задание
Наблюдение поведения микрокапельных агрегатов магнитной жидкости во внешнем магнитном поле
Магнитные жидкости - это высокоустойчивые коллоидные растворы твердых ферри- и ферромагнетиков в различных немагнитных средах (керосине, воде, толуоле, минеральных и кремнийорганических маслах). Магнитные жидкости обладают уникальным свойством сохранять однородность в течение многих лет и иметь в жидком состоянии высокие магнитную восприимчивость и намагниченность насыщения, что позволяет широко использовать их в технике и современных технологиях. Основным средством управления магнитными жидкостями является магнитное поле. При некоторых условиях в магнитной жидкости образуются спонтанно намагниченные микрокапельные агрегаты. Во внешнем магнитном поле микрокапельные агрегаты вытягиваются вдоль вектора напряженности магнитного поля и образуют цепочки. Микрокапельные агрегаты обладают высокой магнитной проницаемостью и низким значением коэффициента межфазного натяжения на границе с менее концентрированной магнитной жидкостью. Возможность управления деформацией микрокапельных агрегатов слабым внешним магнитным полем позволяет широко использовать такие жидкости (магнитная дефектоскопия, магнитография).
1. Нанести капельку магнитной жидкости с микрокапельными агрегатами на предметное стекло и накрыть ее покровным стеклом.
2. Поместить образец на предметный столик микроскопа.
3. Микроскоп с образцом поместить в область однородного магнитного поля катушек Гельмгольца.
4. Подать напряжение на катушки от источника постоянного тока.
5. Изменяя магнитное поле катушек наблюдать поведение микрокапельных агрегатов.
6. Пронаблюдать за поведением агрегатов при повороте образца в магнитном поле.
7. Сделать вывод и зарисовать полученную картину.
Контрольные вопросы:
1. Магнитные свойства вещества.. Теория магнетизма.
2. Теория ферромагнетизма.
3. Замкнутая и открытая доменные структуры.
4. Общие представления о магнитных жидкостях.
5. Применение магнитных жидкостей.
Литература, рекомендуемая к лабораторной работе:
1. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм.- М.: Высшая школа, 1983.
2. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2, Т. 3. – М.: Наука, 1977.
3. Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1977.
4. Телеснин Р.В., Яковлев В.Ф. Курс физики. Электричество.-М.: Просвещение, 1970.
5. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.3. Электричество.- М.: Физматлит МФТИ, 2002.
6. Зильберман Г.Е. Электричество и магнетизм. – М.: Наука, 1970.
7. Парсел Э. Курс физики Т.2 Электричество и магнетизм – М.: Наука, 1971.
8. Буравихин В.А., Шелковников В.Н., Карабанова В.П. Практикум по магнетизму. – М.: Высшая школа, 1979.
9. Руководство к лабораторным занятиям по физике. Под редакцией Л.Л. Гольдина, - М.: Наука, 1983.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №13
ИЗУЧЕНИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Цель работы:
Ознакомление с одним из методов измерения индуктивности катушки, электроёмкости конденсатора и изучение закона Ома для цепей переменного тока.
Идея эксперимента
Проверка закона Ома сводится к сравнению сопротивления участка цепи,
содержащего последовательно соединенные катушку индуктивности и
конденсатор, вычисленного по показаниям амперметра и вольтметра (Zизм=U/I) с рассчитанным по формуле
где R , L и С - величины, вычисленные при выполнении предыдущих заданий.
Теоретическая часть
Переменный ток
Переменным током называется ток, гармонически изменяющийся во времени
I=I0sin(ωt+φ),
где I0 - амплитудное значение тока, φ - начальная фаза и ω -циклическая частота. При прохождении переменного тока по проводнику в нем возникает э.д.с. самоиндукции, пропорциональная изменению силы тока в единицу времени
Коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью проводника и зависит от формы и размеров проводника, а также от магнитных свойств окружающей среды. За единицу индуктивности в СИ принимается I Гн (генри) - это индуктивность такого проводника, в котором изменение силы тока на I А за 1 секунду создаёт э.д.с. самоиндукции в I В. У линейных проводников индуктивность мала. Большой индуктивностью обладают катушки индуктивности, состоящие из большого числа витков. Сопротивление проволоки, которой намотана катушка, постоянному току называется активным (омическим) сопротивлением. При наличии этого сопротивления в цепи выделяется энергия.
Если к концам проводника с активным сопротивлением R приложено переменное напряжение, величина которого в каждый момент времени t определяется уравнением:
U=U0 cos ωt , (1)
где Uо - амплитудное значение напряжения, то в проводнике возникает переменный электрический ток, сила которого в тот же момент времени определяется по закону Ома
(2)
Ток и напряжение в этом случае изменяются синфазно, сдвиг фаз между ними равен нулю.
Индуктивность и ёмкость в цепи переменного тока
Если на участке цепи имеется катушка индуктивности L , активным сопротивлением которой можно пренебречь, то ток
, (3)
где I0=U0/ωL. Роль сопротивления в этом случае играет величина XL=ωL, которую называют индуктивным сопротивлением. Ток через индуктивность отстаёт по фазе от приложенного напряжения на π/2.
Если участок цепи состоит из соединённых последовательно активного сопротивления R и индуктивности L , то ток
, (4)
где 
(5)
φ-сдвиг фаз между током и напряжением, и tg φ= ωL/R. .Величина
(6)
носит название полного сопротивления, так как она играет в формуле (5) ту же роль, что и активное сопротивление в законе Ома.
Если участок цепи состоит из конденсатора, ёмкость которого С, то ток
, (7)
где 
(8)
Величина XC=1/ωc (9)
называется ёмкостным сопротивлением. Как видно из (7), ток через ёмкость опережает напряжение на π/2 .
Закон Ома для переменного тока
В случае, когда в цепь включены последовательно активное сопротивление R, индуктивность L и ёмкость С, ток
,
где 
(10)
(11)
Величина 
(12)
является полным сопротивлением цепи. Выражение (10) носит название закона Ома для цепи переменного тока.
Во всех вышеприведённых формулах I0 и U0 - амплитудные значения тока и напряжения. Приборы, используемые в цепях переменного тока, обычно измеряют действующие или эффективные значения тока и напряжения, которые связаны с их амплитудными значениями соотношениями:
.
Очевидно, что все вышеприведённые формулы оказываются справедливыми и для эффективных значений тока и напряжения.
Экспериментальная часть
Измерение индуктивности катушки
Так как всякая реальная катушка в цепи переменного тока обладает активным сопротивлением R и индуктивным сопротивлением XL, то полное сопротивление катушки определяется формулой (6) , откуда
, (13)
где ω=2πν (для переменного тока в сети ν = 50 Гц).
1. Измерить активное сопротивление катушки R с помощью омметра или моста постоянного тока.
2. Для измерения полного сопротивления Z катушки собрать цепь по схеме (рис. I), подключив её к выходным клеммам переменного напряжения источника тока В-24.
Ползунок реостата установить на максимум сопротивления, включить источник тока, подавая 10-15 В. Измерить три значения тока I и напряжения U при различных положениях движка реостата. По формуле Z=U/I определить три соответствующих значения Z и найти среднее значение <Z> .
Похожие работы
... , хотя ему уже придавали иной смысл, нежели тот, который вкладывал в него Кулон.Введение понятия потенциалав электростатику Открытие закона Кулона было очень важным шагом в развитии учения об электричестве и магнетизме. Это был первый физический закон, выражающий количественные соотношения между физическими величинами в учении об электричестве и магнетизме. С помощью этого закона можно было ...
... самоиндукции и экстратоки замыкания и размыкания. Открытие явления электромагнитной индукции сразу же приобрело огромное научное и практическое значение; оно легло в основу электротехники. Работам Фарадея в области электричества положило начало исследование так называемых электромагнитных вращений. Из серии опытов Эрстеда, Араго, Био, Савара, проведенных в 1820 г., стало известно не только об ...
... в магнитном поле компасной стрелки в нем появляются токи, которые создают свое магнитное поле. Взаимодействие двух магнитных полей и дает «магнетизм вращения». «Теперь, – записал в своей рабочей тетради Фарадей, – когда мы знаем о существовании этих токов, явления, открытые Араго, можно объяснить, не приписывая их тому, что в меди образуется полюс, противоположный приближающемуся». Диск и магнит ...
... термин «электрический ток», понятие о направлении электрического тока и за полтора века предсказал возникновение науки об общих закономерностях процесса управления, связи и организованных системах – кибернетики. Ньютон электричества Звездный час в жизни Ампера наступил в сентябре 1820 г., когда он впервые узнал об открытии датским физиком Г. Х. Эрстедом (1819) действия электрического тока на ...
0 комментариев