1.Який фізичний зміст напруги на ділянці електричного кола?
2. Як визначити потужність струму за допомогою амперметра і вольтметра?
3. Для яких ланцюгів використовується ватметр? Як він включається в ланцюг?
Лабораторна робота № 4
Вивчення явища електромагнітної індукції
Мета: дослідити закономірності виникнення індукційного струму в провіднику при зміні магнітного поля, в якому він знаходиться.
Короткий теоретичне обгрунтування
Якщо постійний магніт всувати всередину котушки, до якої приєднаний гальванометр (рис 1а), то в ланцюзі виникає індукційний струм. Якщо виймати з котушки, гальванометр також показує струм в ланцюзі, але протилежного напрямку (рис 1б). Індукційний струм виникає в тому випадку, коли магніт нерухомий, а рухається котушка (вгору або вниз). Важливо лише наявність відносного руху. Як тільки рух припиняється, індукційний струм негайно зникає.
Однак не при всякому русі магніту (або котушки) виникає індукційний струм. Щоб переконається в цьому, будемо обертати магніт навколо його вертикальної осі (рис 1в). Індукційний струм в цьому випадку не виникає. Чому ж в одному випадку виникає струм. А в іншому не виникає? Неважко помітити, що в двох перших дослідах відбувається зміна магнітного потоку, що пронизує котушку, а в третьому магнітний потік залишається постійним. Отже, з дослідів випливає, що при кожній зміні магнітного потоку, що пронизує контур, утворений замкнутим провідником, в провіднику виникає індукційний струм, який існує протягом усього часу зміни магнітного потоку.
Якщо магніт наближати до котушки, то в ній з'являється індукційний струм такого напрямку, що магніт обов'язково відштовхується. Для зближення магніту і котушки потрібно зробити позитивну роботу. Котушка стає подібною магніту, зверненого однойменною полюсом до наближається до нього магніту. Однойменні ж полюси відштовхуються. У чому полягає відмінність двох дослідів: наближення магніту
до котушки і його видалення? У першому випадку число ліній магнітної індукції, що пронизують витки котушки або, що те ж саме, магнітний потік збільшується, а в другому випадку зменшується. Причому в першому випадку лінії індукції магнітного поля, створеного виникли в котушці індукційним струмом, виходять з верхнього кінця котушки, так як котушка відштовхує магніт, а в другому випадку, навпаки, входять в цей кінець.
Згідно з правилом Ленца, що виникає в замкнутому контурі індукційний струм своїм магнітним полем протидіє тому зміни магнітного потоку, яким він викликаний.
Обладнання: 1) гальванометр демонстраційний; 2) випрямляч; 3) реостат; 4) котушка з великим числом витків; 5) саморобна катушка, де стрижнем є цвях; 6) магніт дугоподібний або смугової; 7) дроти сполучні.
Приєднати гальванометр до затискачів котушки з великою кількістю витків, як показано на рис.1 а, б, в.
1.Повторіть спостереження, вносячи і виносячи магніт з котушки, а також змінюючи полюси магніту.
2.Зарісовать схему досвіду і перевірити виконання правила Ленца в кожному випадку. Пояснити це в ході роботи.
3.Собрать схему: послідовно до джерела струму ключ, реостат і саморобну котушку на цвяху (рис. 2):
4.Вставіть в котушку № 1 саморобну котушку № 2, отримати індукційний струм, замикаючи і розмикаючи ключ, спостерігаючи відхилення стрілки гальванометра.
5.Зарісовать схему досвіду і перевірити виконання правила Ленца.
6. Перевірити поява індукційного струму при русі повзунка реостата. Досвід пояснити в ході роботи.
7.Сделать висновок по всіх проведених дослідів і записати формули для ЕРС індукції, ЕРС самоіндукції, пояснити, чому дорівнює індуктивність і вказати одиницю виміру в Міжнародній системі одиниць.
1.В чому полягає явище електромагнітної індукції?
2. Як визначається напрямок індукційного струму?
3.В чому полягає головна відмінність змінних електричних і магнітних полів від постійних?
4. Як повинен рухатися замкнутий проводить контур в однорідному магнітному полі, що не залежить від часу: поступально або обертально, щоб в ньому виник індукційний струм?
Лабораторна робота № 5
Вивчення будови і роботи трансформатора
Мета. вивчити пристрій і роботу трансформатора.
Короткий теоретичне обгрунтування
У радіотехніці, електротехніці. електроніці широко використовують трансформатор. Зовнішній вигляд і схема одного з них (найпростішого) показані на рис.1.
Основні елементи будь-якого трансформатора: 1) сердечник (магнітопровід); набирається з окремих тонких ізольованих один від одного листів магнітомягкого стали; 2) дві обмотки з різним числом витків: з невеликою кількістю витків n1 товстого дроту і з великою кількістю витків n2 тонкого дроту.
Змінний струм обмотки, з'єднаної з джерелом електричної енергії (первинна обмотка), створює в осерді трансформатора змінний магнітний потік, який в кожному витку обмоток збуджує ЕРС індукції е. Тому ЕРС індукції в первинній обмотці Е1 = n1е. у вторинній - Е2 = n2е. а
Якщо ланцюг вторинної обмотки розімкнути, в первинній обмотці тече слабкий струм I0 - струм холостого ходу, що не перевищує 5% номінального. падіння напруги # 916; U = I0R в первинній обмотці з опором R дуже мало і прикладена до цієї обмотці напруга U1 лише трохи більше Е1, U2 = E2.
Отже для холостого ходу трансформатора
Ставлення = k- коефіцієнт трансформації. при k <1 трансформатор повышает напряжение; при k> 1 - знижує напругу.
При замиканні ланцюга вторинної обмотці змінний струм цієї обмотки I2, відповідно до закону Ленца, створює в осерді магнітний потік протилежного магніту первинної обмотці напрямки. Магнітний потік в осерді послаблюється. Це призводить до ослаблення E1 в первинній обмотці і зростання струму в ній до I1. Струм зростає, поки магнітний потік в сердечнику трансформатора не стане колишнім.
Обмотки пронизуються з майже однаковим магнітним потоком Ф (Ф = In), тому I1n1 = I2n2, а
Обладнання: 1) трансформатор на вертикальних панелях з різною кількістю обмоток; 2) джерело електричної енергії на 42В; 3) вольтметр (2 шт.); 4) амперметр (2шт); 5) ключ; 6) з'єднувальні дроти.
Порядок виконання роботи
1. Скласти електричне коло за схемою, зображеної на рис. 2.
1. Після перевірки ланцюга викладачем замкнути ключ; поспостерігати роботу електричного кола і зробити висновок.
2. Зняти показання вимірювальних приладів і занести їх в таблицю 1.
3. Визначити коефіцієнт трансформації і зробити висновок.
Таблиця 1 Результати вимірювань і обчислень
Сила струму в обмотках
1.Рассказать про призначення, будову та принцип дії трансформатора.
2. З якою метою муздрамтеатр набирається з тонких ізольованих пластин електротехнічної сталі? Який ККД сучасних трансформаторів?
3. З якою метою для передачі електричної енергії використовують трансформатор? Відповідь обґрунтувати.
4. Хто є винахідником трансформаторів? Ким вперше була вирішена задача передачі електроенергії без великих втрат?
5.Каково напруга в ЛЕП Росії?
Лабораторна робота № 6
Визначення показника заломлення скла
1) поспостерігати хід заломлення променів крізь скло;
2) вміти побудувати геометричний креслення заломлених променів в плоскопараллельной пластині;
3) по досвідченим даним визначити коефіцієнт заломлення скла.
Короткий теоретичне обгрунтування
Світло при переході з одного середовища в іншу змінює свій напрямок, т. Е. Заломлюється. Переломлення пояснюється зміною швидкості поширення світла при переході з одного середовища в іншу і підпорядковується наступним законам:
1) падаючий і заломлений промені лежать в одній площині з перпендіку - ляром, проведеним через точку падіння променя до межі поділу двох середовищ;
2) відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення для даних двох середовищ є величина постійна. Вона називається відносним коефіцієнтом заломлення другого середовища відносно першого:
Обладнання: 1) скляна пластина з двома паралельними гранями;
шпильки з пластмасовою головкою (4 шт.); 3) транспортир; 4) міліметровий папір; 5) підставка з поролоновим килимком.
Порядок виконання роботи
1. На підйомний столик покласти аркуш міліметрового паперу з підкладеним під ним картоном. На лист плазом покласти скляну пластину і олівцем обвести її контури.
2. З одного боку скла наколоти по можливості далі один від одного дві шпильки так, щоб пряма, що проходить через них, чи не була перпендикулярна межі платівки.
3. З іншого боку скла наколоти третю і четверту шпильки так, щоб, дивлячись вздовж них через скло, бачити все шпильки розташованими на одній прямій.
4. Скло і шпильки зняти, місця наколів відзначити точками 1, 2, 3, 4 і через них провести прямі до перетину з межами скла (див. Рис 1.). Провести через точки 2 і 3 перпендикуляри до межі середовищ АВ і СD.
5. транспортується виміряти кути падіння i та кути заломлення b.
6. По таблиці значень синусів визначити синуси виміряних кутів.
7. Обчислити коефіцієнт заломлення за формулою
8. Досвід повторити 2-3 рази, міняючи кут i.
9. Знайти середнє значення коефіцієнта заломлення за формулою
10.Oпределіть похибка вимірювань d.
11. Результати вимірювань, обчислень і табличні дані записати в таблицю 1
Таблиця 1 Результати вимірювань і розрахунків
Визначення довжини світлової хвилі за допомогою
Мета: за допомогою дифракційної решітки визначити довжину світлової хвилі
червоних і фіолетових променів
Короткий теоретичне обгрунтування
Паралельний пучок світла, проходячи через дифракційну решітку, внаслідок дифракції за гратами, поширюється по всіляких напрямках і інтерферує.
Білий світ за складом - складний. Нульовий максимум для нього - біла смуга, а максимуми вищих порядків є набором семи кольорових смуг, сукупність яких називають спектром відповідно 1-го, 2-го, ... порядку.
Обладнання: 1) прилад для визначення довжини світлової хвилі; 2) штатив для приладу; 3) дифракційна решітка; 4) лампа з прямою ниткою розжарення в патроні з шнуром і вилкою.
Порядок виконання роботи.
1. Встановити на демонстраційному столі лампу і включити її.
2. Дивлячись через дифракційну решітку, направити прилад на лампу так, щоб через вікно екрану приладу була видна нитка лампи (відійти від лампи на 5-6 м).
3. Екран приладу встановити на якомога більшій відстані від дифракційної решітки і отримати на ньому чітке зображення спектрів 1-го і 2-го порядків.
4. Виміряти за шкалою бруска відстань «» від екрану приладу до дифракційної решітки.
5. Визначити відстань від нульового розподілу (0) шкали екрану до середини фіолетовою смуги як зліва «», так і праворуч «» для спектрів 1-го порядку і обчислити середнє значення «а».
6. Досвід повторити зі спектрами 2-го порядку.
7. Такі ж вимірювання виконати і для червоних смуг дифракційного спектра.
8. Обчислити довжину хвилі для червоного і фіолетового спектру -
першого порядку за формулою l = d ×
другого порядку за формулами l × n = d ×; l = d ×
9. Результати вимірювань і обчислень записати в таблицю 1.
Таблиця 1 Результати вимірювань і розрахунків
Порівняти свій досвідчений результат з табличним діапазоном хвиль і зробити висновок.
Якщо результат досвіду виходить за межі табличних даних, досвід повторити.
1. Що таке довжина світлової хвилі?
2. Що таке дифракційна решітка, чому дорівнює її постійна?
3. Поясніть дифракцию світла.
Лабораторна робота № 8
Вивчення треків заряджених частинок за фотографіями
1) виконати правильно креслення по готовим треках;
2) дослідити, які частки стикалися в камері Вільсона;
3) за даними фотографій, використовуючи креслення, розрахунки, таблицю Менделєєва визначити невідомі частинки.
Короткий теоретичне обгрунтування
В результаті нецентрального (косого) зіткнення двох елементарних частинок кожна розлітається по траєкторії, що виходить з однієї точки, тому утворюється «вилка».
На рис.1 показана імпульсна діаграма такої взаємодії рухається частинки і нерухомою:
q - кут розсіювання;
Mv і Mv1 - вектори імпульсів налетающей
частинки до і після взаємодії;
mu - вектор імпульсу нерухомою частки
Досліджуючи треки заряджених частинок по гото -
вим фотографій і використовуючи формулу
можна вирішити ряд цікавих завдань. Мал. 1. Імпульсна діаграма
Обладнання: 1) фотографії косих зіткнень частинок; 2) транспортир;
3) лінійка; 4) тонко відточений олівець; 5) калька.
Порядок виконання роботи
1. Використовуючи рис. 1, накреслити на кальці трек налітаючої частки і продовжити його.
2. Накреслити прямолінійні ділянки треків взаємодіючих частинок, зберігши кути розсіювання q і віддачі j. Відзначити ці кути.
3. Записати масу m відомої частки в а. Є.М. і, використовуючи формулу, обчислити масу М розсіяною частки.
4. Знаючи М, використовуючи таблицю «Періодична система елементів», визначити, ядром якого атома є розсіяна частинка.
5.Результати вимірювань, обчислень записати в таблицю № 1.
6.Ісследованіе повторити (п.1 - 6) для вирішення завдання № 2.
За фотографії треків частинок вказати, ядру якого атома належить слід а, якщо слід b - трек розсіяного протона.
Таблиця 1 - Результати вимірювань і розрахунків
1. Назвіть формулу кінетичної енергії частинок; сформулюйте закон збереження енергії.
2. Що вам відомо про протоні, a-частинки?
3. Дайте визначення атомної одиниці маси. Вкажіть її співвідношення з кілограмом.
4. Як дізнатися, ядро якого атома набуває велику кінетичну енергію після зіткнення?
Лабораторна робота № 9
Вивчення зоряного неба за допомогою рухомої карти
1) познайомитися із зоряним небом;
2) вирішити завдання на умови видимості сузір'їв і визначення їх координат;
3) поспостерігати на даній широті місцевості положення зірок на небі і зобразити 5 сузір'їв, видимих на небі.
Короткий теоретичне обгрунтування
В ід зоряного неба внаслідок обертання Землі навколо своєї осі і Сонця змінюється.
Дана робота здійснюється з рухомою картою зоряного неба (див. Вкладку). Перед початком роботи овал накладного круга (див. Вкладку) вирізують по лінії, що відповідає географічній широті місця спостереження або близькою до неї. Лінія вирізу накладного круга буде зображувати лінію горизонту. Зоряну карту і накладної коло наклеюють на картон. Із кімнати південної на північ накладного круга натягують нитку, яка покаже напрямок небесного меридіана.
На карті зірки показані чорними точками, розміри яких характеризують яскравість зірок, туманності позначені штриховими лініями. Північний полюс світу зображений в центрі карти. Лінії, що виходять від північного полюса світу, показують розташування кіл відміни. На зоряній карті для двох найближчих кіл відмінювання кутове відстань дорівнює 2 ч. Небесні паралелі нанесені через 30 °. З їх допомогою виробляють відлік відмінювання світил d. Точки перетину екліптики з екватором, для яких пряме сходження 0 і 12 ч, називаються відповідно точками весняного і осіннього рівнодення. По краю зоряної карти нанесені місяці і числа, а на накладному колі - годинник.
З через великий обсяг цей матеріал розміщений на декількох сторінках:
1 2 3 4 5