Описание лабораторной установки. Лабораторная установка состоит из генератора (источника) постоянного напряжения

Лабораторная установка состоит из генератора (источника) постоянного напряжения, цифровых приборов – амперметра и вольтметра – и блока, на котором размещены резисторы R_1xи R_2x, сопротивления которых неизвестны. Схемы для последовательного или параллельного соединения резисторов R_1xи R_2x следует собирать самостоятельно при помощи соединительных проводников.

При сборке схем следует помнить о том, что вольтметр включается параллельно нагрузке, а амперметр – последовательно с нагрузкой. Внутреннее сопротивление генератора (источника) постоянного напряжения (блок ГН) следует выключить (кнопка R_BH отжата).

Задание

Собрать электрическую схему постоянного тока с резистором R_1x, а за-тем – с резистором R_2x. Измерить значения тока и напряжения в каждой схеме. По закону Ома для однородного участка цепи вычислить величину неиз-вестного сопротивления резистора по формуле:

,                                          (3.1)

где U – напряжение на концах резистора R; I – сила тока, текущего через резистор R.

Собрать электрические схемы с последовательным, а затем – с параллель-ным соединением резисторов R_1xи R_2x. Измерить значения тока и напряжения в каждой схеме. По формуле (3.1) рассчитать сопротивление участков цепи с последовательным и с параллельным соединением двух резисторов R_1xи R_2x.

Порядок выполнения работы

1) Собрать электрическую схему (рис. 3.1) с резистором R_1x.

 

Рис. 3.1. Схема лабораторной установки при включении резистора R_1x

2) С помощью генератора (источника) установить некоторые значения ЭДС, чтобы напряжение на концах резистора R_1x было не менее 5 В (для повы-шения точности измерений). Измерить силу тока I, текущего через резистор R_1x.

3) Увеличивая напряжение U на резисторе R_1x через (1÷2) В, провести не менее пяти опытов. Для каждого опыта измерять силу тока и напряжение. Результаты измерений записать в табл. 3.1.

4) В схеме (см. рис. 3.1) вместо резистора R_1x подсоединить резистор R_2x. Провести аналогичные действия для резистора R_2x, согласно п. 2 и 3. Результаты измерений записать в табл. 3.2.

 

Таблица  3.1

Результаты измерений

для резистора R_1x

 

Параметр	Номер опыта
	1	2	3	4	5
U,В
I, A
R1x, Ом
<R1x> = … Ом

 

 

Таблица  3.2

Результаты измерений

для резистора R_2x

 

Параметр	Номер опыта
	1	2	3	4	5
U,В
I, A
R2x, Ом
<R2x> = … Ом

 

5) Собрать электрическую схему (рис. 3.2) с сопротивлениями R_1xи R_2x, соединенными последовательно.

 

Рис. 3.2. Схема лабораторной установки

при последовательном соединении резисторов R_1x и R_2x

6) Повторить операции, описанные в п. 2 и 3, для резистора R_1x. Резуль-таты измерений записать в табл. 3.3.

7) Собрать электрическую схему (рис. 3.3) с сопротивлениями R_1x и R_2x, соединенными параллельно.

 

Рис. 3.3. Схема лабораторной установки при параллельном

соединении резисторов R_1x и R_2x.

8) Повторить операции, описанные в п. 2 и 3, для резистора R_1x. Результаты измерений записать в табл. 3.4.

 

Таблица 3.3

Результаты измерений

при последовательном соединении резисторов R_1x и R_2x

Параметр	Номер опыта
	1	2	3	4	5
U,В
I, A
Rпосл, Ом
<Rпосл> = … Ом

Таблица 3.4

Результаты измерений

при параллельном соединении резисторов R_1x и R_2x

Параметр	Номер опыта
	1	2	3	4	5
U,В
I, A
Rпар, Ом
<Rпар> = … Ом

 

9) Провести оценочный (приблизительный) расчет сопротивлений R_1x, R_2x и их общих сопротивлений при последовательном и параллельном соединении по формуле (3.1). Результаты измерений и расчетов подписать у преподавателя.

10) Провести математическую обработку результатов измерений для резисторов R_1x, R_2x, R_посл и R_пар. При этом следует учесть, что в данной работе такую обработку необходимо выполнять по правилам обработки результатов косвенных измерений, если условия эксперимента невоспроизводимы ([1], подразд. 3.2).

11) Записать окончательные результаты (с учетом правил округлений).

12) Вычислить общее сопротивление резисторов по формулам:

R_посл. = <R_1x> + <R_2x>;                               (3.2)

                           (3.3)

Сравнить результаты расчетов с экспериментальными измерениями <R_посл> и <R_пар> соответственно.

13) Сделать выводы по результатам работы.

 

Лабораторная работа 4

ИЗМЕРЕНИЕ  ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ  СОСТАВЛЯЮЩЕЙ

МАГНИТНОГО  ПОЛЯ  ЗЕМЛИ

 

Цель работы: изучить метод измерения слабых магнитных полей.

П р и б о р ы и п р и н а д л е ж н о с т и: экспериментальная установка, компас, линейка.

Описание установки

Экспериментальная установка представляет собой стенд, содержащий источник питания, многовитковую рамку, обмотанную медной проволокой, площадку, расположенную в центре рамки, для установки на ней компаса, миллиамперметр, переменный резистор для регулирования тока рамки, переключатели для выбора количества используемых витков рамки и направления тока в ней.

Экспериментальная установка позволяет соз-дать магнитное поле, близкое по величине к полю Земли. Величину магнитной индукции поля рамки можно вычислить по теоретическим формулам, измерив параметры рамки и силу тока, протекающего в ней. Если рамку расположить параллельно вектору магнитной индукции поля Земли и с ее помощью создать перпендикулярное магнитное поле, то по углу, на который отклонится магнитная стрелка компаса, расположенного в центре рамки, можно судить о величине магнитной индукции поля Земли.

Задание

Измерить геометрические параметры рамки (для круглой рамки – радиус R; для прямоугольной – длину сторон а и b; для рамки в виде равностороннего треугольника – длину стороны а), количество витков  и силу тока  в рамке, угол отклонения стрелки компаса  и вычислить величину горизонтальной составляющей вектора магнитной индукции поля Земли по формулам:

для круглой рамки -

для прямоугольной -

для треугольной -

где  – магнитная постоянная.

 

Порядок выполнения работы

 

1) Измерить геометрические размеры (радиус, длину сторон) и коли-чество витков рамки. Результаты измерений и их инструментальные погрешнос-ти занести в рабочую тетрадь.

2) Расположить компас, являющийся индикатором магнитного поля, на подставке в центре рамки.

3) Установить по компасу рамку в плоскости магнитного меридиана, для чего следует поворачивать установку до тех пор, пока стрелка компаса не окажется параллельной плоскости рамки.

 

 

				Таблица 4.1
Результаты измерений и расчетов
№ п/п	Угол отклонения		Инстру-ментальная погрешность D a		Сила тока , мА	Инстру-ментальная погрешность D , мА	Горизонтальная составляющая магнитного поля Земли , мкТл
1
2
3

 

4) Подключить источник питания к сети и включить его красной кнопкой.

5) Регулировкой силы тока добиться отклонения стрелки компаса на угол . Изменить переключателем направление тока в рамке на противоположное, не меняя силу тока. Определить угол поворота стрелки компаса a ₂.

Найти среднее значение угла поворота  стрелки компаса при данной силе тока и измерить величину силы тока в рамке. Результаты измерений и их инструментальные погрешности занести в табл. 4.1.

6) Выполнить операции, описанные в п. 5, для угла , равного 15 и

7) Сделать оценочный (приблизительный) расчет горизонтальной составляющей вектора магнитного поля Земли по формуле (4.1), (4.2) или (4.3) и результаты измерений и расчетов подписать у преподавателя.

8) Выполнить математическую обработку результатов измерений. При этом следует учесть, что в данной работе такую обработку необходимо выполнять по правилам обработки результатов косвенных измерений, если условия эксперимента невоспроизводимы ([1], подразд. 3.2).

9) Записать окончательный результат (с учетом правила округления).

10) Сравнить полученный результат с табличным  и сделать вывод.

 

Лабораторная работа 5