Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Нижегородский Государственный Технический Университет.
Лабораторная работа по физике №2-23.
Изучение основных правил работы с
радиоизмерительными приборами.
Выполнил студентГруппы 99 – ЭТУ
Наумов Антон Николаевич
Проверил:
Н. Новгород 2000г.
Цель работы: знакомство с основными характеристиками радиоизмерительных приборов, правилами их подключения к измеряемому объекту, методикой проведения измерений и оценкой их погрешностей.
Задание №1: Измерение напряжения сигнала генератора.
Приборы: генератор сигнала Г3, вольтметры В3 и В7.
Экспериментальная часть.
1). Установили на генераторе частоту выходного сигнала f = 5кГц, напряжение U = 2В.
Измерили вольтметром В3 выходное напряжение Ux=2В.
Погрешность измерения.
U=Ux U=(2 0,4) B.
2). Измерили вольтметром В7 выходное напряжение Ux=2,01В.
Погрешность измерения.
U=Ux U=(2,01 0,01) B.
Задание №2: Анализ формы и измерение параметров синусоидального сигнала с помощью осциллографа.
Приборы: генератор сигнала Г3, вольтметры В3 и В7, осциллограф С1.
Экспериментальная часть.
1). Установили на генераторе Г3 напряжение U = 2В.
Измерили вольтметром В3 выходное напряжение Ux=2В; на вольтметре В7: Ux=2В.
Получили на экране осциллографа изображение:
АО=1,4 см, Х = 4 см.
Измерим амплитуду сигнала:
Показания осциллографа совпадают с показаниями вольтметров.
2). Измерили период (Т) и частоту сигнала (f):
Показания осциллографа совпадают со значением на шкале генератора.
Задание №3: Измерение частоты с помощью частотомера и осциллографа.
Приборы: генератор сигнала Г3, вольтметры В3 и В7, осциллограф С1, частотомер Ф.
Экспериментальная часть.
1). Измерили частоту сигнала частотомером:
Погрешность измерения:
Показания генератора: fx = 5кГц.
2). Рассчитаем частоту сигнала по показаниям осциллографа:
Х = 2 см.
Показания всех приборов совпадают.
Задание №4: Измерение фаз двух синусоидальных сигналов с помощью осциллографа.
Приборы: генератор сигнала Г3, осциллограф С1, схема RC.
Экспериментальная часть.
OA = 1,9 см, ОВ = 1,7 см.
Т.к. , а - разность фаз синусоидальных
сигналов, то
Задание №5: Анализ формы и измерение параметров импульсного сигнала с помощью осциллографа.
Приборы: генератор сигнала Г5, осциллограф С1.
Экспериментальная часть.
1).Установим длительность импульсов = 500 мкс, частоту повторений fП=490Гц, амплитуду Um=1,32B
2).Получили на экране следующее изображение:
Вычислим амплитуду импульсов:
Полученный результат совпадает с показаниями вольтметра генератора.
Измерим длительность импульсов:
Измерим период и частоту повторений импульсов:
Полученные результаты приблизительно совпадают с показаниями генератора.
Вывод: на этой работе мы ознакомились с основными характеристиками радиоизмерительных приборов, правилами их подключения к измеряемому объекту, методикой проведения измерений и оценкой их погрешностей.
4
НГТУ
Нижегородский Государственный Технический Университет.
Лабораторная работа по физике №2-24.
Экспериментальные исследования электростатических полей с помощью электролитической ванны
Выполнил студентГруппы 99 – ЭТУ
Наумов Антон Николаевич
Проверил:
Н. Новгород 2000г.
Цель работы: изучение метода моделирования электростатических полей в электролитической ванне и исследование их характеристик в пространстве между электродами различной формы.
Теоретическая часть.
Электростатическое поле - поле, создаваемое покоящимися электрическими зарядами.
Характеристиками этого поля являются напряженность и потенциал , которые связаны между собой следующим соотношением: .
В декартовой системе координат: , где единичные орты.
Удобной моделью электрического поля является его изображение в виде силовых и эквипотенциальных линий.
Силовая линия - линия, в любой точке которой направление касательной совпадает с направлением вектора напряженности
Эквипотенциальная поверхность - поверхность равного потенциала.
На практике электростатические поля в свободном пространстве создаются заданием на проводниках - электродах электрических потенциалов.
Потенциал в пространстве между проводниками удовлетворяет уравнению Лапласа:.
В декартовой системе координат оператор Лапласа: .
Решение уравнения Лапласа с граничными условиями на проводниках единственно и дает полную информацию о структуре поля.
Экспериментальная часть.
Схема экспериментальной установки.
Методика эксперимента:
В эксперименте используются следующие приборы: генератор сигналов Г3 (I), вольтметр универсальный B7 (2) c зондом (3), электролитическая ванна (4) с набором электродов различной формы (5).
Устанавливаем в ванну с дистилированной водой электроды. Собираем схему, изображенную на РИС. 1. Ставим переключатель П в положение “U”. Подготавливаем к работе и включаем приборы. Подаем с генератора сигнал частоты f=5 кГц и напряжением U=5 В, затем ставим переключатель П в положение “S”. Далее, помещаем в ванну электроды различной формы ( в зависимости от задания ) и затем, водя по ванне зондом, определяем 4 - эквипотенциальные линии: 1B, 2B, 3B, 4B. И так далее для каждого задания.
Задание №1. Исследование электростатического поля плоского конденсатора.
Таблица 1. Зависимость потенциала от расстояния.
= (x),В
x
y
= (x),В
x
y
= (x),В
x
y
= (x),В
x
y
0
-11
0
1,38
-5
0
2,88
1
0
4,34
7
0
0,14
-10
0
1,62
-4
0
3,13
2
0
4,57
8
0
0,37
-9
0
1,88
-3
0
3,40
3
0
4,8
9
0
0,62
-8
0
2,14
-2
0
3,65
4
0
4,99
10
0
0,82
-7
0
2,37
-1
0
3,88
5
0
4,99
11
0
0,1
-6
0
2,64
0
0
4,10
6
0
Таблица 2. Эквипотенциальные линии.
= (x),В
x
y
= (x),В
x
y
= (x),В
x
y
= (x),В
x
y
1
-5,7
9
2
-1,6
9
3
2,6
9
4
6,6
9
1
-5,8
6
2
-1,5
6
3
2,5
6
4
6,4
6
1
-5,7
3
2
-1,5
2
3
2,5
3
4
6,5
3
1
-5,7
0
2
-1,5
0
3
2,5
0
4
6,5
0
1
-5,7
-3
2
-1,5
-3
3
2,6
-3
4
6,5
-3
1
-5,7
-6
2
-1,5
-6
3
2,6
-6
4
6,5
-6
1
-5,8
-9
2
-1,5
-9
3
2,6
-9
4
6,5
-9
Обработка результатов измерений.
1). График зависимости .
2). Зависимость .
при x
при
при x>x2
3). Погрешность измерения Е:
.
Е = (Е Е) = (25 0,15)
4). Силовые и эквипотенциальные линии электростатического поля плоского конденсатора
5). Задача №1.
6). Задача №2.
;
Задание №2. Исследование электростатического поля цилиндрического конденсатора.
Радиусы цилиндров A =3,5 см, В=8,8см
Таблица 3. Зависимость
r),В
r,см
r),В
r,см
0,06
0
2,84
6
0,05
1
3,65
7
0,05
2
4,32
8
0,05
3
4,85
9
0,82
4
4,86
10
1,96
5
Таблица 4. Эквипотенциальные линии.
(x,y)
x
y
(x,y)
x
y
(x,y)
x
y
(x,y)
x
y
1
4
0
2
4,9
0
3
6,2
0
4
7,4
0
1
3,5
2
2
4,6
2
3
5,5
3
4
6,9
3
1
2,6
3
2
3
4
3
3,6
5
4
4,5
6
1
0
3,9
2
0
5
3
0
6,2
4
0
7,6
1
-2,6
3
2
-3,1
4
3
-3,7
5
4
-7
3
1
-3,6
2
2
-4,7
2
3
-5,5
3
4
-4,7
6
1
-4,2
0
2
-5,1
0
3
-6,3
0
4
-7,6
0
1
-3,7
-2
2
-4,8
-2
3
-5,3
-3
4
-6,8
-3
1
-2,9
-3
2
-3,2
-4
3
-3,6
-5
4
-4
-6
1
0
-4
2
0
-5,1
3
0
-6,2
4
0
-7,5
1
2,8
-3
2
-3
-4
3
3,6
-5
4
4,1
-6
1
3,6
-2
2
-4,7
-2
3
5,5
-3
4
7
-3
1). График зависимости r)
2). График зависимости ln r)
3). График зависимости E = E (r).
4). График зависимости E = E (1/r).
5). Эквипотенциальные линии.
6). Расчет линейной плотности на электроде.
7). Задача №1.
L = 1м
8). Задача №2.
r1 = 5см, r2 = 8см, l = 0,1м
Задание №3. Исследование электростатического поля вокруг проводников.
Таблица №5.
(x,y)
x
y
(x,y)
x
y
(x,y)
x
y
(x,y)
x
y
1
-3,6
8
2
0,8
8
3
5,9
9
4
7,2
3
1
-3,7
7
2
0,7
7
3
5,7
8
4
5,9
2
1
-3,7
6
2
0,5
6
3
5,2
7
4
5,4
1
1
-4
5
2
0,3
5
3
4,7
6
4
5,2
0
1
-4,7
4
2
0,2
4
3
4,4
5
4
5,4
-1
1
-5
3
2
0,1
3
3
4,1
4
4
6,2
-2
1
-5,2
2
2
0,6
-3
3
3,9
3
4
7,6
-3
1
-5,2
1
2
0,7
-4
3
3,8
2
1
-5
0
2
1
-5
3
4,1
-2
1
-4,9
-1
2
1,2
-6
3
4,4
-3
1
-4,7
-2
2
1,4
-7
3
4,8
-4
1
-4,4
-3
2
1,5
-8
3
5,5
-5
1
-4,2
-4
2
1,6
-9
3
6
-6
1
-4
-5
3
6,7
-7
1
-3,7
-6
3
7,3
-8
1
-3,6
-7
3
7,7
-9
1). Потенциал на электродах: пластинке и втулке постоянен, то есть они являются эквипотенциальными поверхностями. Внутри полости потенциал также постоянен.
Таблица 6.
(x,y)
x
y
1,97
-3
0
1,95
3
0
1,96
2
-1
1,95
-3
-2
1,95
0
0
1,96
-1
0
2). Распределение потенциала вдоль линии, охватывающей пластинку и расположенной на расстоянии
L = 3 мм от её края.
Таблица 7.
(x,y)
x
y
3,05
4
0
1,2
-4,2
0
1,92
0
-2,5
1,99
0
2
1,5
-3
2,1
1,31
-3
-3
2,23
2
-2
2,3
2
15
3). Эквипотенциальные линии.
4). Определение средней напряженности поля в нескольких точках вдоль силовой линии.
.
а).
б).
в).
5). , .
Таблица 8.
X, см
y, см
, Кл/м2
E, В/м
, Дж/м3
4
0
3,2410-9
366,6
5,9510-7
-4,2
0
2,2110-9
250
2,7710-7
0
-5
8,8510-11
10
4,4310-10
0
2
1,1810-10
13,3
7,8210-10
-3
2,7
1,3310-9
150
9,9610-8
-3
-3
1,910-9
213
2,0010-7
2
-2
8,2310-10
93
3,8010-8
2
1,5
1,0210-9
116
5,9510-8
Вывод. В ходе работы получены картины силовых и эквипотенциальных линий плоском и цилиндрическом конденсаторах, а также вокруг проводника, помещенного в электростатическое поле. Установлено, что проводники и полости внутри них в электростатическом поле являются эквипотенциальными поверхностями.
В плоском конденсаторе поле сосредоточено между пластинами, оно является однородным, а потенциал изменяется линейно.
В цилиндрическом конденсаторе поле также сосредоточено между пластинами, его напряженность обратно пропорциональна расстоянию от оси конденсатора до точки измерения. Потенциал изменяется логарифмически.
Поток вектора напряженности поля через коаксиальные с электродами цилиндрические поверхности постоянен, что совпадает с теоретическими предположениями (теорема Гаусса).
11
НГТУ
Нижегородский Государственный Технический Университет.
Лабораторная работа по физике № 2-26.
Исследования магнитных полей в веществе.
Выполнил студентГруппы 99 – ЭТУ
Наумов Антон Николаевич
Проверил:
Н. Новгород 2000г.
Цель работы: получение зависимостей индукции магнитного поля, намагниченности и магнитной проницаемости ферромагнетика от напряженности магнитного поля; наблюдение петли гистерезиса для различных ферромагнетиков; изучение магнитных цепей.
Практическая ценность работы: экспериментально изучаются важнейшие свойства ферромагнетиков наличных марок: НМ 3000, НМ 600, ППГ (прямоугольная петля гистерезиса).
Теоретическая часть.
Опыт 1. Снятие основной кривой намагничивания (ОКН) ферромагнетика.
Схема экспериментальной установки.
Cобрали цепь по схеме, показанной на РИС. 1. Для этого вольтметры V1 и V2 подключили к клеммам A-B и С-D - на верхней крышке макета соответственно. Переключатель К поставили в позицию 1. При этом исследовали трансформатор, кольцевой сердечник которого выполнен из ферита марки НМ 600, сопротивление R0=1 Ом. Таким образом, показания вольтметров численно равны: V1 - эффективному значению тока, текущего в текущей обмотке исследуемого трансформатора; V2 - эффективному значению ЭДС во вторичной обмотке. С помощью движка потенциометра R установили ток равный 0,5 А и плавно уменьшили его до нуля. Сняли показания вольтметров V1 и V2.
Данные для расчетов:
Используемые формулы:
Таблица № 1. Результаты расчетов.
№U1, В
2, В
Im, А
m, В
Hm,А/м
Вm102,Тл
Jm10-3,А/м
102
1
0,04
0,01
0,06
0,02
3,75
0,1
0,78
2,1
2
0,10
0,18
0,14
0,25
8,75
1,6
12,77
14,6
3
0,14
0,34
0,20
0,48
12,50
3,1
24,61
19,7
4
0,21
0,73
0,30
1,03
18,75
6,6
52,50
28,0
5
0,29
1,13
0,41
1,60
25,63
10,2
81,25
31,7
6
0,36
1,42
0,51
2,01
31,88
12,8
102,02
32,0
7
0,40
1,57
0,57
2,22
35,63
14,1
112,23
31,5
8
0,48
1,79
0,68
2,53
42,50
16,1
127,93
30,1
9
0,54
1,91
0,76
2,70
47,50
17,2
136,80
28,8
10
0,59
1,99
0,83
2,81
51,86
17,9
142,62
27,5
11
0,65
2,10
0,92
2,97
57,50
18,9
150,08
26,1
12
0,70
2,14
0,99
3,03
61,88
19,3
153,46
24,8
13
0,76
2,22
1,07
3,14
66,88
20,0
159,17
23,8
14
0,84
2,29
1,19
3,24
74,38
20,6
164,38
22,1
15
0,90
2,33
1,27
3,30
79,38
21,0
167,49
21,1
16
0,95
2,36
1,34
3,34
83,75
21,3
169,18
20,2
17
1,00
2,40
1,41
3,39
88,13
21,6
171,85
19,5
Опыт 2. Наблюдение петли гистерезиса.
Для изготовления постоянного магнита лучше использовать ППГ, так как его коэрцитивная сила больше, чем у НМ-3000, а поэтому его сложней размагнитить.
Для изготовления сердечника силового трансформатора лучше взять ферромагнетик с меньшей коэрцитивной силой, чтобы снизить затраты на его перемагничивание.
Опыт 3. Исследование сердечника с зазором.
Графики.
График зависимости В=В(Н) График зависимости =(Н)
График зависимости J=J(H)
Вывод: на этой работе мы получили зависимости индукции магнитного поля, намагниченности и магнитной проницаемости ферромагнетика от напряженности магнитного поля; наблюдали за петлей гистерезиса для различных ферромагнетиков; изучили магнитные цепи.
4
НГТУ
Нижегородский Государственный Технический Университет.
Лабораторная работа по физике №2-27.
Исследование электрических колебаний.
Выполнил студентГруппы 99 – ЭТУ
Наумов Антон Николаевич
Проверил:
Н. Новгород 2000г.
Цель работы: экспериментальное исследование собственных и вынужденных колебаний тока и напряжения на элементах в колебательном контуре; измерение параметров контура: индуктивности L, сопротивления R, добротности Q; исследование прохождения синусоидального тока через LCR-цепь.
Теоретическая часть.
Рисунок 1.
Уравнение, которому удовлетворяет ток I в колебательном контуре (рис.1) с подключенным к нему генератором синусоидальной ЭДС =0cost имеет вид: (1)
где:
- коэффициент затухания.
- собственная круговая частота, R - сопротивление резистора, L - индуктивность катушки, С - емкость конденсатора, ; 0, - амплитуда и круговая частота синусоидальной ЭДС.
Общее решение неоднородного линейного уравнения (1):
(2)
где: - круговая частота собственных затухающих колебаний тока.
и - начальные амплитуда и фаза собственных колебаний.
I0 - амплитуда вынужденных колебаний тока.
- разность фаз между ЭДС и током.
(3)
(4)
- импеданс цепи.
- индуктивное сопротивление, - емкостное сопротивление.
Собственные колебания:
Если 2