Geum.ru

Электричество и магнетизм

Методическое пособие - Физика

Другие методички по предмету Физика

°тяжения 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(?t+?),

где I0 - амплитудное значение тока, ? - начальная фаза и ? -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 ?t,(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/?L. Роль сопротивления в этом случае играет величина XL=?L, которую называют индуктивным сопротивлением. Ток через индуктивность отстаёт по фазе от приложенного напряжения на ?/2.

Если участок цепи состоит из соединённых последовательно активного сопротивления R и индуктивности L , то ток

, (4)

где (5)

?-сдвиг фаз между током и напряжением, и tg ?= ?L/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/?c (9)

называется ёмкостным сопротивлением. Как видно из (7), ток через ёмкость опережает напряжение на ?/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 измеря?/p>