51530

Определить горизонтальную составляющую индукции магнитного поля Земли

Лабораторная работа

Физика

В этом случае к генератору подсоединяются последовательно только амперметр и магазин сопротивлений Rдоб. Установили на магазине сопротивлений какоелибо значение Rдоб например Rдоб = 3000 Ом и получите на экране осциллографа устойчивую картину изображенную на рис. Измерили величину =0 и определили разность фаз колебаний входного напряжения и напряжения на активном сопротивлении Rдоб φ=0 А=04 В. Δа=0049 кОм Rдоб=34 кОм ΔR=003 кОм χ2=356.

Русский

2014-02-12

532.5 KB

1 чел.

Цель работы:

– проверка закона Ома в RL-, RC- и RLC-цепях переменного тока;

– исследование сдвига фаз между током и напряжением в RL-, RC- и RLC-цепях переменного тока.

Приборы и принадлежности: 

Двухканальный осциллограф типа С1-137, генератор, вольтметр универсальный цифровой типа В7-35, магазин сопротивлений, катушка индуктивности, набор конденсаторов, соединительные провода.

Ход работы.

Задание1. Проверка закона Ома для участка цепи переменного тока, содержащего активное сопротивление.

  1.  

Установили переключатель К в положение 2, а кнопочный переключатель К4 – в нажатое положение. В этом случае к генератору подсоединяются последовательно только амперметр и магазин сопротивлений Rдоб. Установили на магазине сопротивлений какое-либо значение Rдоб, например, Rдоб = 3000 Ом и получите на экране осциллографа устойчивую картину, изображенную на рис.

  1.  Плавно изменяя частоту сигнала, подаваемого с генератора, установили   период  колебаний Т=80 мкс. Затем с помощью ручки “~” на передней панели генератора установили амплитуду напряжения U0 = 0.5 В.
  2.  Измерили величину =0 и определили разность фаз колебаний входного напряжения и напряжения на активном сопротивлении Rдоб φ=0, А=0,4 В.
  3.  С помощью амперметра измерили действующее значение силы тока в цепи I=0,871 мА, соответствующее амплитуде подаваемого напряжения U0. Полученную пару значений (I, U0) занесли в таблицу.
  4.  Повторили измерения силы тока I не менее десяти раз при значениях амплитуды  U0 = 1 В, 1.5 В и т.д. В результате получился набор пар соответствующих значений (Ii , U0 i), где i – номер опыта.

N

I,мА

U0, В

1

0,871

0,5

2

0,159

1

3

0,305

1,5

4

0,416

2

5

0,506

2,5

6

0,605

3

7

0,742

3,5

8

0,845

4

9

0,932

4,5

10

1,055

5

  1.  Согласно закону Ома для участка цепи величины U0 и I должны быть связаны линейной зависимостью: , где учтена связь между амплитудой колебаний тока в цепи  и действующим значением силы тока I: . Вводя обозначения , , , получаем линейную зависимость вида:

y=4,804x. a=4,804 кОм. Δа=0,049 кОм Rдоб=3,4 кОм ΔR=0,03 кОм  χ2=3,56.

Задание 2. Определение индуктивности и активного сопротивления катушки.

1. Для получения RL-цепи установили переключатель К в положение 1, кнопочный переключатель К4 – в нажатое положение. Установили на магазине сопротивлений какое-либо значение Rдоб, например, Rдоб = 2000 Ом и получили на экране осциллографа устойчивую картину, изображенную на рис. Затем установили период колебаний в пределах Т=80 мкс, амплитуду напряжения U0=5 В.

2. Измерили величину =14 мкс и нашли разность фаз =1,099 колебаний входного напряжения и напряжения на активном сопротивлении Rдоб.

3. С помощью амперметра измерили действующее значение силы тока в цепи I=0,807 мА, соответствующее амплитуде подаваемого напряжения U0 и активному сопротивлению Rдоб.

4. Из векторной диаграммы напряжений, соответствующей закону Ома для RL-цепи следуют формулы:

,   .

Используя результаты измерений, вычислим индуктивность L и активное сопротивление Rk катушки.

5. Повторим п.п. 2-4 при других значениях Rдоб и U0 и результаты измерений L и Rk усредним.

Задание 3. Исследование зависимости сдвига фаз между током и напряжением в RL-цепи переменного тока от активного сопротивления.

1. Установим переключатель К в положение 1, а кнопочный переключатель К4 – в нажатое положение. Затем установим на магазине сопротивлений Rдоб=1000 Ом и получим на экране осциллографа устойчивую картину. Период колебаний установим  Т=80 мкс, а амплитуду входного напряжения U0 =10 В.

2. Из закона Ома следует, что при изменении величины активного сопротивления цепи R в пределах от нуля до бесконечности сдвиг фаз между током и напряжением в RL-цепи изменяется в пределах . Так как активное сопротивление катушки , то  и, следовательно,  даже при  (или , где  – время запаздывания колебаний напряжения на сопротивлении Rдоб, по отношению к колебаниям напряжения U(t), подаваемого с генератора на RL-цепь). Используя магазин сопротивлений, подберем такое Rдоб=1 кОм, при котором  достигает максимального целочисленного значения из интервала (0, T/4), и занесем полученную пару значений (Rдоб , ) в таблицу.

3. Постепенно увеличивая величину сопротивления Rдоб, добъемся уменьшения  на 1 мкс. Соответствующие значения (Rдоб, ) занесем в таблицу.

4. Повторяйте измерения п. 3 до тех пор, пока  не достигнет значения 0,1Т=8 мкс.

В результате получится набор пар соответствующих значений (Rдоб i,), где i – номер опыта.

N

Δt,мкс

Rдоб, Ом

y

Δy

1

16

1

0,256

0,1

2

14

1,3

0,278

0,1

3

12

2

0,439

0,1

4

10

2,7

0,595

0,11

5

8

4

0,870

0,13

5. Закон Ома для RL-цепи предсказывает линейную зависимость между переменными  и x=Rдоб:

                                                        ,                   

где , . y=0.343x+0.032

Rк=0,09 кОм ΔRк=0,03 кОм  χ2=0,56.

Для каждой пары значений (Rдоб, ) рассчитаем величину y и отметим на координатной плоскости (x, y) все экспериментальные точки.

6. Располагая значениями , измеренными при различных , найдем наилучшие с точки зрения МНК значения постоянных  и  и оценим погрешность их определения  и . a=0.343 1/кОм Δа=0,019 1/кОм b=0.032 Ом Δb=0.046

7. Рассчитаем индуктивность и активное сопротивление катушки и оценим погрешности их определения. L=37,1 мГн, ΔL=2,7 мГн.

8*. Вычислите величину  и сделайте вывод о соответствии экспериментальных данных линейной зависимости (2).

Пусть угол β теперь будет равен β=5°. Рассмотрим более общую ситуацию. ΔI=7,8 мА.

N

α1,°

α2,°

I,мА

y

1

13

0

7,8

0,256

2

21

352

15,6

0,278

3

30

343

23,4

0,439

4

40

340

31,2

0,595

5

48

326

39

0,870

6

55

315

46,8

0,192

7

60

307

54,6

1,509

8

64

300

62,4

1,880

9

67

297

70,2

2,143

10

69

295

78

2,354

y=-24*10-7*I3+4,614*10-4*I2+0.009*I. Br=4,44*10-5 Тл.

Вывод. Научились определять горизонтальную составляющую индукции магнитного поля Земли, изучили принцип суперпозиции магнитных полей.

PAGE  5


EMBED PBrush  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68958. Узагальнені класи. Приклад використання двох узагальнених типів даних 62 KB
  Окрім узагальнених функцій можна визначити узагальнені класи. При цьому створюється клас, в якому визначені всі алгоритми, проте фактичний тип даних задається як параметр при створенні обєкту. Узагальнені класи виявляються корисними, якщо логіка класу не залежить від типу даних.
68959. Обробка виняткових ситуацій 57 KB
  Механізм обробки виняткових ситуацій в мові C++ заснований на трьох ключових словах: try, catch і throw. Фрагменти програми, що підлягають контролю, містять блок try. Якщо в ході виконання програми в блоці try виникає виняткова ситуація (тобто помилка), вона генерується...
68960. Генерація виняткових ситуації 56 KB
  Якщо виникає необхідність повторно порушити виняткову ситуацію усередині її обробника, можна виконати оператора throw, не указуючи тип виняткової ситуації. В цьому випадку операторові try/catch передається поточна виняткова ситуація. Таким чином для однієї і тієї ж виняткової ситуації...
68961. Перехоплення класів виняткових ситуацій 34.5 KB
  Виняткова ситуація може мати будь-який тип, зокрема бути об’єктом класу, визначеного користувачем. У практичних застосуваннях виняткові ситуації, визначені користувачем, зустрічаються частіше, ніж вбудовані. Можливо, це відбувається тому, що програмісти прагнуть якомога точніше визначати класи виняткових...
68962. Обробка похідних виняткових ситуацій 23 KB
  Якщо виняткові ситуації описуються за допомогою базового і похідних класів, при роботі з операторами catch слідує проявлять максимальну обережність, оскільки оператор catch, відповідний базовому класу, одночасно відповідає всім похідним класам.
68963. Файли. Робота з файлами 48.5 KB
  Загальні поняття про потік Відкриття та закриття потоку Функції для роботи з файлами Двійковий режим обміну з файлами Загальні поняття про потік На рівні потокового вводу виводу обмін даними виконується побайтно. Для файлів на диску за одне звертання до пристрою виконується читання або запис фіксованої порції даних.
68964. Препроцесор та коментарії 48.5 KB
  Директиви препроцесора зазвичай використовуються для полегшення внесення змін в початкові програми і для полегшення їх компіляції в різних середовищах виконання. Розташовані в початковому файлі директиви примушують препроцесор виконувати конкретні дії.
68965. Потоковий ввід-вивід 48 KB
  Потоки cin і cout є класовими об’єктами, визначуваними і створюваними за допомогою заголовного файлу iostream.h. Як об’єкти cin і cout підтримують різні оператори і операції. З даного уроку ви дізнаєтеся, як розширити можливості введення і висновку, використовуючи функції...