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

68742. Задачи, функции и основные документы ЮН ВТО (Всемирной туристской организации) 14.52 KB
  Всемирная туристская организация (World Tourism Organization, WТО) была основана в 1975 г. в качестве преемника Международного союза официальных туристских организаций. 1925 международный конгресс официальный туристских ассоциаций в Гааге. После 2 Мировой войны междун. Союз официальных туристских организаций.
68743. Литье в песчаные формы 57.5 KB
  В настоящее время литьем в песчаные формы изготавливается около 80 всех отливок по массе Технологический процесс производства отливок в данном способе литья разнообразен по уровню механизации особенно при изготовлении литейных форм и стержней начиная от ручного труда и кончая...
68745. Англійська мова: Навчально-методичний посібник 916 KB
  У відповідності до навчальної програми дисципліни “Іноземна мова” на ІІ етапі навчання студенти мають опрацювати самостійно літературу за фахом в обсязі 45 тис. друкованих знаків. Систематичність цієї роботи як компонента навчального процесу перебуває під постійним контролем викладача.
68748. АНГЛІЙСЬКА МОВА: ЗБІРКА ЗАВДАНЬ ТА РОЗДАТКОВИХ КАРТОК 37.97 MB
  Приоритети роботи за даною навчально-методичною збіркою: автентичні взірці мовлення, потреби професійного спілкування, розвиток особистостей студентів, їх висока вмотивованість, осмислення індивідуальних способів навчальної роботи, розуміння шляхів подоляння особистих комунікативних вад...
68749. ЗБІРКА ЗАВДАНЬ ТА РОЗДАТКОВИХ КАРТОК: АНГЛІЙСЬКА МОВА 29.06 MB
  Ці матеріали складено у відповідності до програми навчальної дисципліни «Іноземна мова», зокрема, частини, що стосується ІІ етапу навчання у групах поглибленого вивчення англійської мови. Дана навчально - методична праця призначена для студентів і є допоміжною літературою для конкретизації кожного заняття...