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

64449. ЗАПОБІГАННЯ СХОДУ З РЕЙОК СПЕЦІАЛЬНОГО РУХОМОГО СКЛАДУ ШЛЯХОМ СТВОРЕННЯ КОМПЛЕКСНОЇ СИСТЕМИ ПРОТИДІЇ 262 KB
  Досягнення поставленої мети вимагає вирішення таких завдань: аналіз наукових публікацій у галузі динаміки залізничних екіпажів і моделювання взаємодії колеса з рейкою; математичне моделювання взаємодії колеса та рейки за умови рівноваги візка...
64450. Діагностика та ендоскопічне лікування туберкульозу трахеї та бронхів 186.5 KB
  Підвищення ефективності лікування хворих на туберкульоз у тому числі з із туберкульозним ураженням ураженням трахеї та бронхів залишається актуальним питанням фтизіатрії і пульмонології.
64451. Підвищення ефективності робочих процесів екскаваторів поздовжнього копання в складних ґрунтових умовах 305.5 KB
  Причиною цього є складність розробки вязких липких суглинистих та глинистих ґрунтів в літній час а також ґрунтів що частково промерзли в зимовий неможливість очищення робочих органів екскаваторів від налиплого та намерзлого ґрунту повторне перенесення його в розроблені виїмки.
64452. Підвищення ефективності експлуатації відцентрових насосів у системі водопостачання житлово-комунального господарства 2.55 MB
  Частка енергії що споживається приводом насоса за різними джерелами оцінюється від 18 до 22 усієї електроенергії що використовується в господарстві країни. Зменшення енергоспоживання окремого насоса при забезпеченні ним певних значень напору і витрати досягається за рахунок підвищення ККД.
64453. АНТИКРИЗОВА ПОЛІТИКА БАНКІВСЬКОГО СЕКТОРУ КРАЇН ЦЕНТРАЛЬНОЇ ТА СХІДНОЇ ЄВРОПИ 292 KB
  Слабка фінансова система значна зовнішня заборгованість виражена в іноземній валюті недосконалий нагляд та втручання держави в розподіл та оцінку кредитів підсилюють ризики банківських систем таких країн зіштовхнутися з кризами.
64454. МЕТОДИЧНІ ЗАСАДИ МОНІТОРИНГУ ЯКОСТІ ФАХОВОЇ ПІДГОТОВКИ МАЙБУТНІХ УЧИТЕЛІВ ТРУДОВОГО НАВЧАННЯ 219 KB
  Одним із завдань України щодо інтеграції у європейський освітній простір є потреба у суспільно визнаній оцінці якості освіти. Аналіз науковометодичної літератури показав що з огляду на започатковані процеси реформування активізувалися...
64455. МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ ТА ОБЧИСЛЮВАЛЬНІ МЕТОДИ РІШЕННЯ ОДНОГО КЛАСУ ЗАДАЧ ДИФРАКЦІЇ ПЛОСКИХ ЛІНІЙНО ПОЛЯРИЗОВАНИХ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ 1.71 MB
  Явище дифракції плоских лінійно поляризованих електромагнітних хвиль на періодичних гратках широко використовується в техніці зокрема для створення частотних і поляризаційних фільтрів антен діаграмообразуючих пристроїв генераторів дифракційного...
64456. НАУКОВО-ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЛАЗЕРНИХ І ГІБРИДНИХ ПРОЦЕСІВ НАПЛАВЛЕННЯ ТА МОДИФІКАЦІЇ ПОВЕРХОНЬ МЕТАЛЕВИХ ВИРОБІВ 3.93 MB
  Саме до них належать нові гібридні технології спрямовані на розширення можливостей лазерної обробки за рахунок спільного використання лазерного випромінювання з іншими джерелами теплової енергії електричною дугою струменем плазми високочастотним...
64457. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ РАЦІОНАЛЬНОГО ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ ШЛЯХОМ ЗМІНИ КАДРОВОЇ ПОЛІТИКИ СУДНОПЛАВНИХ КОМПАНІЙ УКРАЇНИ 224 KB
  За умови використання сучасних інноваційних підходів у відновлені судноплавної галузі і як результат у зміні кадрової політики судноплавних компаній України стане можливим використання українського флоту збудованого з використанням екологічно безпечних технологій та залучення морських...