Главная | Обратная связь

Основные теоретические сведения

Под электрическим током понимают упорядоченный перенос или направленное движение _____________________________. Электрический ток, сила и направление которого с течением времени не изменяются, называется ______________.

В отличие от __________________, _______________ электрический ток изменяется со временем по величине и направлению. Широкое распространение в электрических сетях получил переменный ток, изменяющийся по гармоническому закону:

(1)

Такой ток представляет собой вынужденные колебания в электрической цепи, происходящие с частотой w. совпадающей с частотой вынуждающей __________________________________.

Протекание переменного электрического тока по катушке вызывает появление в ней электродвижущей силы самоиндукции – Э.Д.С электромагнитной индукции, возникающей вследствие _______________ тока в электрической цепи. Явление возникновения такой Э.Д.С называется самоиндукцией.

Согласно закону Фарадея, Э.Д.С индукции прямо пропорциональна ____________________________ магнитного потока в замкнутом контуре:

ℰ_c= (2)

Если замкнутый контур имеет несколько витков, то этот закон можно записать в виде:

ℰ_c= (3)

где - потокосцепление - полный магнитный поток замкнутого контура, состоящего из N витков, обусловленный магнитным полем тока в самом контуре. Знак "- " введен в соответствиис правилом Ленца: при всяком изменении магнитного потока сквозь поверхность, охватывающую замкнутый проводящий контур, в нем возникает индукционный ток такого направления, что создаваемое им магнитное поле ___________________ изменению магнитного потока.

Цилиндрическая катушка с током, состоящая из большого числа витков проволоки называется _______________, для него магнитный поток пропорционален величине тока:

(4)

где – индуктивность контура – _________________ величина, определяемая потокосцеплением самоиндукции контура при протекании в нем электрического тока.

Учитывая, что потокосцепление соленоида , а индукция магнитного поля в нем , получим:

(5)

где N-количество витков соленоида,

S-площадь поперечного сечения соленоида ,

μ- относительная магнитная проницаемость среды внутри соленоида,

l-длина соленоида.

Из формулы (5) видно, что индуктивность соленоида __________ с увеличением числа витков, площади, магнитной проницаемости вещества, из которого изготовлен сердечник, помещенный внутрь, а увеличение длины соленоида приводит к _________________ индуктивности.

Единицей измерения магнитного потока и потокосцепления в СИ является __________.

Единицей измерения индуктивности в СИ является _________: - это индуктивность такого контура, в котором при силе токав 1________ возникает потокосцепление в 1________.

Подставляя в (3) , получим:

ℰ_c= (6)

Согласно правилу Ленца, ℰ_c (Э.Д.С-самоиндукции) противодействует изменению ______________________ в контуре, а индуктивность является мерой инертности контура по отношению к изменению ___________________.

№	Критерий оценки, %	Оценка
1	0т 91до 100	отлично
2	От 81 до 91	хорошо
3	От 71 до 81	удовлетворительно
4	От 0 до 71	неудовлетворительно
Блок содержит 18 подготовленных пропусков

 

Контрольные вопросы

Вопросы на «удовлетворительно»

1. Электрическим током называется...

2. Постоянным электрическим током называется...

3. Сила тока - это…

4. Переменным током называется...

5. Уравнение переменного тока, изменяющегося по гармоническому закону имеет вид…

6. Самоиндукцией называется...

7. Электромагнитной индукцией называется...

8. Электродвижущей силой электромагнитной индукции (Э.Д.С индукции) называется...

9. Электродвижущей силой самоиндукции (Э.Д.С самоиндукции) называется...

10. Единицей измерения электродвижущей силы электромагнитной индукции (Э.Д.С индукции) в СИ является...

11. Единицей измерения электродвижущей силы самоиндукции (Э.Д.С самоиндукции) в СИ является...

12. Индукцией магнитного поля (магнитной индукцией) называется...

13. Единицей измерения индукции магнитного поля (магнитной индукции) в СИ является...

14. Закон Фарадея для электромагнитной индукции имеет следующую формулировку: …

15. Формула, отражающая закон Фарадея для электромагнитной индукции имеет вид…

16. Магнитным потоком (потоком вектора магнитной индукции) называется...

17. Единицей измерения магнитного потока (потока вектора магнитной индукции) в СИ является...

18. Определяющая формула для магнитного потока (потока вектора магнитной индукции) имеет вид…

19. В соответствии с правилом Ленца: при всяком изменении магнитного потока сквозь поверхность, охватывающую замкнутый проводящий контур, в нем возникает индукционный ток такого направления…

20. Соленоидом называется...

21. Индуктивностью контура называется...

22. Единицей измерения индуктивности в СИ является...

23. Индуктивность катушки зависит от...

24. Если увеличить индуктивность в несколько раз при неизменной силе тока в контуре, то магнитный поток...

25. Если увеличить силу тока, протекающего в контуре при неизменной индуктивности в несколько раз, то магнитный поток...

26. Если увеличить магнитный поток пронизывающий замкнутый контур, то индуктивность этого контура...

27. Если увеличить силу протекающего тока через проводящий контур, то индуктивность этого контура...

28. Формула для определения индуктивности соленоида имеет вид…

29. Формула для определения индуктивности цилиндрической катушки, состоящей из большого числа витков имеет вид

30. Формула, отражающая закон Фарадея для самоиндукции имеет вид

31. Активным сопротивлением называется...

32. Электрическим сопротивлением называется...

33. Единицей измерения активного сопротивления в СИ является...

34. Реактивным индуктивным сопротивлением называется...

35. Единицей измерения реактивного индуктивного сопротивления в СИ является...

36. Полное электрическое сопротивление катушки индуктивности можно определить по формуле...

37. Индуктивное сопротивление можно определить, используя выражение...

Вопросы на «хорошо»

1. В чем заключается явление самоиндукции? Назовите причину возникновения этого явления.

2. Что называется реактивным (индуктивным) сопротивлением катушки? Назовите причину его возникновения.

3. Зависит ли индуктивность соленоида от силы протекающего в нем тока?

4. Поясните сущность метода измерения индуктивности катушки в данной работе.

5. Каков физический смысл относительной магнитной проницаемости?

6. Почему для косвенно определяемой величины – индуктивности возможно применение метода среднего значения для расчета погрешностей?

Вопросы на «отлично»

1. Разработайте идею метода определения относительной магнитной проницаемости среды на основе работы по определению индуктивности катушки.

2. Разработайте идею метода определения магнитной постоянной на основе работы по определению индуктивности катушки.

 

 

Библиографический список:

1. Электрорадиоизмерения. Практикум: учеб. Пособие для студ. сред. проф. образования / В. Ю. Шишмарев. – М.: Издательский центр "Академия", 2006. – 240 с.

2. Физика: Ч.I. Методические указания к выполнению лабораторных работ. - СПб. СЗПИ, 2000, -54 с.

3. Электричество и магнетизм: Лаб. практикум/ Под ред. Б. Ф. Шифрина / СПбГУАП. СПб., 2001. 73 с.

4. Методическая разработка «Оценка погрешностей при физических измерениях» / В.Ю.Волощенко, В.Г.Сапогин. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2004. - 31 с.

5. Физика: Методические указания к выполнению лабораторных работ: ч.II, “Электричество и магнетизм” – СПб.: СЗТУ, 2004 – 98 с.

6. Курс физики. Учеб. пособие для вузов / Т. И. Трофимова. – Изд. 9-е, перераб. и доп. – М.: Издательский центр "Академия", 2004. – 560 с.

7. Курс физики: Учеб. пособие для студ. Вузов / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. – 4-е изд., испр. – М.: Издательский центр "Академия", 2003. – 720 с.

8. Лабораторный практикум по электромагнетизму: учебное пособие/ Ю.В. Беховых, А.А. Лёвин, С.В. Макарычев, Е.Г. Сизов. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2007. 107 с.

 

 

Приложение

Основные физические постоянные (значения округленные)

Физическая величина	Обозначение	Числовые значения
Ускорение свободного падения	g	9,81 м/c2
Гравитационная постоянная	G	6,67 · 10-11 м3/(кг·с2)
Постоянная Авогадро	NA	6,02 · 1023 моль-1
Молярная газовая постоянная	R	8,31 Дж/(К·моль)
Постоянная Больцмана	k	1,38 · 10-23 Дж/К
Заряд электрона, протона	e	1,6 · 10-19 Кл
Масса электрона	me	9,11 · 10-31 кг
Масса протона	mp	1,67 · 10-27 кг
Постоянная Фарадея	F	9,65 · 104 Кл/(кг·моль)
Скорость света в вакууме	c	3 · 108 м/с
Постоянная Стефана-Больцмана	σ	5,67 · 10-8 Вт/(м2 · К4)
Постоянная Вина	b	2,9 · 10-3 м · К
Постоянная Планка	h	6,63 · 10-34 Дж·с
Молярный объем газа при нормальных условиях	Vm	22,4 · 10-3 м3
Электрическая постоянная	ε0	8,85·10-12 Ф/м
Магнитная постоянная	μ0	12,56·10-7 Гн/м

 

Удельное электрическое сопротивление веществ (мкОм·м)

Алюминий	0,028	Медь	0,017
Вольфрам	0,055	Никелин	0,39-0,45
Графит природный	3,5-63	Нихром	1,1
Железо	0,098	Олово	0,12
Золото	0,024	Свинец	0,205
Константан	0,48-0,52	Серебро	0,016

 

Относительная диэлектрическая проницаемость веществ (ε)

Бензин		Полиэтилен	2,2-2,4
Вода		Слюда
Воздух	1,0006	Стекло обыкновенное ----- кварцевое	6-10 3,2-3,5
Керосин	2,1
Масло трансформаторное	2,1-2,4	Текстолит	6,0-8,0
Бумага ----- конденсаторная	2,0-2,5 3,4-3,7	Фарфор	4,4-6,8
Шифер	6,0-10,0
Древесина	2,2-3,7	Эбонит
Органическое стекло	3,5-3,9	Электрокартон	2,5-4,0
Парафин	1,9-2,2	Янтарь	2,7-2,9

Температурный коэффициент удельного электрического сопротивления металлов и сплавов (^оС^-1)

Алюминий	0,0042	Нихром	0,0001
Вольфрам	0,0048	Олово	0,0044
Железо	0,0060	Свинец	0,0037
Золото	0,0040	Серебро	0,0040
Медь	0,0043	Сплав Вуда	0,0037
Никелин	0,0001	Сталь	0,0060

Работа выхода электронов (эВ)

Алюминий	4,25	Медь	4,40
Вольфрам	4,54	Никель	4,50
Германий	4,76	Олово	4,38
Железо	4,31	Платина	5,32
Индий	3,80	Свинец	4,00
Кремний	4,80	Серебро	4,30

Максимальная магнитная проницаемость (μ) некоторых ферромагнитных материалов

Кобальт		Сталь вольфрамовая
Никель		Сталь трансформаторная
Сплав железоникелевый		Железо

Основные и дополнительные единицы Международной системы единиц

Наименование величины	Наименование единицы	Обозначение единицы
Основные единицы
Длина	метр	м
Масса	килограмм	кг
Время	секунда	с
Сила электрического тока	ампер	А
Термодинамическая температура	кельвин	К
Сила света	кандела	кд
Количество вещества	моль	моль
Дополнительные единицы
Плоский угол	радиан	рад
Телесный угол	стерадиан	ср

Некоторые производные единицы СИ

Наименование величины	Наименование единицы	Обозначение единицы
Частота	герц	Гц (с-1)
Энергия, работа	джоуль	Дж
Мощность	ватт	Вт
Температура Кельвина	кельвин	К
Количество теплоты	джоуль	Дж
Теплоемкость	джоуль на кельвин	Дж/К
Электрический заряд (количество электричества)	кулон	Кл
Напряженность электрического поля	вольт на метр	В/м
Потенциал, напряжение, ЭДС	вольт	В
Момент электрического диполя	кулон-метр	Кл·м
Электрическая емкость	фарад	Ф
Сопротивление электрическое	ом	Ом
Удельное электрическое сопротивление	ом-метр	Ом·м
Удельная проводимость	сименс на метр	См/м
Магнитная индукция	тесла	Тл
Магнитный поток	вебер	Вб
Напряженность магнитного поля	ампер на метр	А/м
Индуктивность	генри	Гн
Магнитная постоянная	генри на метр	Гн/м
Магнитный момент	ампер-квадратный метр	А×м2
Намагниченность	ампер на метр	А/м

Приставки для образования кратных и дольных единиц

Приставки квадратных единиц	Отношение к основной единице	Обозначение русское	Приставки дольных единиц	Отношение к основной единице	Обозначение русское
экса	1018	Э	деци	10-1	д
пэта	1015	П	санти	10-2	с
тера	1012	Т	милли	10-3	м
гига	109	Г	микро	10-6	мк
мега	106	М	нано	10-9	н
кило	103	к	пико	10-12	п
гекто	102	г	фемто	10-15	ф
дека	101	да	атто	10-18	а