 |
|
Обработка результатов измерений
1. По формулам (7) и (11) рассчитайте сопротивление катушек постоянному и переменному току для каждого из опытов, результаты занесите в соответствующие таблицы.
2. Рассчитайте индуктивность катушки для каждого из опытов, используя формулу (10), результаты занесите в соответствующие таблицы.
3. Рассчитайте средние значения индуктивностей для катушек с числом витков 2400, 1200 без сердечника, 1200 с сердечником. Результаты занесите в соответствующие таблицы.
4. Рассчитайте абсолютную и относительную погрешности определения индуктивности, используя метод среднего значения.
5. По величине индуктивности катушки с сердечником и без него определите относительную магнитную проницаемость сердечника.
6. Сделайте выводы о влиянии числа витков и внесения сердечника на величину индуктивности.
Контрольные вопросы
1. Какой ток называется постоянным? Переменным?
2. В чем заключается явление самоиндукции? Назовите причину возникновения этого явления.
3. Что называется активным сопротивлением? Назовите причину его возникновения.
4. Что называется реактивным (индуктивным) сопротивлением катушки? Назовите причину его возникновения.
5. Почему в цепи постоянного тока катушка обладает только активным сопротивлением?
6. Что называют индуктивностью контура? В каких единицах она измеряется?
7. Что называется соленоидом, какими параметрами определяется его индуктивность?
8. Зависит ли индуктивность соленоида от силы протекающего в нем тока?
9. Поясните сущность метода измерения индуктивности катушки в данной работе.
10. Каков физический смысл относительной магнитной проницаемости?
11. Почему для косвенно определяемой величины – индуктивности возможно применение метода среднего значения для расчета погрешностей?
Приложения
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 |
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.