Laboratóriumi munka № - lacia a
Laboratóriumi munka № 5.28k
A mágneses mező egy rövid mágnesszelep tengelyén
A munka célja. hogy megismerkedjen a mágneses mágneses mező indukciójának mérésére szolgáló ballisztikus módszerrel.
A munka a számítógépen történik.
Rövid elméleti információ
1. A ballisztikai módszer a mágneses indukció mérésére.
A B értékének mérési módja az elektromágneses indukció (EMR) jelenségén alapul. A mágneses térben egy kis, több fordulatú tekercset helyezünk, amelynek áramkörébe bekapcsoljuk a ballisztikus galvanométert. Ezután a mágneses mező bármilyen változása esetén a tekercs fluxus kapcsolata megváltozik, és egy indukciós áram jelenik meg a tekercs áramkörben. A galvanométeren áthaladó töltés nagysága arányos a fluxus kapcsolódásának változásával:
A kötés függ a tekercs fordulatszámától és a mágneses fluxus felületétől:
A mágneses indukció ismeretlen irányával az induktivitást úgy kell megválasztani, hogy a fluxus kapcsolódás, és ennek következtében a galvanométer leolvasása maximális legyen.
Ha az indukció iránya meghatározásra kerül és a tekercs méretei elég kicsiek ahhoz, hogy a tekercsben lévő mező homogénnek tekinthető, akkor a (2) kifejezés a következő formában írható:
ahol N a tekercs fordulatszámai; S egy forradalom területe.
Ha a mező ki van kapcsolva, a fluxus kapcsolás változása egyenlő, ha a mező iránya megfordult.
A ballisztikus galvanométer olyan elektromos mérőműszer, amely a mozgó keret hosszú idejű természetes rezgéseinek köszönhetően a töltés nagyságának mérésére szolgál, rövid elektromos impulzusoknál.
Ha az áramlási összekapcsolás megváltoztatásának ideje sokkal kisebb, mint a galvanométer keret természetes ingadozása, akkor a lánc töltése arányos a ballisztikus galvanométerrel:
ahol Cq egy ballisztikus galvanométer érzékenysége, [Cn / div]; - galvanométer, [ügyek] építéséhez.
Amikor a mágneses mező iránya megfordul, a (4), (3) és (1) kombinálva a mágneses indukcióra kifejtjük a kifejezést:
Így a mágneses mező különböző pontjain egy kis többfordulatú tekercs elhelyezésével a mágneses indukció értékét ezeken a pontokon a ballisztikus galvanométer jelzései alapján határozhatjuk meg.
2. Mágneses mező egy rövid mágnesszelep tengelyén.
A mágnesszelep dx hosszúságának egy kis szakaszát kirajzoljuk, amelyen az áram erővel áramlik (1. ábra), és használja a mágneses indukció kifejezését a körfolyó tengelyén:
És a (6) beillesztése 0-ról L-re, és az 1 és az 2 szögekhez. a mágneses indukcióra a mágnesszelep tengelyén expresszálunk:
ahol I a mágnesszelep áramló elektromos áramerőssége; n a tekercselési sűrűség (a szolenoid egység hossza közötti fordulatok száma).
,
A munka teljesítményének sorrendje
A laboratóriumi telepítés rövid mágnestekercs, amelynek tengelye mentén egy kis mérőtekercs van a ballisztikus galvanométer körbe.
A mérőtekercs pozícióját az x koordinátával határozzuk meg, a mágnesszelep közepétől mérve. Ebben a laboratóriumban a fluxus kapcsolódás megváltoztatását a mágnestekén átáramló áram kommutációjával (irányváltoztatással) végezzük.
1. Az "Aktuális erő" párbeszédpanelen állítsa be az aktuális értéket
(a tanár irányában = 0,05, 0,1, 0,15, 0,2 A).
2. Állítsa az x = 0 értéket a Koordinátor X párbeszédpanelen.
3. Aktiválja a kapcsolót az egérrel a diagramon.
4. Vegye figyelembe a galvanométer indikátor maximális elutasítását. Írja be az x és a értékeket a táblázatban. Ismételje meg a lépéseket 2, 3, 4, az X koordináta értékének módosítása (ajánlott értékek: 3, 5, 7, 9, 10, 11, 13, 15, 17, 20 cm).
5. Számolja ki a Vexp mágneses indukció értékét. az (5) képlet szerint, ahol R = Rr. S = d 2/4. Az eredményeket az 1. táblázat tartalmazza.
a mágnesszelep D = 20 cm átmérője;
a mágnesszelep hossza L = 20 cm;
tekercssűrűség n = 210 3 W / m.
A mérőtekercs és a ballisztikus galvanométer paraméterei:
átmérő d = 1 cm, az N = 300 év közötti fordulatok száma.
a galvanométer ellenállása Rg = 20 Ohm,
a galvanométer érzékenysége Cq = 9,510 -9 sejt / div.
6. Építsünk egy diagramot a Bethor = B (x) elméleti függőség grafikonjáról a (7) képlet segítségével a Bethor értékek kiszámításához. és írja le őket egy asztalra.
A mágneses indukció kísérleti értékeit alkalmazzuk a grafikonra. Hasonlítsa össze a függőségeket, és vonja le a következtetést.
1. táblázat
Tesztes kérdések
1. A Bio-Savar-törvény és a mágneses mező szuperpozíciója.
2. Mágneses mező a köráram tengelyén.
3. A mágneses mező számítása egy rövid mágnesszelep tengelyén.
4. Ballisztikai módszer a mágneses indukció mérésére.
5. Ballisztikus galvanométer érzékenysége, mágneses indukció kiszámítása laboratóriumi munkában.
Laboratóriumi munka № 5.29k
A kondenzátor működésének modellezése
az elektromos áramkörben
A munka célja. a kondenzátor működését egy elektromos áramkörben egy instabil állapotban tanulmányozni; kísérletesen meghatározza az RC-áramkör állandóját és a kondenzátor kapacitását.
A munka a számítógépen történik.
Rövid elméleti információ
Az R C-láncok az elektromos áramkör széles körben elosztott kapcsolata. Lássuk a feszültségváltozás törvényét a kondenzátoron, amikor az áramkör zárva van, azaz egy instabil helyzetben. Hagyja az E0 EMF forrást R áramerősségű és C kapacitású áramkörbe (1. ábra).
Kirchhoff második szabályával írhatunk
ahol UR és UC az R ellenállás és a C kondenzátor közötti feszültség. Az (1) egyenlet a formában újraírható
ahol q a töltés a kondenzátor lemezeken.
A (2) egyenlet oldata formában van
Figyelembe véve, hogy az Uc = q / C kondenzátor feszültsége végül is
Ez a funkció leírja a feszültség emelkedését a kondenzátoron az EMF forrás csatlakoztatása után. Az Uc feszültség emelkedési sebességét a mennyiség határozza meg
amelyet az RC lánc időállandójának nevezünk, és amelynek időbeli dimenziója van. A (2) függvény (3) grafikonját két érték esetén a 2. ábrán mutatjuk be.
A időállandó kísérleti meghatározásához a (3) egyenletet a következő formában ábrázoljuk
Figyelembe vesszük a kifejezés (5) logaritmusát, megkapjuk
A függvény (6) grafikonja, amely egy lineáris kapcsolat, a 3. ábrán látható. A függvénynek (6) megfelelő egyenes metszéspontján az idő tengelyével meghatározható az időállandó :
ahol t0 a t tengellyel metszéspontnak megfelelő időérték.
A munka teljesítményének sorrendje
1. A "Kapacitás feszültség kiszámítása" párbeszédablakban válassza ki az R áramkör ellenállását és a forrásnak az EMF-értékét 0.
2. Keresse meg az Uc kondenzátoron az idő függvényében lévő feszültség grafikonját (a "Rajzolás" gomb), és válassza ki a megfelelő időintervallumot .
3. Minőségileg vizsgálni az Uc feszültség függését az R áram ellenállásának különböző értékeire.
4. Minőségi szempontból az Uc feszültség függésének jellege időben történő vizsgálata a r forrás belső ellenállásának különböző értékeihez, a záráshoz.
5. Határozza meg az Uc = f (t) függvény grafikonja alapján az R1 lánc ellenállásának egyik értékét r = 0, az Uc legalább 5 értékét különböző t időértékek esetén, az adatokat az 1. táblázatban kell megadni.
6. Ismételje meg az 5. lépést a másik két R értékre, és jegyezze fel a mérési eredményeket az 1. táblázatban.
7. A táblázatban foglaljuk össze az ln (0-Uc) versus t időpontot minden egyes R ellenállásra; győződjön meg róla, hogy a függőségek lineárisak.
8. A grafikonokból a (7) és a (4) képlet segítségével számítsuk ki az R1 értékét az R1-re. R2. R3 és Ci.
9. Határozza meg a nem reprodukálható mérések módszerével meghatározott kondenzátor átlagos kapacitív értékét.
1. táblázat