Сделай Сам Свою Работу на 5

Некоторые сведения о постоянном электрическом токе

КАФЕДРА ФИЗИКИ

 

 

ФИЗИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ

«ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ»

для студентов специальностей 170600, 170300, 290300, 090200, 080100, 240400, 270500, 110200, 320700, 291000, 180400, 271200, 220200, 090300, 110300, 270200

 

 

Владикавказ, 2004


УДК 537(075)

ББК 22,33

Рецензент:доктор физико-математических наук,

профессор,заведующий кафедрой общей физики

Кабардино-Балкарского госуниверситета И. К. Азизов

Под редакцией проф. Созаева В. А.

Составители:

Доц. Агаев В. В. Доц. Чугуева З. И. Доц. Метревели С. Г. Доц. Старосельцева С. П. Доц. Сочилина И. Н. Доц. Фетисова В. М. Ст.преп. Касумов Ю. Н. Ст.преп. Айрапетова А. Т. Ст.преп. Трегуб А. И. Ст.преп. Яблочкина Г. И. Асс. Манукянц А. Р. Асс. Еналдиева О. Л. Асп. Обухова О. Э.

 

Учебное издание содержит описание 14 лабораторных работ по электричеству и магнетизму. Предназначено для студентов 1 курса инженерных специальностей СКГМИ

 

 

Рекомендовано РИСом СКГМИ

 

 

Ó Издательство «Терек» СКГМИ (ГТУ), 2004

Сдано в печать 25.08.04. Формат 60×84 . Объем 5,6 усл.п.л.

Тираж 500 экз. Заказ №

Подразделение оперативной полиграфии СКГМИ.
362021, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44.

 
 

Оглавление


Введение……………………………………………………………………
Лабораторная работа 2.1 Измерение сопротивлений мостом Уитстона…………….......................  
Лабораторная работа 2.2 Определение удельного сопротивления металлов………………………  
Лабораторная работа 2.3 Изучение зависимости сопротивления металлов от температуры…….  
Лабораторная работа 2.4 Определение сопротивления гальванометра методом шунтирования...  
Лабораторная работа 2.5 Определение термического эквивалента электрической энергии……...  
Лабораторная работа 2.6 Изучение термоэлектронной эмиссии……………………………………  
Лабораторная работа 2.7 Градуировка термопары…………………………………………………………  
Лабораторная работа 2.10 Определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли  
Лабораторная работа 2.11 Снятие петли гистерезиса ферромагнетика……………………………...  
Лабораторная работа 2.12 Определение индуктивности катушки (коэффициента самоиндукции)  
Лабораторная работа 2.17 Изучение закона полного тока………………………………………  
Лабораторная работа 2.18 Исследования затухающих колебаний в колебательном контуре……...  
Лабораторная работа 2.19 Электромагнитные колебания в колебательном контуре………………  
Лабораторная работа 2.20 Электронный осциллограф……………………………………………….  

Введение



 

Настоящий практикум знакомит студентов с основными электромагнитными явлениями и методами электрических измерений.

Так как выполнение лабораторных работ по электромагнетизму не связано во времени с лекционным курсом, в каждом описании лабораторной работы даны краткая теория, задачи и контрольные вопросы, предусматривающие необходимый минимум знаний студента для получения допуска к выполнению работы.

Подготовка к допуску, обработка результатов измерений и составление отчетов проводятся в часы самостоятельной работы студентов. Время, отведенное расписанием на занятия в лаборатории, используется студентами, в основном, на непосредственную, экспериментальную работу на установках.

В результате выполнения практикума студент должен научиться составлять простейшие электрические схемы, уметь определять основные характеристики электроизмерительных приборов, их цену деления и погрешности измерений.

Настоящее (третье) издание физического практикума переработано с учетом модернизации отдельных работ и предназначено для студентов 1-2 курсов инженерных специальностей.

 

 


Лабораторная работа 2.1

Измерение сопротивлений мостом Уитстона

 

Цель работы: ознакомление с классическим методом измерения

сопротивлений при помощи мостовой схемы и

измерение неизвестных сопротивлений.

Приборы и принадлежности: исследуемые сопротивления, магазин

сопротивлений, реохорд, гальванометр, источник

питания, ключ.

Некоторые сведения о постоянном электрическом токе

Электрическим токомназывается упорядоченное движение электрических зарядов.

Направлением электрического тока считается направление, в котором упорядоченно движутся положительные заряды. В металлах носителями тока являются свободные электроны; направление их движения в электрическом поле противоположно принятому направлению тока.

Силой токаназывается скалярная величина I, равная заряду, который за единицу времени переносится сквозь площадь поперечного сечения проводника

 

. (1)

Постояннымназывается электрический ток, сила, и направление которого сохраняются с течением времени неизменными. Для постоянного тока

, (2)

 

где q - заряд, переносимый сквозь поперечное сечение проводника за время t. Единицей силы тока в СИ служит ампер (А).

Плотностью тока называется векторная величина, модуль которой равен отношению силы тока I к площади поперечного сечения проводника:

 

. (3)

 

Плотность тока определяет ток, приходящийся на единицу поперечного сечения проводника. Вектор направлен вдоль тока.

Классическая электронная теория рассматривает электроны в металле как одноатомный идеальный газ, который заполняет кристаллическую решетку. В узлах решетки расположены малоподвижные ионы, с которыми при своем упорядоченном движении сталкиваются свободные электроны, чем и обусловлено сопротивление металлов.

Сопротивлениеметаллического проводника зависит от материала проводника, его геометрической формы и размеров, а также от температуры. Для однородного проводника длиной l и площадью поперечного сечения S сопротивление R равно:

 

, (4)

 

где ρ - удельное сопротивление проводника. В Международной системе единиц сопротивление измеряется в омах (Ом). Единицей удельного сопротивления в СИ служит Ом·м.

Удельным сопротивлениемназывается сопротивление проводника длиной 1м и площадью поперечного сечения 1м2.

Электродвижущая сила (ЭДС).Для поддержания постоянного тока в цепи на свободные заряды, помимо кулоновских сил, должен действовать еще какие-то иные, не электростатические силы. Эти силы носят название сторонних сил. Добавочное электрическое поле сторонних сил в цепи создается источниками электрической энергии (гальваническими элементами, аккумуляторами, генераторами и т.д.).

Электродвижущей силой ε, действующей на участке цепи, называется физическая величина, численно равная работе Аст, которую совершают сторонние силы при перемещении вдоль этого участка цепи единичного положительного заряда

 

. (5)

 

ЭДС в СИ измеряется в вольтах (В).

Напряжением или падением напряженияU1-2 на участке 1-2 (рис.1) называется физическая величина, численно равная полной работе, которая совершается кулоновскими и сторонними силами при перенесении вдоль участка цепи единичного положительного заряда

 


, (6)

 

где 1- φ2) - разность потенциалов, созданная полем кулоновских сил.

Закон Ома.Одним из основных законов постоянного тока является закон Ома: сила тока I в цепи прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению R цепи.

 

. (7)

 

Закон Ома можно представить в дифференциальной форме. Сопротивление однородного линейного проводника прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади его поперечного сечения S

 

, (8)

 

где ρ - удельное сопротивление. Подставляем (8) в (7)

 

, (9)

где - называется удельной электрической проводимостью. Т.к.

- напряженность электрического поля, а - плотность тока, то (9) можно записать в виде:

 

(10)

 

или в векторной форме:

 

- Закон Ома в дифференциальной форме.

Закон Ома для однородного участка цепи.Участок цепи называется однородным, если направленное движение носитель тока на этом участке обусловлено только действием на них электростатических сил, т.е. ε = 0 (рис.2)

Тогда из уравнения (6)

 

,

 

 

и закон Ома для однородного участка цепи принимает вид:

 

. (11)

 

Закон Ома для неоднородного участка цепи (обобщенный закон Ома в интегральной форме).Участок цепи называется неоднородным, если на этом участке действует не только кулоновские силы, но и сторонние (участок содержит ЭДС) (рис. 3).

Тогда на основании (6) и (7) можно записать закон Ома для неоднородного участка цепи:

 

. (12)

 

Закон Ома для замкнутой цепи. Если цепь замкнута (рис. 4), то φ1 = φ2 (т.е. φ1 - φ2 = 0) и закон Ома примет вид:

 

. (13)

 

Сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна ЭДС, действующей в цепи, и обратно пропорциональна сумме внешнего сопротивления цепи R и внутреннего сопротивления r источника тока.

I правило Кирхгофа:алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна нулю:

. (14)

Узлом называется точка, в которой сходится не менее трех проводников.

Токи считаются положительными, если они втекают в узел. Отрицательными считаются токи, отходящие от узла.

 



©2015- 2021 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.