Лабораторные работы по физике: Электричество - файл ?7.doc

Лабораторные работы по физике: Электричество
скачать (2947.9 kb.)
Доступные файлы (24):
? 3.doc111kb.03.05.2011 14:26скачать
? 4.doc66kb.03.05.2011 14:27скачать
? 5.DOC77kb.03.05.2011 14:27скачать
?-1.doc222kb.11.10.2003 14:51скачать
?-14.doc78kb.03.05.2011 14:26скачать
?-2.doc1435kb.25.02.2004 10:10скачать
?-7.doc3547kb.03.05.2011 14:26скачать
?-8 (?.410).doc1183kb.25.05.2004 11:28скачать
?-8.doc2195kb.03.05.2011 14:25скачать
?2.doc559kb.06.03.2007 11:58скачать
?3.doc89kb.06.03.2007 11:58скачать
?7.doc616kb.06.03.2007 11:58скачать
?? ?????? ?-7.doc749kb.03.05.2011 14:25скачать
??? ?-42.doc113kb.03.05.2011 14:25скачать
??? ??? 12.doc31kb.06.03.2007 11:58скачать
??? ?????? ?-2.doc76kb.15.11.2004 12:21скачать
??? ?????? ?-3.doc119kb.23.12.2004 00:47скачать
??? ?????? ?-4.doc67kb.06.04.2004 12:28скачать
??? ?????? ?-5.doc68kb.03.05.2011 14:24скачать
??? ?????? ?-6.doc72kb.22.12.2004 12:53скачать
??? ?????? ?-7.doc86kb.03.05.2011 14:24скачать
??? ?????? ?-8(1).doc89kb.03.05.2011 14:24скачать
??? ?????? ?-8.doc47kb.26.11.2004 11:31скачать
???????????? ?????? ?-1.doc155kb.03.05.2011 14:25скачать

?7.doc

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. У
    становили 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 ?=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. ?а=0,049 кОм Rдоб=3,4 кОм ?R=0,03 кОм ?2=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. L=0.046 Гн. Rk=2 кОм.

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

?t,мкс

Rдоб, Ом

y

?y

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 ?Rк=0,03 кОм ?2=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 ?а=0,019 1/кОм b=0.032 Ом ?b=0.046

7. Рассчитаем индуктивность и активное сопротивление катушки и оценим погрешности их определения. L=37,1 мГн, ?L=2,7 мГн.

8*. Вычислим величину =0,56


N

?t,мкс

Rдоб, кОМ

y

1

16

1

0,256

2

14

1,3

0,278

3

12

2

0,439

4

10

2,7

0,595

5

8

4

0,870


y=0,343*x+0.032.
Задание 4. Исследование зависимости сдвига фаз между током и напряжением в RС-цепи переменного тока от активного сопротивления

1. Для получения RC-цепи установим переключатель К в положение 2, кнопочный переключатель К4 - в отжатое положение. С помощью кнопочных переключателей К1, К2 и К3 установите значение емкости С=1200 пФ. Затем установим на магазине сопротивлений значение Rдоб 1000 Ом и получим на экране осциллографа устойчивую картину.

2. Установим период колебаний Т=80мкс и амплитуду напряжения, подаваемого на RC-цепь,U0=5 В.

3. С помощью магазина сопротивлений подберем такое значение Rдоб, при котором равняется максимальному целому числу из интервала (0, T/4), где – время запаздывания колебаний напряжения U(t), подаваемого с генератора на RC-цепь, по отношению к колебаниям напряжения на сопротивлении Rдоб. Найденные значения (Rдоб, ) занесем в таблицу.

4. Постепенно увеличивая величину сопротивления Rдоб, добились уменьшения на 2мкс. Соответствующие значения (Rдоб, ) занесем в таблицу.

5. Повторим измерения п. 4 до тех пор, пока не достигнет значения 0,1Т. В результате получится набор пар соответствующих значений (Rдоб i,), где i – номер опыта.

6. Закон Ома для RC-цепи предсказывает линейную зависимость между переменными и x=Rдоб: , где .

Для каждой пары значений (Rдоб, ) рассчитаем величину y и отметим на координатной плоскости (x, y) все экспериментальные точки.

y=0.215x.

N

?t,мкс

Rдоб, кОМ

y

1

16

1

0,325

2

14

2

0,510

3

12

3

0,721

4

10

4,7

1

5

8

6,7

1,376


7. Располагая значениями , измеренными при различных значениях , найдем наилучшее с точки зрения МНК значение постоянной и погрешность ее определения .

а=0,215 мкс/кОм ?а=0,0095 мкс/кОм.

8. Рассчитайте емкость цепи C и оцените погрешность ее определения.



С=2,74 нФ. ?С=018нФ.

9*. Вычислим величину =0,56.
Задание 5. Исследование зависимости силы тока в RC-цепи от емкости.

1. Установим переключатель К в положение 2, кнопочные переключатели К1, К2, К3, К4 – в отжатое положение. В этом случае емкость RC-цепи будет равна C1. Затем установим на магазине сопротивлений значение Rдоб = 1000 Ом.

2. Установим период колебаний Т такой же, как и в задании 4, и амплитуду входного напряжения в пределах U0 = 5 В. Измерим действующее значение силы тока в цепи I.

3. Повторим измерения силы тока в цепи I при всех возможных значениях емкости С. В результате получится набор пар соответствующих значений (Сi, Ii), где i – номер опыта.


N

С,нФ

I, мА

y

?y

1

4

0,171

0,048

0,001

2

6

0,433

0,123

0,0024

3

7

0,492

0,141

0,0028

4

9

0,276

0,078

0,0016

5

11

0,339

0,096

0,0019

6

13

0,277

0,079

0,0016

7

16

0,636

0,183

0,0035


4. Закон Ома для RC-цепи предсказывает линейную зависимость между переменными и x=C:

,

где .

y = 0.010 * x.

Для каждой пары значений (C, I) рассчитали величину y и отметили на координатной плоскости



(x, y) все экспериментальные точки.

5. Используя результаты измерений I при различных значениях C, вычислим наилучшее с точки зрения МНК значение постоянной и погрешность ее определения .

а=0.01 1/мкс ?а=0.0017 1/мкс.

6. Рассчитаем период колебаний T и оценим погрешность его определения.

T = 599.52 мкс ?Т = 96.33 мкс.

7*. Вычислите величину = 28.41.
Задание 6. Проверка закона Ома в RCL-цепи переменного тока.

1. Установим переключатель К в положение 1, кнопочный переключатель К4 – в отжатое положение. Затем установим такое же значение емкости цепи C, как и в задании 4, и сопротивление магазина Rдоб=4 кОм.

2. Установим период колебаний Т=80 мкс и амплитуду напряжения, подаваемого на RCL-цепь, U0 = 5 В. Затем измерим действующее значение силы тока в цепи I.

I=0.641 мА.

3. Измерим величину =8 мкс. Отстают.

Вывод.

проверили закон Ома в RL-, RC- и RLC-цепях переменного тока; исследовали сдвиг фаз между током и напряжением в RL-, RC- и RLC-цепях переменного тока.





Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации