Наблюдение действия магнитного поля на ток

Лабораторная работа № 1

Наблюдение действия магнитного поля на ток

Цель работы: убедиться в том, что однородное магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие.

Оборудование: катушка-моток, штатив, источник постоянного тока, реостат, ключ, соединительные провода, магнит дугообразный или полосовой.

Примечание. Перед работой убедитесь, что движок реостата установлен на максимальное сопротивление.

 

Тренировочные задания и вопросы

1. В 1820 г. Х. Эрстед обнаружил действие электрического тока на _____
2. В 1820 г. А. Ампер установил, что два параллельных проводника с током _____
3. Магнитное поле может быть создано:  а) _____   б) _____   в) _____
4. Что является основной характеристикой магнитного поля? В каких единицах в системе СИ измеряется?
5. За направление вектора магнитной индукции В в том месте, где расположена рамка с током, принимают _____
6. В чем состоит особенность линий магнитной индукции?
7. Правило буравчика позволяет _____
8. Формула силы Ампера имеет вид:   F= _____
9. Сформулируйте правило левой руки.
10. Максимальный вращающийся момент М, действующий на рамку с током со стороны магнитного поля, зависит от _____

 

Ход работы

1. Соберите цепь по рисунку, подвесив на гибких проводах

катушку-моток.

2. Расположите дугообразный магнит под некоторым острым

углом α(например 45°) к плоскости катушки-мотка и, замыкая ключ, пронаблюдайте движение катушки-мотка.

3. Повторите опыт, изменив сначала полюсы магнита, а затем направление электрического тока.
4. Зарисуйте катушку-моток и магнит, указав направление магнитного поля, направление электрического тока и характер движения катушки-мотка..
5. Объясните поведение катушки-мотка с током в однородном магнитном поле.
6. Расположите дугообразный магнит в плоскости катушки-мотка (α=0°). Повторите действия, указанные в пунктах 2-5.
7. Расположите дугообразный магнит перпендикулярно плоскости катушки-мотка (α=90°). Повторите действия, указанные в пунктах 2-5.

Вывод: _____

 

Дополнительное задание 

1. Изменяя силу тока реостатом, пронаблюдайте, изменяется ли характер движения катушки-мотка с током в магнитном поле?

 

Рис. 1

Лабораторная работа № 2

Изучение явления электромагнитной индукции

Цель работы: изучить явление электромагнитной индукции, проверить правило Ленца.

Оборудование: миллиамперметр, источник питания, катушки с сердечниками, магнит дугообразный или полосовой, реостат, ключ, соединительные провода, магнитная стрелка.

 

Тренировочные задания и вопросы

1. 28 августа 1831 г. М. Фарадей _____
2. В чем заключается явление электромагнитной индукции?
3. Магнитным потоком Ф через поверхность площадью S называют _____
4. В каких единицах в системе СИ измеряются

а) индукция магнитного поля [B]= _____

б) магнитный поток [Ф]= _____

5.  Правило Ленца позволяет  определить _____

6.  Запишите формулу закона  электромагнитной индукции.

7.  В чем заключается физический  смысл закона электромагнитной  индукции?

8.  Почему открытие явления  электромагнитной индукции относят  к разряду величайших открытий  в области физики?

 

Ход работы

1. Подключите катушку к зажимам миллиамперметра..
2. Выполните следующие действия:

а) введите северный (N) полюс магнита в катушку;

б) остановите магнит на несколько  секунд;

в) удалите магнит из катушки (модуль скорости движения магнита приблизительно одинаков).

3.  Запишите, возникал ли в  катушке индукционный ток и каковы его особенности в каждом случае:   а) _____     б) _____     в) _____

4.  Повторите действия пункта 2 с южным(S) полюсом магнита и сделайте соответствующие выводы:   а) _____     б) _____     в) _____

5.  Сформулируйте, при каком  условии в катушке возникал индукционный ток.

6.  Объясните различие в направлении  индукционного тока с точки  зрения правила Ленца

7.  Зарисуйте схему опыта.

8.  Начертите схему, состоящую  из источника тока, двух катушек  на общем сердечнике, ключа, реостата  и миллиамперметра ( первую катушку соедините с миллиамперметром, вторую катушку через реостат соедините с источником тока).

9.  Соберите электрическую цепь  по данной  схеме.

10. Замыкая и размыкая ключ, проверьте,  возникает ли в первой катушке  индукционный ток.

11. Проверьте выполнение правила Ленца.

12. Проверьте, возникает ли индукционный  ток при изменении силы тока  реостата.

 

Вывод:

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа № 3

Определение ускорения свободного падения при помощи маятника

Цель работы: вычислить ускорение свободного падения и оценить точность полученного результата.

Оборудование: часы с секундной стрелкой, измерительная лента, шарик с отверстием, нить, штатив с муфтой и кольцом.

 

Тренировочные задания и вопросы 

1. Свободными колебаниями называются _____
2. При каких условиях нитяной маятник можно считать математическим?
3. Период колебаний – это _____
4. В каких единицах в системе СИ измеряются:

а) период [T]= _____

б) частота [ν]= _____

в) циклическая частота[ω]= _____

г) фаза колебаний[ϕ]= _____

5.  Запишите формулу периода колебаний математического маятника, полученную Г. Гюйгенсом.

6.  Запишите уравнение колебательного  движения в дифференциальном  виде и его решение.

7.  Циклическая частота колебаний  маятника равна 2,5π рад/с. Найдите период и частоту колебаний маятника.

8.  Уравнение движения маятника  имеет вид x=0,08 sin 0,4πt. Определите амплитуду, период и частоту колебаний.

 

Ход работы

1. Установите на краю стола штатив, у его верхнего конца укрепите при помощи муфты кольцо и подвесьте к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 2-5 см от пола.
2. Измерьте лентой длину маятника:   ℓ= _____
3. Отклоните маятник от положения равновесия на 5-8 см и отпустите его.
4. Измерьте время 30-50 полных колебаний  (например N=40).  t₁ = _____
5. Повторите опыт еще 4 раза (число колебаний во всех опытах одинаковое).

      t = _____     t = _____      t = _____      t = _____

6. Вычислите среднее значение времени колебаний.

     t ,

    t              t __________ .

7. Вычислите среднее значение периода колебаний.

           ________ .

8. Результаты вычислений и измерений занесите в таблицу.

 

 

 

№ опыта	t ,   с	t ,   с	N	T ,    с	ℓ ,    м	∆t ,    с	∆ℓ ,    м	∆q ,    м/с²	q ,    м/с²
1
2
3
4
5

 

 

9. Вычислите ускорение свободного падения по формуле:  q .

     q           q __________

10. Вычислите абсолютные погрешности измерения времени в каждом опыте.

      ∆t₁=|t₁−t |=|  |=

     ∆t₂=|t₂−t |=|  |=

     ∆t₃=|t₃−t |=|  |= 

     ∆t₄=|t₄−t |=|  |=

     ∆t₅=|t₅−t |=|  |=

11. Вычислите среднюю абсолютную погрешность измерений времени.

      ∆t =            = _______

12. Вычислите относительную погрешность измерения q по формуле:

      , где = 0,75 см    

      = _____

13. Вычислите абсолютную погрешность измерения q.

           ∆q = _____          ∆q = _____

14. Запишите результат в виде  q = q ± ∆q.       q = _____       q = _____
15. Сравните полученный результат со значением 9,8 м/с².

Вывод:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа № 4

Измерение показателя преломления  стекла

Цель работы: вычислить показатель преломления стекла относительно возлуха.

Оборудование: стеклянная пластина, имеющая форму трапеции, источник тока, ключ, лампочка, соединительные провода, металлический экран с щелью.

 

Тренировочные задания и вопросы 

1. Преломление света – это явление _____
2. Почему пальцы, опущенные в воду, кажутся короткими?
3. Почему из скипидара в глицерин свет проходит без преломления?
4. В чем заключается физический смысл показателя преломления?
5. Чем отличается относительный показатель преломления от абсолютного?
6. Запишите формулу закона преломления света.
7. В каком случае угол преломления луча равен углу падения?
8. При каком угле падения α отраженный луч перпендикулярен к преломленному лучу? (n – относительный показатель преломления двух сред)

 

Ход работы

1. Подключите лампочку через выключатель к источнику тока. С помощью экрана с щелью получите тонкий световой пучок.
2. Расположите пластину так, чтобы световой пучок падал на нее в точке В под некоторым острым углом.
3. Вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее светового пучка  поставьте две точки.
4. Выключите лампочку и снимите пластину, очертив ее контур.
5. Через точку В границы раздела сред воздух-стекло проведите перпендикуляр к границе, лучи падающий и преломленный и отметьте углы падения α и преломления β.
6. Проведите окружность с центром в точке В и отметьте точки пересечения окружности с падающим и отраженным лучами (соответственно точки А и С).
7. Измерьте расстояние от точки А до перпендикуляра к границе раздела. α= ____
8. Измерьте расстояние от точки С до перпендикуляра к границе раздела. b= _____
9. Вычислите показатель преломления стекла по формуле.

  т.к.       n=        n= _____

10. Вычислите относительную погрешность измерения показателя преломления по формуле:

      , где ∆α = ∆b = 0,15 см.       ______    = _____

11. Вычислите абсолютную погрешность  измерения  n.

      ∆n = n · ε        ∆n = ______        ∆n = _____

12. Запишите результат  в виде  n = n ± ∆n.       n = _____

13. Результаты вычислений  и измерений занесите в таблицу.

№ опыта	α, см	B, см	n	∆α, см	∆b, см	ε	∆n
1
2

 

14. Повторите измерения и вычисления  при другом угле падения.

15. Сравните полученные результаты  показателя преломления стекла  с табличным.

 

Вывод:

 

Дополнительное задание 

1. Измерьте транспортиром углы α и β.
2. Найдите по таблице  sin α=_____, sin β= _____ .
3. Вычислите показатель преломления стекла n=        n= _____
4. Оцените полученный результат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа № 5

Определение оптической силы и фокусного расстояния собирающей линзы.

Цель работы: определить фокусное расстояние и оптическую силу собирающей линзы.

Оборудование: линейка, два прямоугольных треугольника, длиннофокусная собирающая линза, лампочка на подставке с колпачком, содержащим букву, источник тока, ключ, соединительные провода, экран, направляющая рейка.

 

Тренировочные задания и вопросы 

 

1. Линзой называется _____
2. Тонкая линза – это _____
3. Покажите ход лучей после преломления в собирающей линзе.

 

           

4. Запишите формулу тонкой линзы.
5. Оптическая сила линзы – это _____                D= ______
6. Как изменится фокусное расстояние линзы, если температура ее повысится?
7. При каком условии изображение предмета, получаемое с помощью собирающей линзы, является мнимым?
8. Источник света помещен в двойной фокус собирающей линзы, фокусное расстояние которой F = 2 м. На каком расстоянии от линзы находится его изображение?
9. Постройте изображение в собирающей линзе.