Контрольні питання1)

1 Намагнічування речовини. Гіпотеза Ампера. Намагніченість.

2 Теорема Гауса для індукції магнітного поля в речовині. Напруженість магнітного поля. Теорема про циркуляцію напруженості магнітного поля.

3 Магнітна проникність, магнітна сприйнятливість.

4 Граничні умови для векторів індукції та напруженості магнітного поля.

5 Типи магнетиків. Якісне пояснення магнітних властивостей речовини.

6 Гіромагнітне відношення. Дослід Ейнштейна і де Хааса.

7 Описати явище магнітного гістерезису. Залишкова індукція, коерцитивна сила.

8 Робота на перемагнічування речовини. Магнітожорсткі та магнітом’які феромагнетики, їх застосування.

9 Довести розрахункові формули (4.4.3), (4.4.10).

10 Зобразити схему експериментальної установки та пояснити принцип її роботи.

5. Коливання та хвилі

1. Лабораторна робота«Вивчення загасальних механічних коливань»

Мета роботи:1) експериментально вивчити загасальні коливання; 2) визначити з експерименту частоту та період коливань, коефіцієнт згасання, логарифмічний декремент згасання, добротність.

Обладнання:1) фізичний маятник; 2) електронний секундомір.

1. Опис експериментальної установки та методу дослідження

Основною складовою частиною експериментальної установки є фізичний маятник, який складається з диска 1 та стрижня 2 (рис. 5.1.1). Площина диска 1 може бути повернута на 90^овідносно осі стрижня 2. Це дозволяє змінювати силу опору повітря, що діє на маятник під час його руху. Фізичний маятник виконує коливальні рухи відносно горизонтальної осі 4, яка прикріплена до вертикальної опори 3. Шкала 5 призначена для вимірювання амплітуди коливань маятника. Під час проведення досліджень час вимірюється за допомогою електронного секундоміра.

Під час вільних коливань фізичного маятника (рис. 5.1.1) на нього діє сила опору повітря, що приводить до зменшення її амплітуди, тобто коливання маятника є загасальними. Для опису цих коливань будемо використовувати кутміж віссю фізичного маятника та вертикаллю (рис.5.1.1). Величину цього кута визначаємо за допомогою шкали 5. У випадку загасальних коливань залежність кутавід часу описується формулою

, (5.1.1)

де – амплітуда коливань у момент часу;– початкова фаза коливань;– коефіцієнт згасання. Частота загасальних коливань визначається співвідношенням

, (5.1.2)

де – власна частота коливань фізичного маятника. Величину, що знаходиться у формулі (5.1.1) біля знака синуса, називають амплітудою загасальних коливань. З часом амплітуда зменшується за законом

. (5.1.3)

Рисунок 5.1.1 – Схема експериментальної установки: 1 – диск фізичного маятника; 2 – стрижень фізичного маятника; 3 – вертикальна опора; 4 – горизонтальна вісь обертання маятника; 5 – шкала

Швидкість згасання, крім коефіцієнта згасання , можна характеризувати логарифмічним декрементом згасання. Логарифмічний декремент згасання є логарифмом відношення амплітуд, що відповідають моментам часу, які відрізняються один від одного на період

. (5.1.4)

З формули (5.1.4) випливає, що, експериментально вимірявши амплітудита, ми зможемо знайти логарифмічний декремент згасання, а потім, встановивши період коливань, і коефіцієнт згасання.

Для характеристики загасальних коливань також використовується величина

, (5.1.5)

яка називається добротністю.

У лабораторній роботі потрібно експериментально визначити період загасальних коливань, логарифмічний декремент згасання, добротність, коефіцієнт згасання, частоту власних коливань фізичного маятника.

Для визначення періоду коливань вимірюють час , за який маятник виконуєNколивань. Тоді період загасальних коливань дорівнюватиме

. (5.1.6)

Для визначення логарифмічного декремента згасання потрібно експериментально виміряти початкову амплітуду коливань та амплітуду післяNповних коливань, тобто через час. Тоді логарифм відношення цих амплітуд дорівнюватиме

. (5.1.7)

Звідси випливає, що

. (5.1.8)

Визначивши логарифмічний декремент згасання, неважко знайти добротність за формулою (5.1.5) та коефіцієнт згасання:

. (5.1.9)

Власну частоту коливань знаходимо зі співвідношення (5.1.2):

. (5.1.10)

Формули (5.1.5)–(5.1.10) є розрахунковими для цієї роботи.