- •Методическое указание по курсу “Физика”
- •2008 Г.
- •Введение
- •Как вести себя на зачетах и экзамене
- •Основные понятия и определения
- •1М 1650763,73λ0,
- •1С 9192631770t0,
- •Скалярные и векторные величины
- •Производные единицы системы си
- •Определения основных понятий в соответствии с din
- •Десятичные кратные и дольные единицы
- •Физические величины и единицы измерения
- •Методы измерений
- •Аналоговые и цифровые методы измерения
- •Непрерывные и дискретные методы
- •Метод отклонения и компенсационный метод
- •Погрешности измерений и причины погрешностей
- •Методы обработки экспериментальных результатов
- •Введение в практикум
- •Примеры оформления задач
- •Советы и указания
- •Выполнение работы и оформление отчета
- •20__ Г. План проведения занятия в лаборатории
- •Правила оформления раздела отчета по лабораторной работе
- •Таблицы
- •Построение графиков
- •Электроизмерительные приборы
- •Вспомогательные электрические приборы
- •Источники тока
- •Шкала приборов
- •Чувствительность и цена деления электроизмерительного прибора
- •Оценка погрешностей приборов
- •Пример оформления таблицы при использовании электроизмерительных приборов
- •Методические указания к выполнению лабораторных работ
- •Обработка результатов физических измерений Понятие об измерении
- •Виды погрешностей
- •Вычисление случайных погрешностей при измерениях
- •Вычисление погрешностей косвенных измерений
- •Приближенные вычисления
- •Графическое представление результатов измерений
- •Некоторые советы и указания
- •Описание приборов
- •Штангенциркуль
- •Микрометр
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 2 Определение момента инерции махового колеса
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Упражнение 1
- •Порядок выполнения работы
- •Упражнение 2
- •Упражнение 3
- •Порядок выполнения работы
- •Упражнение 4
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 4 Определение момента инерции махового колеса методом колебаний
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Измерения и обработка результатов изменений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 9
- •Краткая теория
- •Описание установки и методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Задачи уирс
- •Контрольные вопросы
- •Описание установки и методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Поверхностное натяжение
- •Теория метода
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Описание метода
- •Порядок выполнения работы
- •Задачи уирс
- •Устройство вискозиметра впж–2
- •Порядок выполнения работ
- •Задачи уирс
- •Устройство вискозиметра вз-4
- •Порядок выполнения работ
- •Задачи уирс
- •Основные формулы
- •Пример оформления отчета по лабораторной работе Лабораторная работа № 6
- •Краткая теория
- •Вычисление искомых величин и расчет погрешностей
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Графики
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №2 Изучение резонанса напряжений
- •Краткая теория
- •§1 Вынужденные электрические колебания.
- •§2 Изменение амплитуды в контуре при изменении частоты внешнего воздействия.
- •§3 Фазовые резонансные кривые.
- •§4. Резонанс напряжений.
- •§5. Резонансные кривые.
- •Изучение резонанса напряжений.
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2. Разрядка конденсатора
- •3. Схема экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы Проверка технического амперметра
- •Контрольные вопросы
- •Метод определения точки Кюри
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Метод тангенс–гальванометра
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Основные формулы
- •Пример оформления отчета по лабораторной работе Лабораторная работа № 1
- •Краткая теория
- •Вычисление искомых величин и расчет погрешностей
- •Графики
- •Описание поляриметра см
- •Принцип действия прибора
- •Порядок выполнения работы
- •Длины волн светофильтров
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №2 Определение концентрации сахара
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Описание установки использующей оптическую скамью
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №4 Определения главного фокусного расстояния оптических систем
- •Краткая теория
- •Упражнение 1 Определение фокусного расстояния собирающей линзы
- •Порядок выполнения работы
- •Упражнение 2 Определение фокусного расстояния системы линз и рассеивающей линзы
- •Задачи уирс
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №5 Определение показателя преломления с помощью рефрактометра
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Описание метода
- •Порядок выполнения работы
- •Длины волн светофильтров
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №7 Определение постоянной Стефана-Больцмана
- •Краткая теория
- •Закон Кирхгофа
- •Закон Вина
- •Формула Релея – Джинса
- •Формула Планка
- •Экспериментальная часть
- •Описание пирометра и подготовка к работе
- •Оценка температуры
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №8 Определение относительной энергии абсолютно чёрного тела при различных температурах
- •Краткая теория
- •Закон Вина
- •Экспериментальная часть
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Экспериментальная часть
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы:
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №11 Исследование температурной зависимости сопротивления металла и полупроводника
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №12 Изучение статических характеристик транзистора
- •Краткая теория
- •Вольтамперные статистические характеристики полупроводниковых транзисторов
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Основные формулы
- •Графики
- •Пример оформления отчета по лабораторной работе Лабораторная работа № 9
- •Краткая теория
- •Вычисление искомых величин и расчет погрешностей
- •Графики
- •Физические постоянные
- •Литература Основная
- •Дополнительная
- •Содержание
Контрольные вопросы
Что такое напряженность Е электростатического поля и в каких единицах она измеряется?
Что такое потенциал φ электростатического поля и в каких единицах он измеряется?
Какая существует связь между E и потенциалом φ?
Вывести зависимость Ef(r) и φf(r) для шара с радиусом
и зарядом
q,
используя теорему Остроградского–Гаусса.
Рассмотреть два случая:
а) шар металлический;
б) шар из диэлектрика. Заряд q равномерно распределен по объему шара. Нарисовать графики полученных функций
Литература
Калашников С.Г. Общий курс физики. Электричество. Учебное пособие. – 2-е изд., перераб. М.: Наука, 1964. – 666с.
Савельев И.В. Курс общей физики, т.2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика: Учебное пособие. – 2-е изд., перераб. – М.: Наука. Главная редакция физико–математической литературы, 1982. – 496с.
Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1990. – 478с.
Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики: Учеб. пособие для втузов. – М.: Высш. шк. 1989. – 608с.
Физический практикум. Электричество и оптика /Под редакцией В.И. Ивероновой, ГИФМЛ, 1968. – 816с.
Конспект лекции.
Лабораторная работа №2 Изучение резонанса напряжений
Цель работы: 1.Изучить интенсивность вынужденных колебаний от частоты изменения вынуждающей ЭДС при различных параметрах электрической цепи.
2.Вычислить погрешность измерений
Приборы и принадлежности: Генератор сигналов низкочастотный Г3–109, Ламповый милливольтметр В3–38Б, колебательный контур.
Краткая теория
§1 Вынужденные электрические колебания.
Незатухающие
электрические колебания, возбуждаемые
в контуре периодически изменяющейся
по гармоническому закону электродвижущей
силой
,
называются вынужденными колебаниями.
В дальнейшем будем предполагать, что
электрические процессы в контуре
квазистационарны. Это значит, что
мгновенное значение силы тока одно и
тоже в любом месте контура и что к
мгновенным значениям электрических
величин можно применять законы постоянного
тока. Для этого нужно, чтобы за время
,
в течение которого изменения токов и
напряжений передаются от одного конца
контура к другому сами токи и напряжения
изменялись незначительно. А для этого
необходимо, чтобы
,
было мало по сравнению с периодом
колебаний
:
,
где
–
длина цепи,
с – скорость распространения электромагнитных возмущений.
Рассмотрим
колебательный контур, состоящий из
последовательно соединенных омического
сопротивления
,
емкости
,
индуктивности
.
Э.Д.С. включена в контур последовательно.
Внутренним сопротивлением источника
переменной Э.Д.С. пренебрегаем или
включаем его в сопротивление
.
В части контура (рис.1), обладающей
индуктивностью
возникает электродвижущая сила
самоиндукции
,
где I – сила тока в цепи.
Полная электродвижущая
сила, действующая в контуре окажется
равной:
в каждый данный момент она должна
равняться алгебраической сумме падений
напряжения в контуре (по 2 закону
Кирхгофа). Таким образом,
,
где
–
падение напряжения на омическом
сопротивлении;
–разность потенциалов
на обкладках конденсатора.

рис.1
Подставляя вместо
,
получим:
(1)
Дифференцируя равенство (1) по времени, получим:
(2)
Разность потенциалов
на обкладках конденсатора
– связана с зарядомq,
сосредоточенным на обкладках конденсатора,
соотношением
,
где
– емкость конденсатора.
За время
зарядq
увеличивается на
откуда
(3)
Подставляя выражение (3) в уравнение (2), получим полное линейное дифференциальное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами:
(4)
Перепишем уравнение, введя обозначения:
![]()
,
(5)
где
–
коэффициент затухания системы;
–круговая частота
собственных колебаний контура.
Решение этого уравнения будем искать в виде периодической функции от времени того же периода, что и период Э.Д.С.
(6)
где
иφ
– постоянные, которые следует определить.
Решение (6)
представляет собой частное решение
дифференциального уравнения (4). Полное
решение содержит еще слагаемое
.
Это слагаемое представляет собой
затухающие колебания, которые практически
скоро прекратятся и тогда зависимость
тока от времени выразится полностью
формулой (6). При непрерывном воздействии
периодически вынуждающей Э.Д.С. колебания
тока
будут продолжаться сколь угодно долго,
то есть в контуре будут совершаться
незатухающие вынужденные колебания с
частотойω,
равной частоте изменения вынуждающей
Э.Д.С. Определим I0
и φ.
Составляя первую и вторую производные
от I
по времени, получим:

Подставляя значения
и
в уравнение (2) и сокращая правую и левую
часть уравнения наω,
получим:
(7)
Это уравнение
должно удовлетворяться тождественно,
то есть в любой момент времени. Это
возможно, если амплитуды левой и правой
частей уравнения (7) в любой момент
времени равны. Оба члена, стоящие в левой
части равенства (7), можно представить
в виде двух взаимно перпендикулярных
векторов амплитуд
и![]()
составляющих с осью OX углы
и
(рис.2). Результирующая амплитуда
изобразится вектором
,
длина которого определится равенством:
(8)
откуда вытекает, что
(9)
Из построенной диаграммы (рис.2) можно определить
(10)
Равенства (6), (9), (10) дают нам искомое решение. В цепи течет ток того же периода, что и приложенная Э.Д.С., амплитуда этого тока определяется равенством (9).
Ток I
сдвинут по фазе относительно Э.Д.С.
на угол
φ,
определяемый равенством (10):
(11)
Величина
(12)
называется полным
сопротивлением; оно зависит от значения
R,
L,
C
от частоты ω.
Величина ωL,
имеющая размерность сопротивления и,
следовательно, выражаемая в Омах,
называется индуктивным реактивным
сопротивлением. Величина
,
имеющая размерность сопротивления,
называется кажущимся сопротивлением
емкости. Выражение (9) называют иногда
законом Ома для переменного тока. Нужно
помнить, что формула относится только
к амплитудным значениям величинI0
и
.

рис.2
