ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МОЩНОСТИ, ПОТРЕБЛЯЕМОЙ

ЛАМПОЙ НАКАЛИВАНИЯ, ОТ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЕЁ ЗАЖИМАХ

Цель работы: экспериментально исследовать зависимость мощности, потребляемой лампой накаливания от напряжения на зажимах.

При замыкании электрической цепи (см. рис.1) на ее участке с сопротивлением R, током І, напряжение на концах U производится работа А (Дж)

Величина, равная отношению работы тока ко времени, за которое она совершается, называется мощностью Р (Вт)

Анализ выражения (1) убеждает нас о том, что Р – функция двух переменных.

Зависимость Р от U можно исследовать экспериментально.

1. Определите цену деления шкалы измерительных приборов.

2. Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рис.1, соблюдая полярность приборов постоянного тока.

3. После проверки преподавателем ключ замкнуть. С помощью реостата установить наименьшее значение напряжения. Снять показания измерительных приборов.

4. Постепенно выводя реостат, снять 6 показания амперметра и вольтметра.

5. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 1.

6. Построить график зависимости мощности лампы от напряжения.

1. В каких единицах выражается мощность тока?

3. Две ламы, рассчитанные на одинаковое напряжение, но потребляющие различные мощности, включены в сеть последовательно. Какая из них будет гореть ярче?

4. Лампочка мощностью 2 ВТ имеет сопротивление 4 Ом. Какое сопротивление имеет лампочка мощностью 1 Вт. Обе лампочки рассчитаны на одинаковое напряжение.

5. Спираль подсоединена к сети, вследствие чего она раскалена. Как изменится накал спирали, если на часть ее попадает вода?

3. В сеть параллельно включены две лампы. Сопротивление одной из ламп больше другой. В которой из ламп выделится большее количество теплоты за равное время?

4. Как изменится мощность тока на участке цепи, если его сопротивление увеличится в 4 раза, а сила тока уменьшится в 2 раза?

5. Вследствие испарения и распыления материала с поверхности нити накала лампы нить с течением времени становится тоньше. Как это влияет на мощность, потребляемую лампой?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ЭКВИВАЛЕНТА МЕДИ

Цель работы: научиться на практике рассчитывать электрохимический эквивалент меди.

9. Электролитическая ванна с раствором медного купороса.

Процесс, при котором молекулы солей, кислот и щелочей при растворении в воде или других растворителях распадаются на заряженные частицы (ионы), называется электролитической диссоциацией, получившийся при этом раствор с положительными и отрицательными ионами называется электролитом.

Если в сосуд с электролитом поместить пластины (электроды), соединенные с зажимами источника тока (создать в электролите электрическое поле), то положительные ионы будут двигаться к катоду, а отрицательные - к аноду. Следовательно, в растворах кислот, солей и щелочей электрический заряд будет перемещаться вместе с частицами вещества. У электродов при этом происходит окислительно-восстановительные реакции, при которых на них выделяется вещество. Процесс прохождения электрического тока через электролит, сопровождающийся химическими реакциями, называется электролизом.

Для электролиза справедлив закон Фарадея: масса выделившегося вещества на электроде прямо пропорциональна заряду, прошедшему через электролит:

где k-электрохимический эквивалент-количествовещества, выделенное при прохождении через электролит 1 Кл электричества. Измерив силу тока в цепи, время его прохождения и массу выделившегося на катоде вещества можно определить электрохимический эквивалент (1с выражается в кг/Кл).

где m-масса меди, выделившейся на катоде; I-сила тока в цепи; t- время пропускания тока в цепи.

1. Очистить поверхность медной пластины и взвесить ее с максимальной возможной точностью.- m₁.

2. Собрать электрическую цепь по схеме(рисунок 1), взвешенную пластинку соединить с отрицательным полюсом источника.

3. Заметив время, замкнуть цепь, быстро установить реостатом ток в пределах

1,0 - 1,5 А. Пользуясь реостатом, поддерживать силу тока неизменной на протяжении всего опыта. Записать в таблицу 1 это значение силы тока.

4. Через 10-15 минут (время зафиксировать в секундах) цепь разомкнуть, пластинку,
служившую в опыте катодом, осторожно вынуть и высушить, тщательно взвесить
и найти ее массу после электролиза –m₂

6. По результатам измерений определить электрохимический эквивалент меди по формуле

где Δm -масса меди, выделившейся на катоде; t-сила тока в цепи; I- время пропускания тока в цепи.

7. Сравнить найденное значение электрохимического эквивалента с табличным значением и определить относительную погрешность

8. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

1. Почему молекулы соли, кислоты, щелочи в воде распадаются на ионы?

2. Повышается ли сопротивление электролита при понижении температуры? И почему.

3. Как следует поступить, если по ошибке при выполнении опыта взвешенная пластинка была соединена с положительным полюсом источника тока?

4. За 15 минут на электролите выделилось 1485 мг чистой меди. Сопротивление
раствора 0,8 Ом. Определите потребляемую мощность. Принять электрохимический эквивалент меди равным 3,3*10" кг/Кл.

5. Почему для гальванического покрытия изделия чаще всего употребляют никель и хром?

1. Почему молекулы сахара в воде не распадаются на ионы?

2. Будет ли происходить электролитическая диссоциация в условиях космического полета?

3. Как поступают, когда необходимо к угольному электроду припаять провод?

4. При каких условиях концентрация электролита в процессе электролиза остается
постоянной? Меняется?

5. До каких пор будет продолжаться процесс электролиза медного купороса, если
взяты угольные электроды?

6. _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Цель работы: практически на примерах опытов Фарадея изучить явление электромагнитной индукции.

Практически на примерах опытов Фарадея изучить явление электромагнитной индукции.

Явление электромагнитной индукции было открыто М. Фарадеем в 1831 году. Электромагнитная индукция - явление возникновения индукционного тока в замкнутой цепи при изменении магнитного потока сквозь этот контур.

Закон электромагнитной индукции: Э.Д.С индукции ε _инд в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока Ф через поверхность, ограниченную контуром.

ε _инд = - Δ Ф / Δ t или ε _инд = - Ф '(t) - Для контура; (1)

ε_инд ⁼ - Δ Ψ/ Δ t или ε_инд = - Ψ '(t) - для катушки, (2)

где Ψ = ωФ - потокосцепление (Вб) (ω - число витков катушки).

Знак минус в формулах показывает, что индукционный ток всегда имеет такое направление, чтобы своим магнитным полем препятствовать изменению внешнего магнитного поля. Этот вывод носит название правила Ленца. Э.Д.С индукции, возникающей при движении проводника в магнитном поле, пропорциональна индукции В магнитного поля, скорости движения ν проводника, его длине ℓ и синусу угла α, образованного векторами В и ν.

Для определения направления индукционного тока при движении проводника в магнитном поле пользуются правилом правой руки: правую руку располагают так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а большой отогнутый палец показывал направление движения проводника. Тогда четыре вытянутых пальца укажут направление индукционного тока.

1. Присоединить зажимы гальванометра к зажимам катушки.

2. Внести полосовой магнит внутрь катушки, наблюдая одновременно за стрелкой гальванометра.

3. Повторить наблюдение, выдвигая сердечник из катушки, а также меняя полюса магнита.

4. Зарисовать схему опыта 1 и проверить выполнение правила Ленца в каждом случае.

1. Присоединить первую катушку к источнику постоянного тока 6,3 В, через выключатель.

2. Присоединить вторую катушку к миллиамперметру.

3. Ввести вторую катушку в первую, наблюдая за стрелкой миллиамперметра.

5. Зарисовать схему опыта 2 и проверить выполнение правила Ленца в каждом случае.

2. Замыкая и размыкая ключ, наблюдать отклонение стрелки миллиамперметра.

3.Зарисовать схему опыта 3 и проверить выполнение правила Ленца.
Опыт 4

1. Присоединить первую катушку к источнику переменного тока 6,3 В.

2. Присоединить вторую катушку к миллиамперметру для переменного тока.

3. Включить первую катушку и пронаблюдать отклонение стрелки миллиамперметра.

1. Одинаковую ли работу нужно совершить для того, чтобы вставить магнит в катушку, когда ее обмотка замкнута и когда разомкнута?

2. Всегда ли при изменении потока магнитной индукции в проводящем контуре в нем возникает э.д.с.

3.Замкнутое кольцо движется в однородном магнитном поле поступательно: вдоль линий магнитной индукции; перпендикулярно к ним. Возникнет ли в кольце индукционный ток?

4.Как надо перемещать в магнитном поле Земли замкнутый проволочный прямоугольник, чтобы в нем наводился ток?

5.Верно ли утверждение, что электромагнит не действует на медную пластинку?

1. Два одинаковых магнита одновременно начинают падать с одной и той же высоты через закрепленные проводящие кольца. Первый - через замкнутое кольцо, второй - через разомкнутое. Какой магнит упадет раньше? Почему?

2. Проводящий контур движется поступательно в магнитном поле: однородном; неоднородном. Возникает ли э.д.с. индукции в этих случаях?

3. Всегда ли при изменении магнитной индукции в проводящем контуре, расположенном перпендикулярно к линиям магнитной индукции, в нем возникает э.д.с. индукции? индукционный ток?

4. Почему для обнаружения индукционного тока замкнутый проводник лучше брать в виде катушки, а не в виде прямолинейного провода?

5. Усовершенствованные телефонные (радио) наушники используют как телефон и как микрофон. Объясните действие радионаушника в качестве микрофона.

Цель работы: рассчитать действующее значение силы переменного тока в цепи с конденсатором известной электроёмкости; выполните измерение силы тока в этой цепи; сравните расчётные и экспериментальное значение силы тока.

Теория: два проводника, разделённые слоем диэлектрики обладают электроёмкостью С.

При подаче переменного напряжения между такими проводниками перенос электрических зарядов сквозь диэлектрик не проходит периодически повторяющиеся процессы зарядки и разрядки конденсатора приводят к возникновению переменного тока в цепи, содержащей конденсатора. Действующее значение силы тока I_д в этой цепи определяется значение электроёмкости С, частотой ωׂвынужденных колебаний силы тока в цепи и действующим значениям напряжения U на обкладках.

Данное равенство справедливо если можно пренебречь активным сопротивлением R остальных участков цепи, то есть если

Таким образом, рассчитав силу тока по формуле(1) можно сравнить полученное значение с показателем миллиамперметра, предварительно убедившись в справедливости неравенства (2).

1. Соберите электрическую цепь по схеме, представленной на рисунке, выполните измерение силы тока в цепи Iд. экспериментальное при напряжении 6В.

2. Вычислите ёмкостное сопротивление Хс конденсатора на частоте 50гц по формуле (2).

3. Рассчитайте действующее значение силы тока Iд в цепи с конденсатором при подаче его обкладки переменного напряжения 6В.

4. Измерьте с помощью омметра электрическое сопротивление R проводящих проводов и амперметра.

5. Вычислите абсолютную и относительную погрешности экспериментального измерения силы тока в цепи Iд._Э и теоретического значения I_д.

6. Результаты измерений и вычислений занесите в отчётную таблицу 1.

4. Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью 0,5 Гн и конденсатора емкостью 0,5 мкФ. Конденсатору сообщили заряд 2,5 мкКл. Найти зависимость напряжения на обкладках конденсатора, силы тока в цепи, энергии электрического поля конденсатора, энергии магнитного поля катушки от времени.

5. Найти индуктивность катушки, если амплитуда переменного напряжения на ее концах равна 157В, амплитуда силы тока 5А и частота тока 50 Гц. Активным сопротивлением катушки пренебречь.

3.Запишите формулу связи циклической частоты колебаний с линейной частотой колебаний и периодом колебаний

4.Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью 0,2 Гн и конденсатора емкостью 10мкФ. Конденсатор зарядили до напряжения 2В, и он начал разряжаться. Какой будет сила тока в тот момент, когда энергия окажется поровну распределенной между электрическим и магнитным полем?

5. Рамка площадью 400 см² имеет 100 витков и вращается в магнитном поле с индукцией 10мТл. Период вращения рамки составляет 0,1с, ось вращения перпендикулярна силовым линиям. Определить максимальное значение ЭДС индукции, возникающей в рамке.

ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КАТУШКИ

Цель работы: вычислить индуктивное сопротивление катушки и ее индуктивность по результатам измерений напряжений на катушке и силы тока в цепи.

3. Вольтметр и миллиамперметр переменного тока

Индуктивное сопротивление катушки переменному току с частотой ω равно:

Если активное сопротивление обмотки катушки значительно меньше индуктивного сопротивления катушки переменному току (R

X_L), то зависимость между действующими значениями силы тока в катушке и напряжения, приложенного к концам ее обмотки, определяется выражением:

Цель данной работы – измерить индуктивное сопротивление и определить индуктивность катушки. Эта задача осложняется тем обстоятельством, что наряду с индуктивным сопротивлением, катушка обычно обладает еще активным сопротивлением R.

Для определения индуктивного сопротивления катушки Х_L можно определить ее полное сопротивление переменному току Z, измерив действующие значения переменного напряжения на концах катушки U и силу тока I в ней: Z= U /I (3)

Затем, используя выражение Z=

Х_L ² (так как Х_С =0), можно найти индуктивное сопротивление катушки: Х_L =

(4).

Активное сопротивление R катушки К можно измерить в отдельном опыте с помощью омметра.

2. Выполните измерение силы тока I в цепи при напряжении 6В. Вычислите полное сопротивление катушки Z по формуле (3).

3. Выключите переменное напряжение и измерьте активное сопротивление катушки R омметром.

4. По результатам измерений полного Z и активного R сопротивление катушки вычислите ее индуктивное сопротивление Х_L по формуле (4) и индуктивность L из формулы (1).

5. Вычислите относительную погрешность измерений индуктивности по формуле

1.По какой формуле можно вычислить индуктивное сопротивление катушки переменного тока?

2. Как изменится индуктивное сопротивление, если увеличить индуктивность катушки? Как изменится индуктивное сопротивление, если увеличить частоту переменного тока?

ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРА

2.Определить коэффициент трансформации трансформатора.

Трансформатор-это устройство, преобразующее энергию переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте. Трансформатор состоит из двух основных частей: сердечника (магнитопровода) и двух или более обмоток. Одна из обмоток включается в сеть переменного тока и называется первичной 1 (рис.1). Остальные обмотки являются вторичными 2. Сердечник трансформатора служит для концентрации магнитного потока Ф.

При k <1 трансформатор повышает напряжение, при k > 1 - понижает напряжение.

Экспериментально для определения коэффициента трансформации используется формула

Трансформатор может работать в режиме холостого хода и режиме нагрузки. Режим холостого хода - это режим, в котором I₂= 0, т.е. нагрузка к вторичной обмотке не подключена.

Трансформатор имеет высокий КПД (более99%), поэтому можно записать соотношение U₁ / U₂= I₂/I₁, т.е. трансформатор изменяет не только напряжение, но и силу тока I.

В трансформаторе имеются два вида потерь мощности: потери в меди и потери в стали. Потери в меди (потери в обмотках) зависят от силы тока I₁и I₂. Потери в стали (потери в магнитопроводе) зависят от напряжения U и расходуются на перемагничивание сердечника и вихревые токи в нем.

2.Включить трансформатор всеть и измерить напряжения

3.Вычислить коэффициент трансформации трансформатора.

4.Сделать вывод о типе трансформатора.
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.Какая обмотка трансформатора называется первичной?

4.Почему обмотки трансформатора изготовляются из меди?

5.От чего зависит коэффициент трансформации?

1.Где и для чего применяются трансформаторы?

2.Какая обмотка трансформатора называется вторичной?

З. Как можно определить коэффициент трансформации?

5.Почему сердечник трансформатора собирается из отдельных изолированных друг от друга стальных пластин?

СБОРКА И НАСТРОЙКА ПРОСТЕЙШЕГО ДЕТЕКТОРНОГО

Цель работы: изучить работу простейшего детекторного радиоприемника

Радиоприемником называют устройство, позволяющее принимать высокочастотные модулированные электромагнитные колебания и преобразовывать их в механические звуковой частоты.

Радиоволны, излучаемые передающими радиостанциями, индуцируют в антенне А приемника высокочастотные (ВЧ) токи, которые поступают в резонансный колебательный контур РК (рис 1). Колебательный контур выделяет колебания лишь той радиостанции, частота которой совпадает с частотой колебаний приемного колебательного контура. При этом наступает электрический резонанс- сопротивление контура уменьшается, а принятый электрический сигнал усиливается настройка в резонанс достигается обычно изменением емкости приемного колебательного контура конденсатором переменной емкости

. Модулированные ВЧ колебания (рис. 2), принятые колебательным контуром приемника с помощью детектора Д, которым обычно сложит полупроводниковый диод, преобразуются в пульсирующий ток одного направления, амплитуда которого изменяется со звуковой частотой.

Если к телефону Т или динамику параллельно присоединить блокировочный конденсатор С₂ то пульсирующий ток высокой частоты пойдет через конденсатор, а ток низкой (звуковой) частоты - через катушку телефона; его мембрана придет, в колебательное движение со звуковой частотой передающей станции

Простейший из радиоприемников не требует для работы электрической энергии: он работает только за счет энергии принятого сигнала, поэтому позволяет принять и прослушать мощные ближайшие радиостанции определенного диапазона частот.

Электромагнитные волны, охватывающие диапазон частот от 1^.10⁴ до 3 ^.10¹¹ Гц называют радиоволнами

1.Изучить схему и собрать простейший детекторный радиоприемник.

2.Медленно вращая ручку конденсатора переменной емкости, настроить колебательный контур резонанс с частотой принимаемой радиостанции и прослушать радиопередачу.

4.Перечислить в отчет основные физически явления, лежащие в основе работы радиоприемника.

5.Письменно ответить на контрольные вопросы.

2.Какова физическая сущность электрического резонанса?

3.каково соотношение между длиной, частотой и скоростью распространения радиоволны?

4.Почему при радиосвязи колебания высокой частоты называют несущим?

5.Почему при связи на коротких волнах образуются зоны молчания?

3.Почему радиоприемник в автомашине плохо работает, когда она проезжает под мостом?

4.Чему равна длина волны, создаваемая радиостанцией, работающей на частоте 1,5 МГц?

5.Какова причина радиопомех от проходящего вблизи трамвая?

6.Почему радиолокационная установка должна посылать радиосигналы в виде коротких импульсов, следующих друг за другом непрерывно.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: