Изменяющийся магнитный поток

Рис. 5.1. Изменяющийся магнитный поток

1.  Запустите эксперимент, щёлкнув мышью по кнопке «Старт». Наблюдайте движение перемычки и изменение магнитного потока Ф (цифры внизу окна).

2.  Зацепив мышью, перемещайте движки регуляторов:

L – расстояния между проводами; R – сопротивления перемычки;

B1 – величины индукции магнитного поля.

Зафиксируйте значения, указанные в таблице 5.1 и под ней, для вашей бригады.

33

Для бригад 1–4 L = 1 м, для бригад 5–8 L = 0,7 м.

3. Установив указанное в таблице 5.2 значение скорости движе-ния перемычки, нажмите левую кнопку мыши, когда её маркер раз-мещён над кнопкой «Старт». Значения ЭДС и тока индукции занесите в таблицу 5.2. Повторите измерения для других значений скорости из таблицы 5.2.

4. Повторите измерения для двух других значений индукции магнитного поля, выбирая их из таблицы 5.1. Полученные результаты запишите в таблицы 5.3 и 5.4.

Таблица 5.3

Результаты измерений В = ____ мТл

Обработка данных и анализ результатов

1. Постройте на одном листе графики зависимости тока индук-ции от скорости движения перемычки при трёх значениях индукции магнитного поля.

34

2. Для каждой прямой определите тангенс угла наклона по фор-

5. Сделайте выводы по графикам и результатам измерений.

Контрольные вопросы

1.  Что называется элементарным магнитным потоком?

2.  Что называется магнитным потоком?

3.  При каких условиях магнитный поток равен нулю?

4.  При каких условиях магнитный поток равен произведению индукции магнитного поля на площадь контура?

5.  Сформулируйте определение явления электромагнитной ин-дукции.

6.  Сформулируйте закон электромагнитной индукции.

7.  Дайте определение циркуляции магнитного поля.

8.  Запишите закон электромагнитной индукции в расшифрован-ном виде.

9.  Какое поле является вихревым?

10.  Что такое ток Фуко?

11.  Чем отличается электрическое поле, созданное точечным за-рядом, от электрического поля, появляющегося при электро-магнитной индукции?

12.  Сформулируйте закон электромагнитной индукции для замк-нутого проводящего контура.

13.  При каких условиях возникает ЭДС самоиндукции?

14.  Сформулируйте определение явления самоиндукции.

35

15.  Сформулируйте словами закон самоиндукции.

16.  Назовите все способы создания переменного магнитного по-тока.

17.  Как изменяется со временем магнитный поток в данной рабо-те?

18.  Как выглядит поверхность, через которую формируется пе-ременный магнитный поток в данной работе?

19.  Какова зависимость магнитного потока от времени в данной работе?

20.  Как направлен вектор магнитной индукции в данной работе?

Лабораторная работа № 6 СВОБОДНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ

Выберите «Электричество и магнетизм» и «Свободные колеба-ния в RLC-контуре». Нажмите вверху внутреннего окна кнопку с изо-бражением страницы.

Цель работы:

знакомство с компьютерной моделью процесса свободных за-тухающих колебаний в электрическом колебательном контуре; экспериментальное исследование закономерностей свобод —

ных затухающих колебаний; экспериментальное определение величины индуктивности

контура.

Краткие сведения из теории

Колебательным контуром называется замкнутая цепь, содержа-щая катушку индуктивности с индуктивностью L и конденсатор ём-костью C . Если в цепи нет активного сопротивления R (резистора), то в контуре возможны гармонические (незатухающие) колебания то-ка I , заряда конденсатора q и напряжения на элементах.

Напряжение на конденсаторе Uc Cq .

ЭДС самоиндукции в катушке L dIdt . Напряжение на резисторе U R IR .

36

Постоянная времени затухания в контуре 1 есть время, за

которое амплитуда колебаний уменьшается в e раз ( e 2,73). Логарифмическим декрементом затухания называется величина,

Методика и порядок измерений

Внимательно рассмотрите рисунок 6.1, найдите все регуляторы и другие основные элементы и зарисуйте их в конспект.

37

Рис. 6.1. Изменяющийся магнитный поток

Нажмите мышью кнопку «Выбор». Подведите маркер мыши к движку регулятора, нажмите на левую кнопку мыши и, удерживая её в нажатом состоянии, меняйте величину ёмкости конденсатора С и установите числовое значение, равное взятому из таблицы 6.1, для вашей бригады. Аналогичным способом установите величину индук-тивности L в соответствии с таблицей 6.1.

Таблица 6.1

Значения ёмкости конденсатора и индуктивности катушки (не перерисовывать)

Установите сопротивления резистора R 1 Ом. Нажав кнопку «Старт», наблюдайте график зависимости заряда конденсатора от времени. Измерьте линейкой значения первых шести амплитуд коле-бания заряда A и запишите их в таблицу 6.2. Меняя сопротивление R , повторите измерения амплитуд и заполните таблицу 6.2.

38

Таблица 6.2

Результаты измерений при С = ___ мкФ, L = ___ мГн, Т = ___ мс

Обработка данных и анализ результатов

1.  Рассчитайте значения периода колебаний T и запишите в за-головке таблицы 6.2.

2.  Рассчитайте время t , при котором измерена соответствующая амплитуда колебания заряда A , и запишите в таблицу 6.2.

3.  Постройте на одном чертеже графики экспериментальных за —

висимостей амплитуды колебания заряда А от времени t (6 линий, соответствующих разным R ).

4.  Для каждого графика постройте касательную к нему в на-чальный момент времени. Продолжив касательную до пересе-чения с осью времени, определите экспериментальное значе-ние постоянной времени затухания и запишите в таблицу 6.2.

5. Рассчитайте величины коэффициента затухания 1 и также

внесите в таблицу 6.2.

6.  Постройте график зависимости коэффициента затухания от сопротивления резистора R .

7.  По графику f (R) определите индуктивность контура L ,

используя формулу L 1 R .

2

8. Запишите ответ и сформулируйте выводы по ответу и графи-кам.