Росдистант. Физика. Электричество и магнетизм. Лабораторные работы

Выполнены Лабораторные работы по учебному курсу Физика. Электричество и магнетизм

Лабораторная работа №1 - Вариант 1 (Первая буква фамилии - А, Б, В, Г)

Лабораторная работа №2 - Вариант 1 (Первая буква фамилии - А, И, Й, С)

Лабораторная работа №3 - Вариант 1 (Первая буква фамилии - А, И, Й, С)

Лабораторная работа №1 “Электрическое поле точечных зарядов”

Цель работы:

-   Экспериментальное подтверждение

закономерностей для электрического поля точечного заряда и электрического

диполя.

-   Экспериментальное определение

величины электрической постоянной.

Порядок запуска ВЛР:

1. Получите доступ к виртуальному рабочему столу. Инструкция по

доступу прилагается к заданию в курсе.

2. Откройте на виртуальном лабораторном столе папку «Лабораторные

работы», выберите папку «ФИЗИКОН»», в ней – папку «Виртуальный

практикум по физике для вузов. Часть I». Откройте ее и запустите приложение Виртуальный

практикум по физике для вузов. Часть I.

3. Выберите из перечня работу «Электрическое поле точечных

зарядов», щелкнув левой клавишей мыши на ее названии.

Методические

рекомендации:

1. Изучите указанные разделы виртуальной лабораторной работы:

- Введение

- Цель работы

- Краткая теория (Обратите внимание на формулы для логарифмов

напряженностей электрического поля точечного заряда и электрического поля

диполя, а именно на выражения величин b12 и b2, соответственно, которые из них

следуют.)

- Модель

- Методика и порядок измерений

Выберите номер условной бригады по первой букве Вашей фамилии в

таблице 1.1.

Таблица 1.1 По номеру бригады получите исходные данные в таблице

1.

Номер бригады - 1

2. По этому номеру выбрать свои величины зарядов Q1 и Q1* из

Таблицы 1 раздела “Методика и порядок измерений”. Дальнейшие эксперименты

выполнять со своими зарядами.

3. Провести исследование поля точечного заряда согласно описанию

“Эксперимента 1” в разделе “Методика и порядок измерений”: для десяти значений

расстояния r12, указанных в Таблице 2 ниже, снять показания силы F12 в активном

окне “Модели” ВЛР, по этим результатам заполнить Таблицу 2.

4. Провести исследование поля диполя согласно описанию

“Эксперимента 2” в разделе “Методика и порядок измерений”: для десяти значений

расстояния r12, указанных в Таблице 3 ниже, снять показания силы F12 в активном

окне “Модели” ВЛР, по этим результатам заполнить Таблицу 3.

5. Построить графики зависимости напряжённости полей от

расстояния в логарифмическом масштабе по данным Таблиц 2 и 3, все четыре

графика в одной системе координат, и определить величины электрической

постоянной по ним, согласно разделу “Обработка результатов и оформление отчёта

”. За погрешность электрической постоянной принять половину интервала между её

крайними значениями.

6. Оформить отчет на Бланке выполнения лабораторной работы

(Таблицы 2 и 3, графики и анализ графиков и найденной величины электрической

постоянной) и со стандартным титульным листом прикрепите его в курс для

проверки.

Бланк выполнения лабораторной работы № 1 «Электрическое поле точечных зарядов»

Результаты измерений:

Эксперимент 1

Таблица 2. Результаты измерений и расчётов для точечного заряда

Q1=_____, Q1*=____ (нКл)

(Графики зависимости lg E1 и lg

E1* от lg r)

(Все графики могут

быть выполнены с использованием спецсредств MSOffice или др. приложений либо

вычерчены вручную и сосканированы (сфотографированы))

По точке пересечения графика lg E1 от lg r определим:

По точке пересечения графика lg E1*  от lg r определим:

Вычислим

Эксперимент 2

Таблица 3. Результаты измерений и расчётов для диполя

р1=________,

р1*=___________ (10-11Кл/м)

(Графики зависимости lg E и lg

E* от lg r)

По точке пересечения графика lg E от lg r определим:

По точке пересечения графика lg E*  от lg r определим:

Вычислим

Вывод:

Лабораторная работа №2

«Зависимость мощности и КПД источника постоянного тока от внешней нагрузки»

Тема 5. Постоянный

электрический ток и его характеристики. Закон Ома. ЭДС и работа источника тока.

Закон Джоуля-Ленца. Правила Кирхгофа.

Цель работы:

-  Знакомство с

компьютерным моделированием цепей постоянного тока.

-  Исследование зависимости

мощности и КПД источника постоянного тока от сопротивления внешней цепи.

Порядок запуска ВЛР

1. Получите доступ к виртуальному рабочему столу. Инструкция по

доступу прилагается к заданию в курсе.

2. Откройте на виртуальном лабораторном столе папку «Лабораторные

работы», выберите папку «ФИЗИКОН»», в ней – папку «Виртуальный

практикум по физике для вузов. Часть I». Откройте ее и запустите приложение Виртуальный

практикум по физике для вузов. Часть I.

3. Выберите из перечня практических работ «Зависимость мощности

и КПД источника постоянного тока от внешней нагрузки», щелкнув левой клавишей

мыши на ее названии.

Методические

рекомендации:

1. Изучите указанные разделы виртуальной лабораторной работы:

- Введение

- Цель работы

- Краткая теория

- Модель «Конструктор цепей постоянного тока»

- Методика и порядок измерений

Выберите номер условной бригады по первой букве Вашей фамилии в

таблице 1.1.

Таблица 1.1

Номер бригады - 1

По номеру бригады получите исходные данные в таблице 1.

2. Смоделируйте электрическую цепь в соответствии с параметрами,

заданными для Вашей бригады.

3. Проведите измерения в соответствии с одноименным разделом.

4. Выполните необходимые вычисления в соответствии с разделом

«Обработка результатов и оформление отчета»:

4.1. Заполните таблицу 2 в Бланке выполнения работы «Зависимость

мощности и КПД источника постоянного тока от внешней нагрузки».

– показания вольтметра и амперметра модели при соответствующем

значении сопротивления нагрузки.

P1 – полезная мощность.

Рассчитывается по формуле

P2 – мощность,

выделяющаяся в источнике тока. Вычисляется по формуле

Pполн – мощность

источника. Вычисляется по формуле

η –КПД источника. Вычисляется

по формуле

4.2. Постройте графики зависимостей P1, P2, Pполн, η и Uот сопротивления внешней нагрузки R. (График может быть выполнен вручную или с

использованием спецсредств MSOffice или др. приложений, отсканирован отдельным

файлом или вставлен напрямую в отчет)

4.3. Проанализируйте графики и оцените погрешности измерений.

4.4. По графику P1(R) определите значение внутреннего

сопротивления источника r и сравните это значение с заданным из

таблицы 1.

3.5. Сделайте выводы.

4. Оформите отчет на Бланке выполнения лабораторной работы и

прикрепите его в курс для проверки.

Бланк выполнения лабораторной работы № 2 «Зависимость мощности и КПД источника постоянного тока от внешней нагрузки»

Зарисуйте схему

электрической цепи вашего эксперимента

Таблица 2 Результаты измерений и расчетов

Графики зависимостей

P1, P2, Pполн от сопротивления внешней нагрузки R.

График зависимостей η от сопротивления внешней

нагрузки R.

График зависимостей U

от сопротивления внешней нагрузки R.

Значение внутреннего сопротивления источника r=

Анализ графиков:

Вывод:

Лабораторная работа № 3

«Определение удельного заряда частицы методом отклонения в магнитном поле»

Цель работы:

- Знакомство с компьютерным

моделированием движения заряженных частиц в магнитном поле.

- Ознакомление с принципом

работы масс-спектрометра.

- Определение удельного заряда

изотопов.

Порядок запуска ВЛР:

1. Получите доступ к виртуальному рабочему столу. Инструкция по

доступу прилагается к заданию в курсе.

2. Откройте на виртуальном лабораторном столе папку «Лабораторные

работы», выберите папку «ФИЗИКОН»», в ней – папку «Виртуальный

практикум по физике для вузов. Часть I». Откройте ее и запустите приложение Виртуальный

практикум по физике для вузов. Часть I.

3. Выберите из перечня работу «Определение удельного заряда

частицы методом отклонения в магнитном поле», дважды щелкнув левой клавишей

мыши на ее названии.

Методические

рекомендации:

1. Изучите указанные разделы виртуальной лабораторной работы:

- Введение

- Цель работы

- Краткая теория

- Модель «Масс-спектрометр»

- Методика и порядок измерений

Выберите номер условной бригады по первой букве Вашей фамилии в

таблице 1.1. 

Таблица 1.1

Номер бригады - 1

По номеру бригады получите исходные данные в таблице 1.

2. Проведите измерения в соответствии с одноименным разделом.

3. Выполните необходимые вычисления в соответствии с разделом

«Обработка результатов и оформление отчета»:

3.1. Заполните таблицы 2, 3, 4, 5 в Бланке выполнения

лабораторной работы «Определение удельного заряда частицы методом отклонения в

магнитном поле».

3.2. Значение времени пролета T1/2 нужно измерять для изотопа с меньшей

массой в каждой паре.

3.3. Найдите удельные заряды изотопов и сравните их с табличными

значениями.

3.4. Постройте графики зависимости времени пролета от скорости

изотопов. Отсканируйте рисунки.

3.5. Сделайте выводы.

4. Оформите отчет на Бланке выполнения лабораторной работы и

прикрепите его в курс для проверки.

Бланк выполнения лабораторной работы № 3 «Определение удельного заряда частицы методом отклонения в магнитном поле»

Таблица 2 Результаты измерений (С12-С14)

Удельный заряд каждого

изотопа рассчитать по формуле

Удельный заряд каждого

изотопа рассчитать по формуле

Сравнить с табличными значениями. 

Вывод:

Таблица 3 Результаты измерений (Ne20-Ne22)

Удельный заряд каждого

изотопа рассчитать по формуле

Среднее значение

удельного заряда для каждого изотопа

Сравнить с табличными значениями.

Вывод:

Таблица 4 Результаты измерений (U235-U238)

Удельный заряд каждого

изотопа рассчитать по формуле

Среднее значение

удельного заряда для каждого изотопа

Сравнить с табличными значениями.

Вывод:

Таблица 5 Результаты измерений (In113-In115)

Удельный заряд каждого

изотопа рассчитать по формуле

Среднее значение

удельного заряда для каждого изотопа

Сравнить с табличными значениями.

Вывод:

Графики зависимости

периода обращения частицы от скорости.

Вывод: Анализ графиков.