Ім'я файлу: Цикл 2 фізика .docx
Розширення: docx
Розмір: 4578кб.
Дата: 29.12.2022
скачати
Пов'язані файли:
звіт до проекту.docx
Кредитный рынок РФ.docx
Розширення: docx
Розмір: 4578кб.
Дата: 29.12.2022
скачати
Пов'язані файли:
звіт до проекту.docx
Кредитный рынок РФ.docx
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
Кафедра фізики
ЗВІТИ
З лабораторних робіт,
З дисципліни «Фізика»
З теми електромагнетизм
Виконал: Перевірили:
Ст. гр. ПЗПІ-20-6 Мягкий О.В.
Мотречко В.В. Приймачов Ю.Д.
Харків 2021
Лабораторна робота №5
Мета роботи: ознайомитись із графічним зображенням електричного поля точкового заряду та системи точкових зарядів за допомогою електричних силових ліній поля та дослідити особливості їх побудови.
Експериментальні дослідження
1.2.1 Прилади та приладдя: комп’ютерна програма «Силові лінії електричного поля» (рис. 1.1)
Малюнок 1.1 – комп’ютерна програма «Силові лінії електричного поля»
1.2.2 Дані для експерименту
1.3 Обробка результатів експериментальних досліджень
1.3.1 Помістимо в точку з координатами 0 x = , y = 0 точковий заряд q (величину q взявши з таблиці 1.2.1). Виберемо число ліній N = 10 , число кроків (яке визначає довжину силових ліній на екрані) підберемо так, щоб вони охоплювали весь екран ( 500 кроків ) .
Малюнок 1.2 – пункт номер 1, поле утворене одним зарядом.
1.3.2 Збільшимо заряд удвічі
Малюнок 1.3 – Пункт 2, поле, з зарядом збільшеним у 2 рази
В 2 рази треба збільшити число N, щоб за графічним зображенням поля можна було визначити величину напруженості.
1.3.3 Виберемо на картині поля замкнену лінію довільної форми( У формі квадрата та кола). Підрахуймо число ліній, які входять в площину, охоплену лінією N1
Малюнок 1.4 – Дві замкнені лінії на картині поля
Число ліній, які входят в площину, охоплену колом з радіусом 90, дорівнює N1 = 2. Число ліній, які виходять назовні N2 = 2.
= 
= 
= 
Число ліній, які входят в площину, охоплену квадратом зі стороною 120 у. о. дорівнює N1 = 12. Число ліній, які виходять назовні N2 = 12.
= 
= 
В обох випадках у нас вийшло , що потік який перетинає замкнені лінії, дорівнює нулю.
1.3.4 Розмістимо два однакових заряди на відстані 2-х клітинок q = 1. Отримаємо для них картину силових ліній.
Малюнок 1.5 – поле двох зарядів q, відстань 2 – х клітинок.
1.3.5 Отримаємо картину силових ліній для системи двох однакових зарядів протилежного знаку.
Малюнок 1.6 – q1 = 1 , q2 = -1 на відстані 2-х клітинок.
1.3.6 Помістимо заряд величиною Q = 99 умовних одиниць в точку з координатами x = , 0 y = . Внесемо в поле цього заряду невеликий пробний заряд q = 1 в точки з координатами: x1=50, y1=50; x2=150, y2=150; x3=250, y3=150.
Для позитивного заряду +q.
Малюнок 1.7.1– x1=50, y1=50
Малюнок 1.7.2– x2=150, y2=150
Малюнок 1.7.3– x3=250, y3=150
Дивлячись на малюнки, можемо зробити висновки, що чим ближче пробний заряд до основного, тим більше він спотворює його поле.
Повторюємо експеримент для негативного заряду –q.
Малюнок 1.7.4– x1=50, y1=50
Малюнок 1.7.5– x2=150, y2=150
Малюнок 1.7.6– x3=250, y3=150
Дивлячись на малюнки, ми можемо зробити висновки, що чим ближче пробний заряд до основного, тим менше він спотворює його поле.
1.3.7 Розміщуємо у вершинах квадрата заряди однакової величини за схемою (мал.1.8) – така система носить назву – квадруполь. Для цього розміщуємо заряди таким чином: q=-1, x =90, y=90; q=1, x=90, y=-90; q=1, x =-90, y=90; q=-1, x =-90, y=-90;
Малюнок 1.8
Результати досліду у малюнку 1.9
Малюнок 1.9 – Квадруполь
Дивлячись на малюнок 1.9, можемо зробити висновок, що картина поля квадруполя симетрична відносно діагоналі.
1.4 Висновок: У ході лабораторної роботи, я ознайомився із графічним зображенням електричного поля точкового заряду та системи точкових зарядів за допомогою електричних силових ліній поля та дослідив особливості їх побудови.
Лабораторна робота №6
Осцилографування фізичних процесів
2.1 Мета роботи: з’ясувати принцип дії електронного осцилографа, ознайомитись з застосуванням електронного осцилографа для спостереження форми сигналу, вимірювання напруги, частоти, різниці фаз, вивчити явища, що виникають при складанні взаємно перпендикулярних коливань.
2.2 Експериментальні дослідження
2.2.1 Прилади та приладдя: комп’ютерна програма «Рух заряджених частинок в ЕПТ»
Малюнок 2.1
Малюнок 2.1.1
Малюнки 2.1.1 – Інтерфейс програми у двох режимів роботи
2.2.2 Вихідні дані
Таблиця 2.1 – Вихідні дані
| № | Ua, B | L, мм | Uy, B | d, мм |
| 10 | 1200 | 160 | 12 | 10 |
Обробка результатів експериментальних досліджень
2.3.1 Отримаємо на екрані траєкторію електрона.
Малюнок 2.2 – Траєкторія електрона з даних, що були у таблиці відповідно варіанту
2.3.2 Змінимо полярність Uy.
При зміні Uy кут між центральною віссю змінюється прямопропорційно до значення.
2.3.3 Задаємо декілька послідовних значень напруги Uy від максимального значення + Uy до мінімального значення – Uy.
Дивлячись на малюнок нижче, можемо зробити висновок, що електронний промінь викреслює на екрані пряму горизонтальну лінію.
Малюнок 2.3 – Жовтим кольором позначена лінія, яку викреслює електронний промінь на екрані ЕПТ
2.3.4 За даними пункту 1 обчисліть чутливість ЕПТ.
2.3.5 Змінюємо режим програми. В цьому режимі падаймо синусоїдальну напругу на у-пластини, на х-пластини Ux=0.
Дивлячись на малюнок 2.3, можна зробити висновок, що висновок з пункту 3 співпадає з отриманим зображенням – на рисунку зображена пряма горизонтальная лінія.
Малюнок 2.4 – Зображення до 2.3
2.3.6 Подайте пилкоподібну напругу на x-пластини, на y-пластини – синусоїдальну. Потім на на x-пластину теж синусоїдальну.
Малюнок 2.5.1– Зображення з пилкоподібною напругою на x-пластині та синусоїдальній на y-пластині
Малюнок 2.5.2– Зображення з пилкоподібною напругою на x-пластині та y-пластині
Дивлячись на малюнки 2.5.1 – 2.5.2, можемо прийти к висновку, що крива дуже відрізняється від замальованої, а істина форма спостерігається тільки тоді, коли х-пластину подати пилкоподібну напругу (спостерігається синусоїда).
2.3.7 Змінюємо ωy до значення 4, тоді на екрані зображено 3 періода синусоїди
(мал 2.6).
Дивлячись на зображення (рис 2.6), можна зробити висновок, що період розгортки (пилки) зв’язан з пероідом синусоїди обернено пропорційним співвідношенням.
Малюнок 2.6 – Зображення до пункту 2.3
2.3.8 Подаємо на обидві пари пластин синусоїдальну напругу однакової амплітуди: А=В, та однакової частоти: ωx = ωy . Змінюємо різницю фаз δ отримуємо: пряму (мал 2.7.1), коло (мал 2.7.2), еліпс (мал 2.7.3), пряму з протилежним нахилом (рис 2.7.4).
Малюнок 2.7.1 – пряма
Малюнок 2.7.2 – коло
Малюнок 2.7.3 – еліпс
Малюнок 2.7.4– пряма з протилежним нахилом
Визначаємо та записуємо різницю фаз за формулою
.Для прямої та для прямої з протилежним нахилом:
Для еліпса:
Для кола:
2.3.9 Повторюємо операції п.8 для випадку, коли амплітуди A і B не дорівнюють одна одній (А = 12, В = 14). Змінюємо різницю фаз δ отримуємо: пряму (мал. 2.8.1), коло (мал. 2.8.2), еліпс (мал. 2.8.3), пряму з протилежним нахилом (мал.. 2.8.4), фігура Лісажа(мал 2.8.5).
малюнок 2.8.1 – пряма
малюнок 2.8.2 – еліпс
малюнок 2.8.3 – коло
малюнок 2.8.4 – пряма з протилежним нахилом
малюнок 2.8.5 – фігура Лісажа
Визначаємо та записуємо різницю фаз за формулою
.Для прямої та для прямої з протилежним нахилом:
Для еліпса:
Для кола:
2.3.10 Подаємо на обидві пари пластин синусоїдальну напругу, задовольнивши умовам: А=В, δ=30 градусів. Фіксуємо ωx . Змінюємо ωy так, щоб ωx/ωy =1, 2, 3, 2/3 (мал 2.9).
Малюнок 2.9.1 – ωy = 30
, ωx/ωy = 1
Малюнок 2.9.2 – б – ωy = 15
, ωx/ωy =2
Малюнок 2.9.3 – ωy = 10
, ωx/ωy =3
Малюнок 2.9.4 – ωy =45
, ωx/ωy =2/3Тоді формула, за якою при відомому значенні ωx можна обчислити ωy матиме наступний вигляд:
,де m - кількість точок дотикань фігурою до вертикальної лінії, n – кідькість точок дотикань фігурою до горизонтальної лінії.
Тоді:
2.3.11 Повторюємо пункт 10, але тепер фіксуємо ωy. Змінюємо ωх так, щоб відношення ωy/ ωx =1, 2, 3, 2/3.
Малюнок 2.10.1 – ωх = 30
, ωx/ωy = 1
Малюнок 2.10.2 – ωх = 15
, ωx/ωy =2
Малюнок 2.10.3 – ωх = ωх = 10
, ωx/ωy =3
Малюнок 2.10.3 – ωх =45
, ωx/ωy =2/3Обчислюємо ωy кожного випадку:
Для мал. 2.10.1:
Для мал. 2.10.2:
Для мал. 2.10.3:
Для мал. 2.10.4:
Висновок: виконуючи цю лабораторну работу, я з'ясував принцип дії електронного осцилографа, ознайомився з застосуванням електронного осцилографа для спостереження форми сигналу, вимірювання напруги, частоти, різниці фаз, вивчити явища, що виникають при складанні взаємно перпендикулярних коливань.
Лабораторна робота №7
Вивчення магнітного поля кругового витка та соленоїда
3.1 Мета роботи: ознайомитись із законом Біо-Савара-Лапласа, дослідити магнітне поле контуру зі струмом та системи співвісних контурів, що утворюють котушку з струмом, базуючись на законі Біо-Савара-Лапласа.
3.2 Експериментальні дослідження
3.2.1 Прилади та приладдя: комп’ютерна програма «Магнетизм»
Рисунок 3.1 інфтерфейс програми «Магнетизм»
3.2.2 Вихідні дані
Таблиця 3.1 – Вихідні дані
| № вар. | L, пікс | R, пікс | Разом ділянок |
| 10 | 300 | 50 | 200 |
3.3 Обробка результатів експериментальних досліджень
3.3.1 Створюємо один виток із струмом. Для цього обираємо “ділянок на витку” та “разом ділянок” рівним однаковому числу 30. “Відстань” між лініями, яка регулює густину ліній встановлюю рівною 20 пікселям. Отриманий результат силових ліній для магнітного поля одного витка зображена на малюнку 3.2.
Малюнок 3.2 – Координати центра витка: X: 0, Y: 26. Значення індукції дорівнює 2.4 * 10-9
Збільшуємо число “ділянок на витку” в два (малюнок. 3.3.1), три (малюнок 3.3.2) разів.
Малюнок 3.3.1 – число “ділянок на витку” збільшено в 2 рази, координати центра витка: X: 0, Y: 26. Значення індукції дорівнює -0.05
Малюнок 3.3.2 – число “ділянок на витку” в три рази, координати центра витка: X: 15, Y: 26. Значення індукції дорівнює 0.02
* 10-9
Встановлюємо “кут нахилу” (мал. 3.4).
Малюнок 3.4.1 – кут нахилу дорівнює 10
Малюнок 3.4.2 – кут нахилу дорівнює 20
Малюнок 3.4.3 – кут нахилу дорівнює 30
Збільшуючи число ділянок витка та встановивши кут огляду можна спостерігати, що зі збільшенням числа ділянок форма силових ліній змінюється від еліпсу до кола від центру до кінця витка відповідно.
3.3.2 Встановлюємо довжину котушки L=200 пікселів, R=50 пікселів, координати початкової точки для розрахунку силової лінії рівні Rox ≈ 50 пікселів, Roz = Roy = 0. Збільшую густину силових ліній (шляхом зменшення “відстані”), встановлюю “Разом ділянок” − 30.
Малюнок 3.5.1– відстань дорівнює 15
Малюнок 3.5.2– відстань дорівнює 15
Збільшую число витків (мал. 3.6).
Малюнок 3.6.1 – кількість дорівнює 10
Малюнок 3.6.2 – кількість дорівнює 15
Форма поблизу витків є увігнутою (у сторону витків) , силові лінії перетинають циліндричну поверхню на якій лежать витки.
3.3.3 Визначаємо значення індукції в центрі соленоїда (мал 3.7) (L = 300, R = 50, Разом ділянок = 200).
Малюнок 3.7 – Зображення силових ліній магнітного поля соленоїда, B = 4.62 * 10-5
Визначаємо шість разів B в центрі соленоїда, для цього збільшую значення довжини котушки L кожного разу на 50. Результати заносимо в таблицю 3.2
Таблиця 3.2
| № | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| L | 350 | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 |
| B | 4.62 * 10-5 | 4.62 * 10-5 | 4.62 * 10-5 | 4.62 * 10-5 | 4.62 * 10-5 | 4.62 * 10-5 |
3.3.4 Встановлюємо параметри соленоїда (L = 300, R = 50, Разом ділянок = 200). Значення B0 в центрі соленоїда з відстанню 10 дорівнює 4.62 * 10-5. Визначаємо ще шість значень В для шести значень відстані y від центра соленоїда. Результати заносимо до таблиці 3.3
Таблиця 3.3
| № | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Відстань | 20 | 21 | 33 | 35 | 40 | 44 |
| B | 5.1 * 10-6 | 3.6 * 10-6 | 2.6 * 10-6 | 1.8 * 10-6 | 9.4 * 10-7 | 6.2 * 10-7 |
3.3.5 Побудуємо за пунктом 4 графік
. Дивлячись на графік (мал 3.8), можна зробити висновок, що з ростом довжини соленоїда відношення 
не змінюєтся.
малюнок 3.8 – Графік
3.3.6 Побудуємо за пунктом 5 графік
. Дивлячись на графік (мал 3.9), можна зробити висновок, що з ростом відстані відношення 
зменшується.
малюнок 3.9 – Графік
Висновок: виконуючи цю лабораторну работу, я ознайомився із законом Біо-Савара-Лапласа, дослідив магнітне поле контуру зі струмом та системи співвісних контурів, що утворюють котушку з струмом, базуючись на законі Біо-Савара-Лапласа.
Лабораторна робота №8
Визначення питомого заряду електрона методом магнетрона
4.1 Мета роботи: Дослідити рух зарядженої частинки у взаємно перпендикулярних електричному і магнітному полях та визначити питомий заряд електрона e/m.
4.2 Експериментальні дослідження
4.2.1 Прилади та приладдя: комп’ютерна програма «Магнетрон»
Малюнок 4.1 – Інфтерфейс програми «Магнетрон»
4.2.2 Вихідні дані
Таблиця 4.1 – Вихідні дані
| № | V, м/с | Ua, B |
| 10 | 2250 | 1 |
4.3 Обробка результатів експериментальних досліджень
4.3.1 Значення об’ємної густини заряду ρ0 , індукції В (струм котушки), анодної напруги Uа покласти рівними нулю. Значення радіусу аноду rа покласти 0,0024 м, радіусу катоду – 0,001 м. Початкову швидкість V покласти рівною 2250 м/с. Зарисувати траєкторію руху електрона.
Малюнок 4.2 – Траєкторія руху електрона згідно заданих данних
4.3.2 Покладаємо V = 0, анодну напругу Ua = 1. Збільшуємо індукцію від нуля добиваючись, щоб електрон пролітав повз анод. Записуємо значення струму Ik.
Малюнок 4.3 – Траєкторія руху електрона згідно заданих даних
Записуємо критичне значення струму Ik, яка була отримана в ході експерименту: Ik=0,0106 A
4.3.3 Обчислюємо критичне значення індукції Bk за формулою Bk = 0,266 ⋅ Ik. Результат записуємо до таблиці 4.2.
Bk= 0,226 ⋅ Ik=0,226 ⋅ 0,0106 = 0,0023956 Тл.
4.3.4 Повторюємо дослід п. 3, 4 п’ять разів, збільшуючи кожного разу Ua на 0,2 В. Отримані дані записуємо до таблиці 4.2.
1) Bk= 0,226 ⋅ Ik=0,226 ⋅ 0,0116 = 0,0026216 Тл.
2) Bk= 0,226 ⋅ Ik=0,226 ⋅ 0,0126 = 0,0028476 Тл.
3) Bk= 0,226 ⋅ Ik=0,226 ⋅ 0,0136 = 0,0030736 Тл.
4) Bk= 0,226 ⋅ Ik=0,226 ⋅ 0,0146 = 0,0032996 Тл.
5) Bk= 0,226 ⋅ Ik=0,226 ⋅ 0,0156 = 0,0035256 Тл.
Таблиця 4.2 – Результати досліджень
| № | Ua, B | I,A |  ⋅  , Кл/кг | < > ⋅ , Кл/кг | Δ ( ) ⋅ , Кл/кг | Bk, Тл |
| 1 | 1,0 | 0,0106 |  |  |  | 0,0023956 |
| 2 | 1,2 | 0,0116 |  | 0,0026216 | ||
| 3 | 1,4 | 0,0126 |  | 0,0028476 | ||
| 4 | 1,6 | 0,0136 |  | 0,0030736 | ||
| 5 | 1,8 | 0,0146 |  | 0,0032996 | ||
| 6 | 2,0 | 0,0156 |  | 0,0035256 |
4.3.5 Обчисліть відношення
за формулою 
, знайдіть його середнє значення і похибку.Обчислимо відношення
за формулою , результат занесемо до таблиці 4.2.1)
2)
3)
4)
5)
6)
Обчислимо середнє значення відношення
, яке було отримано у процесі шести експерементів<
> = 
Обчислюю середнє значення Ua за формулою
:
Обчислюю середнє значення Ua за формулою
:
Робоча формула:
Виводимо формулу для знаходження абсолютної похибки
з робочої формули 
Результат розрахунку за цією формулою заносимо в таблицю 4.2
За умови
, 
, тоді:
Отриманий результат запишемо у вигляді
4.3.6 Встановлюємо швидкість електрона V = 2250, анодну напругу Ua = Чому при малих швидкостях траєкторія електрона утворює петлю при збільшенні величини індукції?
Малюнок 4.4 – Траєкторія руху електрона згідно заданих данних
Чим менше швидкість електрона, тим менше він прагне рухатися прямолінійно по інерції і радіус викривлення траєкторії буде менше. А поступовому при збільшенні індукції магнітного поля траєкторія електрону буде все більше викривлятися, через це траєкторія буде утворювати петлю.
4.3.7 Змінюємо об’ємну густину заряду ρ0 та зробимо висновок, як ρ0 впливає на величину Bk.
Поступово змінюючи р0 та спостерігаючи за величиною Вk можна зробити висновок, що зі збільшенням р0 величина Вk спадає, при зменшенні – зростає.
4.3.8 Встановіть початкову швидкість V = 2250, задайте кількість електронів: n = 2 (мал 4.5.1), n = 3 (мал 4.5.2), n = 5 (мал 4.5.3).
Малюнок 4.5.1 – n = 2
Малюнок 4.5.1 – n = 3
Малюнок 4.5.1 – n = 5
4.3.9 Зробимо висновок, як впливає на значення Bk початкова швидкість електронів (в залежності від значення n початкова швидкість 1-го електрона, другого і т.д.).
При зміні кількості електронів в n раз, швидкість першого електрона падає в n раз, слідковано Ik та Bk теж зменшуються.
4.3.10 Зобразимо три замальовані траєкторії у вигляді прямої, кривої, петлі та пояснемо чому ми отримуємо саме такі траєкторії (рисунок 4.6).
Малюнок 4.6.1 – Траєкторія руху електронів у вигляді прямої
Малюнок 4.6.2 – Траєкторія руху електронів у вигляді кривої
Малюнок 4.6.2 – Траєкторія руху електронів у вигляді петлі
На мал. 4.6 показані траєкторії електронів при різних значеннях індукції магнітного поля. У міру збільшення індукції поля траєкторія електрона все більш викривляється і при деякому критичному значенні індукції електрони не досягають анода, анодний струм в цей момент різко зменшується.
Висновок: виконуючи цю лабораторну работу, я дослідив рух зарядженої частинки у взаємно перпендикулярних електричному і магнітному полях та визначив питомий заряд електрона.