Зимин ФИЗИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСТВУ И МАГНЕТИЗМУ Учебное пособие Рекомендовано Научно-методическим советом университета для студентов, обучающихся по специальностям Физика, Микроэлектроника и полупроводниковые приборы, Радиофизика, Телекоммуникации, Радиотехника Ярославль 2010 1 УДК 53:372.8 ББК В33я73 З 62 Рекомендовано Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного издания. <...> План 2009/10 года Рецензенты: Матвеев В. И., д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий кафедрой теоретической физики Поморского государственного университета; кафедра физики и прикладной математики Владимирского государственного университета З62 Зимин, С. П. Физический практикум по электричеству и магнетизму: учеб. пособие / С. П. Зимин; Яросл. гос. ун-т им. <...> Общая характеристика стендов ЮУрГУ и основные правила работы на них приведены в Приложении 2. <...> 3 ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ Лабораторная работа № 1 Цель работы: знакомство с электроизмерительными приборами; изучение обозначений на шкалах приборов; приобретение навыков работы с электроизмерительной аппаратурой. <...> Приборы и принадлежности: набор электроизмерительных приборов разных типов. <...> Краткая теория Электроизмерительные приборы предназначены для измерения различных параметров, связанных с производством, передачей и использованием электрической энергии. <...> С их помощью могут быть определены сила тока в цепи, падение напряжения между двумя точками, электрическое сопротивление участка цепи и т. д. <...> Электроизмерительные приборы широко применяются и для измерения неэлектрических величин: температуры, скорости, времени, давления и т. п. <...> Приборы могут также классифицироваться по многим другим признакам, например, по способу создания противодействующего момента, по конструкции опор подвижной части, по виду шкалы и указателя. <...> Магнитоэлектрическая система Приборы этой системы предназначены для измерения силы и напряжения постоянного <...>
Физический_практикум_по_электричеству_и_магнетизму_Учебное_пособие.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова
С. П. Зимин
ФИЗИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ
ПО ЭЛЕКТРИЧЕСТВУ И МАГНЕТИЗМУ
Учебное пособие
Рекомендовано
Научно-методическим советом университета
для студентов, обучающихся по специальностям Физика,
Микроэлектроника и полупроводниковые приборы, Радиофизика,
Телекоммуникации, Радиотехника
Ярославль 2010
1
Стр.1
УДК 53:372.8
ББК В33я73
З 62
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного издания. План 2009/10 года
Рецензенты:
Матвеев В. И., д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий кафедрой
теоретической физики Поморского государственного университета;
кафедра физики и прикладной математики Владимирского
государственного университета
З62
Зимин, С. П. Физический практикум по электричеству и
магнетизму: учеб. пособие / С. П. Зимин; Яросл. гос. ун-т
им. П. Г. Демидова. – Ярославль: ЯрГУ, 2010. – 136 с.
ISBN 978-5-8397-0741-2
Учебное пособие составлено в соответствии с Государственным
образовательным стандартом, в нем содержатся задания и
справочные материалы для выполнения лабораторных работ
физического практикума по электричеству и магнетизму.
Предназначено для студентов, обучающихся по специальностям
010700.62 Физика, 010803.65 Микроэлектроника и полупроводниковые
приборы, 010801.65 Радиофизика, 210400.62 Телекоммуникации,
210302.65 Радиотехника (дисциплины «Физический
практикум», «Общий физический практикум», блок ЕН), очной
формы обучения.
Ил. 64. Библиогр.: 41 назв.
Пособие выполнено при частичной финансовой поддержке
программы «Развитие научного потенциала высшей школы на
2009 – 2010 годы (проект 2.1.1/466)».
УДК 53:372.8
ББК В33я73
ISBN 978-5-8397-0741-2
© Ярославский государственный
университет им. П. Г. Демидова, 2010
2
Стр.2
ПРЕДИСЛОВИЕ
Данное учебное издание содержит описания лабораторных
работ для выполнения «Физического практикума» по электричеству
и магнетизму. Материалы представленных работ находятся в
соответствии с разделами лекционного курса, предназначены для
закрепления теоретического материала и овладения навыками
проведения эксперимента. Выполнение работ, оформление отчета
и защита проводятся в соответствии с общими правилами,
действующими в лабораториях физического практикума ЯрГУ.
При подготовке к защите работы необходимо прочитать соответствующие
разделы учебников и рекомендуемой литературы.
Некоторые справочные материалы для вычислений студент
найдет в конце учебного пособия. При составлении отчета стоит
обратить особое внимание на четкую формулировку физических
выводов по каждой экспериментальной работе и грамотное
объяснение наблюдаемых зависимостей.
При подготовке данного учебного пособия были использованы
и переработаны методические указания прежних лет,
разработанные с участием автора и преподавателей физического
факультета В. С. Бойденко, М. В. Лоханина, М. Н. Преображенского,
А. Л. Яковлева, Н. Е. Мокроусова. В пособие включены
несколько новых лабораторных работ, выполняемых на стендах
лабораторного комплекса «Электричество и магнетизм», созданных
в Южно-Уральском государственном университете и Уральском
филиале ФГУП РНПО «Росучприбор». Общая характеристика
стендов ЮУрГУ и основные правила работы на них
приведены в Приложении 2.
Автор признателен доценту кафедры общей и экспериментальной
физики В. С. Бойденко и доценту кафедры нанотехнологий
в электронике С. А. Кривелевичу за ценные замечания,
высказанные при чтении рукописи.
3
Стр.3
Оглавление
ПРЕДИСЛОВИЕ............................................................................... 3
Лабораторная работа № 1. Изучение электроизмерительных
приборов ................................................................................... 4
Лабораторная работа № 2. Измерение сопротивлений
мостовым методом ............................................................... 18
Лабораторная работа № 3. Изучение принципа
электрических компенсационных измерений ................. 23
Лабораторная работа № 4. Контактные явления
в металлах. Градуировка термопары ............................... 32
Лабораторная работа № 5. Проверка правил Кирхгофа
для цепей постоянного тока ............................................... 38
Лабораторная работа № 6. Изучение электростатического
поля ......................................................................................... 43
Лабораторная работа № 7. Определение постоянной времени
цепи, содержащей сопротивление и емкость .................. 49
Лабораторная работа № 8. Проверка закона Богуславского–
Ленгмюра для вакуумного диода и определение
удельного заряда электрона ............................................... 56
Лабораторная работа № 9. Изучение температурной
зависимости сопротивления металлов
и полупроводников ............................................................... 65
Лабораторная работа № 10. Измерение индуктивности,
емкости и проверка закона Ома
для переменного тока .......................................................... 74
Лабораторная работа № 11. Мостовые методы измерения
реактивных сопротивлений ............................................... 89
Лабораторная работа № 12. Исследование явления резонанса
в электрических цепях ......................................................... 97
133
Стр.133
Лабораторная работа № 13. Исследование
магнитного поля соленоида .............................................. 106
Лабораторная работа № 14. Снятие основной кривой
намагничивания ферромагнетика и изучение
зависимости магнитной проницаемости
от напряженности магнитного поля ............................... 112
Лабораторная работа № 15. Контактные явления
в полупроводниках. Выпрямляющее действие
p-n перехода ......................................................................... 121
Приложение 1. Обозначения на шкалах приборов ................. 129
Приложение 2. Основные сведения
о лабораторном стенде ЮУрГУ ....................................... 131
Приложение 3. Некоторые фундаментальные физические
константы. Физические константы веществ.
Коэффициенты перевода единиц ..................................... 132
134
Стр.134