F - Камышинский технологический институт

Сборник лабораторных работ по физике
Часть II
Волгоград - 1997
-2-
УДК 530(075.8)
Сборник лабораторных работ по физике. Ч.2.-ВолгГТУ, Волгоград, 1997.180с.
ISBN5-230-03704-0
Физический практикум по электричеству и магнетизму, составляющий
вторую часть курса общей физики. Выполнение лабораторных работ по электричеству и магнетизму вырабатывает у студентов навыки и умения самостоятельной экспериментальной работы и знакомит их с основными методами измерения электрических величин. Сборник содержит необходимую теорию физического эксперимента к каждой работе, методику расчета погрешностей
электрических измерений, а также контрольные вопросы для допуска и отчета
по лабораторной работе.
Ил. 70. Табл. 17. Библиогр.: 8 назв.
Авторы:
Н. Г. Юдин (лаб. работы № 3, 4, 6, 13, 14);
В. П. Олейников (лаб. работы № 1, 11, 12);
Е. Ю. Генералова (лаб. работа № 7);
С. В. Сивков (лаб. работы № 5, 9);
Рецензенты: зав. кафедрой физики КВВКИСУ, канд.физ.-мат. наук, проф.
Ю.А.Гнедов,
проф. кафедры химии КВВКИСУ В.М.Макаров.
Печатаются по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного технического университета
-3-
ISBN 5-230-03704-0
Волгоградский государственный
технический университет, 1997.
Камышинский технологический
институт,1997.
Цели и задачи физического практикума по
электричеству и магнетизму
Современный лабораторный практикум по электричеству и магнетизму
есть элемент учебного процесса, включающий в себя оптимальное сочетание
теоретической и экспериментально-практической части физического исследования. Лабораторная работа не может быть успешно проведена ни на основании механического выполнения описания лабораторной работы, ни путем
"слепого" экспериментирования. Лабораторная работа проводится на основе
четкого понимания поставленной цели и задач исследования.
Основная цель лабораторного практикума по электро-магнетизму: способствовать развитию физического мышления студентов, осознанию ими современной физической картины мира, формированию научно - экологического
мировоззрения, созданию фундамента (базы) для изучения общенаучных и
специальных дисциплин. В лаборатории электричества и магнетизма студенты
самостоятельно решают ряд экспериментальных задач. При этом можно выделить два направления. С одной стороны, студенты учатся самостоятельно воспроизводить и анализировать основные физические явления и законы по электричеству и магнетизму, с другой стороны, он приобретает основные элементарные навыки работы с электроизмерительными приборами. При подготовке
к работе необходимо усвоить: какие физические явления (законы) будут ис-
-4-
следоваться, какие электрические величины следует измерить, на какой теоретической основе базируется метод измерения величины, какой принцип действия установки в целом и каждого из перечисленных измерительных приборов.
Организация и порядок выполнения лабораторных работ
Лабораторные работы по физике знакомят студентов с законами физики
и позволяют экспериментально проверить основные положения теории, приобрести навыки по проведению эксперимента по электричеству и магнетизму,
проверить и убедиться в справедливости изученных законов природы. Непосредственное участие в экспериментах вырабатывает у студентов практические навыки по методике проведения опытов и обработке их результатов. По
полученным результатам лабораторного исследования студенты должны
научиться оценивать погрешность сделанных измерений.
Предварительная подготовка студентов к каждой лабораторной работе и
понимание ее цели и содержания - важнейшее условие. Поэтому прежде чем
приступить к выполнению лабораторной работы, студент должен: тщательно
изучить содержание работы и порядок ее выполнения; повторить теоретический материал, связанный с выполнением данной работы; подготовить таблицы с необходимым количеством граф для значения результатов наблюдений и
вычислений. Студент должен иметь отдельную рабочую тетрадь для записей
материалов по выполняемым работам, необходимых для составления отчета о
проделанной работе. Лабораторная работа завершается составлением отчета и
сдачей зачета по ней. Лабораторная работа засчитывается, если отчет содержит
необходимые схемы, таблицы и графики, выполненные правильно и аккуратно, и если студент ответил на вопросы преподавателя, обнаружив знания
устройства и принципа работы объектов исследования и понимание физических процессов, объединяющих полученные по данной работе результаты.
Кроме того, студент должен знать назначение всех элементов лабораторной
-5-
установки или схемы и уметь объяснить порядок действий при выполнении
любого эксперимента в лабораторной работе.
Техника безопасности при работах в лаборатории
электричества и магнетизма
Лабораторные установки в лаборатории электричества являются действующими установками, отдельные элементы которых находятся под напряжением. Поэтому при определенных условиях, возникающих из-за нарушения
установленных правил, лабораторные стенды могут стать источ-ником поражения человека электрическим током и других видов травматизма.
Тело человека обладает электропроводностью, а поэтому при соприкосновении с двумя неизолированными элементами установки, находящимися
под напряжением (одним из этих элементов может оказаться корпус электрической машины или трансформатора), через тело человека проходит электрический ток. Достигнув опасных значений, этот ток приводит либо к сильным
ожогам (электрическая травма), либо к тяжелым поражениям нервной, сердечной и дыхательной систем организма человека (электрический удар). Последствия поражения током бывают тяжелыми и могут привести к смертельному
исходу. Проходящий через человеческое тело переменный или постоянный ток
силой 10 мА уже вызывает болезненное ощущение, а ток силой 50 мА смертелен.
Напряжения выше 26 В считаются опасными, и при работе с ними обязательно соблюдение следующих мер техники безопасности:
1. Сборка и разборка лабораторной установки, а также и любые исправления в ней ни в коем случае не должны проводиться под напряжением.
2. Металлические корпусы приборов и установок, питающихся от сети,
должны быть заземлены.
-6-
3. Работая с электрической схемой или приборами, следует относиться к
шинам заземления, к батареям и вообще к любой заземленной (зануленной)
аппаратуре, как к проводам, находящимся под напряжением.
4. Необходимо помнить, что при наличии в цепях индуктивностей и емкостей, в момент размыкания цепи возможно появление мощных экстратоков.
Поэтому даже низковольтные цепи с индуктивностями или конденсаторами
могут быть опасными.
5. Если при включении схемы (прибора) или во время работы наблюдается опасное отклонение или разогрев прибора, сильное искрение или другие
опасные явления, следует прежде всего отключить лабораторную установку и
обратиться к преподавателю или лаборанту.
6. Все нагревательные приборы, а также реостаты в электрических цепях
должны стоять на огнестойких подставках.
7. В случае воспламенения обязательно выключите лабораторную установку и только после этого приступайте к тушению пламени.
8. Если попавший под напряжение останется в соприкосновении с токоведущими частями, нужно как можно быстрее освободить его от действия тока. Для этого лучше всего лучше всего отключить ту часть электроустановки,
которая касается пострадавшего. Для этого необходимо отключить общий
электрощит лаборатории или установку лабораторной работы. Если это невозможно сделать быстро, то при напряжении сети до 500 В для отделения пострадавшего от предметов, находящихся под напряжением, лучше воспользоваться любыми непроводящими ток предметами:
встать на сверток сухой
одежды или на доску, или, обмотав шарфом руку, оттащить пострадавшего.
9. К работе в лаборатории допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности.
Инструкция по технике безопасности при проведении работ
по физике в лаборатории электричества
-7-
1. Перед началом лабораторных занятий студенты проходят инструктаж
по технике безопасности с росписью в журнале инструктажа.
2.Студент должен помнить, что невыполнение требований настоящей
инструкции может привести к поражению электрическим током.
3.При несоблюдении правил техники безопасности студент отстраняется
от выполнения работ.
При выполнении лабораторных работ студент обязан:
1. Выполнять указания преподавателя и лаборантов.
2. Использовать только то оборудование, которое предусмотрено на данном рабочем месте.
3. Не вскрывать крышки электрических щитов.
4. Не отлучаться с рабочего места без разрешения преподавателя.
5. Не допускать на рабочее место посторонних лиц.
6. Сообщить преподавателю о замеченных неисправностях в оборудовании и других нарушениях техники безопасности.
Перед началом работы необходимо:
1. Проверить исправность средств защиты.
2. Удалить лишние предметы со своего рабочего места.
3. До устранения всех обнаруженных неисправностей к работе не приступать.
Во время работы запрещается:
-8-
1. Не приступать к лабораторной работе, не разобравшись в назначении
всех устройств, приборов и электрических цепей, входивших в установку.
2. Не включать и выключать общую лабораторную сеть (за исключением
аварийной ситуации).
3. Не включать собранную электрическую цепь без проверки ее преподавателем или лаборантом.
4. Изменения в цепи производить, только отключив ее.
5. Не оставлять включенную цепь без присмотра.
6. Не касаться одновременно корпуса прибора и токоведущих частей
(проводов, зажимов, клемм) установки, проводить самостоятельно
замену
сгоревших предохранителей.
7. При перемещении движков и рукояток реостатов следить за тем, чтобы рука была в соприкосновении только с изолированной рукояткой.
8. Работать в одежде, не имеющей свободно свисающих концов шарфов,
косынок, галстуков и т.п., и головном уборе, исключающем возможность "свисания" прядей волос.
9. Если схема содержит конденсаторы, то после ее отключения разрядить конденсаторы, замкнув накоротко их выводы.
10. При работе с лабораторной установкой, находящейся под напряжением, стоять на изоляционных резиновых ковриках, имеющихся у каждой лабораторной установки.
11. После снятия всех необходимых показаний прибора выключить
установку.
По окончании работ необходимо:
1. Привести в порядок учебное место.
2. Проверить наличие приборов и оборудования, сдать его лаборанту.
-9-
3. сообщить о всех замеченных неисправностях преподавателю или лаборанту.
Требования к поведению студента в аварийной ситуации во время
лабораторных работ.
1. Прекратить работу.
2. Немедленно поставить в известность руководителя занятий.
3. Предупредить окружающих об опасности.
4. Способствовать устранению аварийной ситуации.
5. Оказать доврачебную помощь пострадавшим.
6 За невыполнение вышеуказанных требований студент наказывается в
административном порядке.
Литература: [6], [8].
Лабораторная работа N1.
ЭЛЕКТРОННЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ
1. Цель работы
Целью данной работы является изучение электронного осциллографа и
его принципа действия.
2. Теория вопроса
Электронный осциллограф - это один из наиболее универсальных измерительных приборов для непосредственного наблюдения, исследования и фотографирования графического изображения различных электрических процессов.
-10-
Наблюдаются эти процессы на экране электроннолучевой трубки, являющейся визуальным индикатором осциллографа.
Наглядность изображения исследуемого процесса, особенно необходимая при рассмотрении быстро протекающих переменных, импульсных и других кратковременных процессов, и возможность его фотографирования - основные достоинства электронного осциллографа. С помощью электрон- ного
осциллографа можно наблюдать форму электрических колебаний, измерять
постоянные и переменные напряжения и токи, наблюдать и снимать резонансные и амплитудные характеристики различных нелинейных эле-