Лабораторная работ № 20 «Изучение изображения предметов в тонкой линзе».
Лабораторная работа № 18 «Изучение зависимости периода колебаний нитяного (или пружинного) маятника от длины нити (или массы груза).
Цель работы: выяснить, как зависит период и частота свободных колебаний нитяного маятника от его длины.
Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, шарик с прикрепленной к нему нитью длиной 130 см, протянутой сквозь кусочек резины, часы с секундной стрелкой или метроном.
Указания к работе 1. Перечертите в тетрадь таблицу для записи результатов измерений и вычислений.
|
|
2. Укрепите кусочек резины с висящим на нем маятником в лапке штатива, как показано на рисунке. При этом длина маятника должна быть равна 5 см, как указано в таблице для первого опыта. Длину l маятника измеряйте так, как показано на рисунке, т. е. от точки подвеса до середины шарика.
3. Для проведения первого опыта отклоните шарик от положения равновесия на небольшую амплитуду (1—2 см) и отпустите. Измерьте промежуток времени t , за который маятник совершит 30 полных колебаний. Результаты измерений запишите в таблицу.
|
|
4.Проведите остальные четыре опыта так же, как и первый. При этом длину l маятника каждый раз устанавливайте в соответствии с ее значением, указанным в таблице для данного опыта.
5.Для каждого из пяти опытов вычислите и запишите в таблицу значения периода Т колебаний маятника. Tэксп = t/N
6 Вычислите теоретическое значение T нитяного маятника по формуле T = 2π√ℓ/g , Ускорение g = 9,8 м/с2.
|
|
|
7 Для каждого из пяти опытов рассчитайте значения частоты ν колебаний маятника по формуле: ν = 1/Т или ν = N/t. Полученные результаты внесите в таблицу.
8 Сделайте выводы о том, как зависят период и частота свободных колебаний маятника от его длины. Запишите эти выводы.
9 Дополнительное задание: Исследовать зависимость периода колебаний нитяного маятника от амплитуды колебаний.
A) Отклоните маятник (длиной 45 см) от положения равновесия на 5 см и отпустите.
Б) Измерьте время, за которое маятник совершает 10 полных колебаний.
B)Повторите опыт с амплитудой колебаний 3 см.
Г) Для каждого опыта вычислить период колебаний нитяного маятника по формуле Tэксп= t/N
Лабораторная работ № 19 «Индуктивное и ёмкостное сопротивления в цепи переменного и тока».
Цель работы: изучить зависимость емкостного и индуктивного сопротивлений от частоты переменного тока и параметров элементов.
Оборудование: генератор звуковой частоты, амперметр, вольтметр, активное сопротивление, катушка индуктивности, конденсатор, провода.
1. Краткое теоретическое описание
В цепи переменного тока кроме резисторов могут использоваться катушки индуктивности и конденсаторы. Для постоянного тока катушка индуктивности имеет только активное сопротивление, которое обычно невелико (если катушка не содержит большое количество витков). Конденсатор же в цепи постоянного тока представляет "разрыв" (очень большое активное сопротивление). Для переменного тока эти элементы обладают специфическим реактивным сопротивлением, которое зависит как от номиналов деталей, так и от частоты переменного тока, протекающего через катушку и конденсатор.
|
|
|
1.1. Катушка в цепи переменного тока.
Рассмотрим, что происходит в цепи, содержащей резистор и катушку индуктивности. Колебания силы тока, протекающего через катушку:
вызывают падение напряжения на концах катушки в соответствии с законом самоиндукции и правилом Ленца:
т.е. колебания напряжения опережают по фазе колебания силы тока на p /2. Произведение w LIm является амплитудой колебания напряжения:
Произведение циклической частоты на индуктивность называют индуктивным сопротивлением катушки:
(1)
поэтому связь между амплитудами напряжения и тока на катушке совпадает по форме с законом Ома для участка цепи постоянного тока:
(2)
Как видно из выражения (1), индуктивное сопротивление не является постоянной величиной для данной катушки, а пропорционально частоте переменного тока через катушку. Поэтому амплитуда колебаний силы тока Im в проводнике с индуктивностью L при постоянной амплитуде UL напряжения убывает обратно пропорционально частоте переменного тока:
|
|
|
.
1.2. Конденсатор в цепи переменного тока.
При изменении напряжения на обкладках конденсатора по гармоническому закону: 
заряд q на его обкладках изменяется также по гармоническому закону:
.
Электрический ток в цепи возникает в результате изменения заряда конденсатора, поэтому колебания силы тока в цепи будут происходить по закону:
Видно, что колебания напряжения на конденсаторе отстают по фазе от колебаний силы тока на p /2. Произведение w CUm является амплитудой колебаний силы тока:
Аналогично тому, как было сделано с индуктивностью, введем понятие емкостного сопротивления конденсатора:
(3)
Для конденсатора получаем соотношение, аналогичное закону Ома:
(4)
Формулы (2) и (4) справедливы и для эффективных значений тока и напряжения.
Порядок выполнения работы
1.Соберите цепь показанную на рисунке 1.
2.Установите следующие значения параметров:
Генератор – напряжение (эффективное) 100 В, частота 100 Гц;
|
|
|
Конденсатор – рабочее напряжение 400 В, емкость 10 мкФ;
Резистор – рабочая мощность 500 Вт, сопротивление 100 Ом.
3.Изменяя емкость конденсатора от 5 до 50 мкФ (через 5 мкФ), запишите показания вольтметров (напряжение на конденсаторе и на резисторе).
4.Рассчитайте эффективное значение токов, текущих в цепи, в зависимости от значения емкости конденсатора (для этого надо напряжение на резисторе разделить на его сопротивление).
5.Определите значения емкостных сопротивлений конденсатора для соответствующих значений его емкости и сравните их с рассчитанными по формуле (3).
6.Установите емкость конденсатора 10 мкФ. Изменяя частоту генератора от 20 до 100 Гц через 10 Гц, повторите измерения и расчеты емкостного сопротивления в зависимости от частоты переменного тока.
1.Соберите цепь показанную на рисунке 2.
2.Установите следующие значения параметров:
Генератор – напряжение (эффективное) 100 В, частота 100 Гц;
Катушка - индуктивность 50 мГн;
Резистор – рабочая мощность 500 Вт, сопротивление 100 Ом.
3.Изменяя индуктивность катушки от 50 до 500 мГн (через 50 мГн), запишите показания вольтметров (напряжение на катушке и на резисторе).
4.Рассчитайте эффективное значение токов, текущих в цепи, в зависимости от значения индуктивности катушки (для этого надо напряжение на резисторе разделить на его сопротивление).
5.Определите индуктивные сопротивления катушки для соответствующих значений ее индуктивности и сравните их с рассчитанными по формуле (1).
6.Установите индуктивность катушки 100 мГн. Изменяя частоту генератора от 20 до 100 Гц через 10 Гц, повторите измерения и расчеты индуктивного сопротивления в зависимости от частоты переменного тока.
7.Постройте графики зависимостей индуктивного и емкостного сопротивлений от частоты переменного тока.
Лабораторная работ № 20 «Изучение изображения предметов в тонкой линзе».
Цель работы: измерить оптическую силу и фокусное расстояние собирающей линзы одним из способов.
Оборудование: источник света, линейка, линза собирающая, лампочка на стойке, экран, соединительные провода, выключатель.
Теоретическое обоснование: Формула тонкой линзы имеет вид: 
где d - расстояние от линзы до объекта, f - расстояние от линзы до изображения, F - фокусное расстояние линзы, D - оптическая сила линзы.
Для того, чтобы убедиться в пригодности формулы тонкой линзы, для вашего случая необходимо измерить с помощью этой формулы оптическую силу этой линзы D при различных значениях d и f, найти абсолютные погрешности измерения D и убедиться, что в пределах точности наших измерений оптическую силу линзы можно считать величиной постоянной, т.е. формула работает.
Это можно сделать, измерив расстояния d от предмета до линзы и расстояния f от линзы до реального изображения на экране. Реальное перевернутое изображение на экране для собирающей линзы получается, если предмет расположить от линзы на расстоянии большем фокусного. При этом если расстояние f<d< 2f, то изображение будет увеличенным (рис.1), если расстоянии 2f<d, то уменьшенным (рис. 2). Наблюдаемым предметом может
служить светящаяся спираль лампочки.
Простейший способ измерения оптической силы и фокусного расстояния собирающей линзы основан на использовании формулы линзы:
(1) или 
В качестве предмета используется светящаяся лампочка. Действительное изображение нити накала лампочки получают на экране.
Ход работы.
1.Собрать электрическую цепь, подключив лампочку к источнику тока через выключатель.
2.Поставить лампочку и экран по краям стола, между ними поместить линзу. Перемещая линзу, получить резкое изображение светящейся нити лампочки.
3.Измерить расстояния d и f , обратите внимание на точность измерения расстояний.
4.Рассчитать по формулам (1) и (2) оптическую силу и фокусное расстояние линзы.
5.Вывод по работе
Какую форму имеет каждый элемент рефлекторного стекла фары? Почему выбрана именно такая форма?
Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 1113; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!