Нижегородский Государственный Технический Университет.

Лабораторная работа по физике №2-23.

Изучение основных правил работы с

радиоизмерительными приборами.

Выполнил студент

Группы 99 – ЭТУ

Наумов Антон Николаевич

Проверил:

Н. Новгород 2000г.

Цель работы: знакомство с основными характеристиками радиоизмерительных приборов, правилами их подключения к измеряемому объекту, методикой проведения измерений и оценкой их погрешностей.

Задание №1: Измерение напряжения сигнала генератора.

Приборы: генератор сигнала Г3, вольтметры В3 и В7.

Экспериментальная часть.

1). Установили на генераторе частоту выходного сигнала f = 5кГц, напряжение U = 2В.

Измерили вольтметром В3 выходное напряжение U_x=2В.

Погрешность измерения.

U=U_x  U=(2  0,4) B.

2). Измерили вольтметром В7 выходное напряжение U_x=2,01В.

Погрешность измерения.

U=U_x  U=(2,01  0,01) B.

Задание №2: Анализ формы и измерение параметров синусоидального сигнала с помощью осциллографа.

Приборы: генератор сигнала Г3, вольтметры В3 и В7, осциллограф С1.

Экспериментальная часть.

1). Установили на генераторе Г3 напряжение U = 2В.

Измерили вольтметром В3 выходное напряжение U_x=2В; на вольтметре В7: U_x=2В.

Получили на экране осциллографа изображение:

АО=1,4 см, Х = 4 см.

Измерим амплитуду сигнала:

Показания осциллографа совпадают с показаниями вольтметров.

2). Измерили период (Т) и частоту сигнала (f):

Показания осциллографа совпадают со значением на шкале генератора.

Задание №3: Измерение частоты с помощью частотомера и осциллографа.

Приборы: генератор сигнала Г3, вольтметры В3 и В7, осциллограф С1, частотомер Ф.

Экспериментальная часть.

1). Измерили частоту сигнала частотомером:

Погрешность измерения:

Показания генератора: f_x = 5кГц.

2). Рассчитаем частоту сигнала по показаниям осциллографа:

Х = 2 см.

Показания всех приборов совпадают.

Задание №4: Измерение фаз двух синусоидальных сигналов с помощью осциллографа.

Приборы: генератор сигнала Г3, осциллограф С1, схема RC.

Экспериментальная часть.

OA = 1,9 см, ОВ = 1,7 см.

Т.к. , а  - разность фаз синусоидальных

сигналов, то

Задание №5: Анализ формы и измерение параметров импульсного сигнала с помощью осциллографа.

Приборы: генератор сигнала Г5, осциллограф С1.

Экспериментальная часть.

1).Установим длительность импульсов  = 500 мкс, частоту повторений f_П=490Гц, амплитуду U_m=1,32B

2).Получили на экране следующее изображение:

Вычислим амплитуду импульсов:

Полученный результат совпадает с показаниями вольтметра генератора.

Измерим длительность импульсов:

Измерим период и частоту повторений импульсов:

Полученные результаты приблизительно совпадают с показаниями генератора.

Вывод: на этой работе мы ознакомились с основными характеристиками радиоизмерительных приборов, правилами их подключения к измеряемому объекту, методикой проведения измерений и оценкой их погрешностей.

Нижегородский Государственный Технический Университет.

Лабораторная работа по физике №2-24.

Экспериментальные исследования электростатических полей с помощью электролитической ванны

Выполнил студент

Группы 99 – ЭТУ

Наумов Антон Николаевич

Проверил:

Н. Новгород 2000г.

Цель работы: изучение метода моделирования электростатических полей в электролитической ванне и исследование их характеристик в пространстве между электродами различной формы.

Теоретическая часть.

Электростатическое поле - поле, создаваемое покоящимися электрическими зарядами.

Характеристиками этого поля являются напряженность и потенциал , которые связаны между собой следующим соотношением: .

В декартовой системе координат: , где единичные орты.

Удобной моделью электрического поля является его изображение в виде силовых и эквипотенциальных линий.

Силовая линия - линия, в любой точке которой направление касательной совпадает с направлением вектора напряженности

Эквипотенциальная поверхность - поверхность равного потенциала.

На практике электростатические поля в свободном пространстве создаются заданием на проводниках - электродах электрических потенциалов.

Потенциал в пространстве между проводниками удовлетворяет уравнению Лапласа: .

В декартовой системе координат оператор Лапласа: .

Решение уравнения Лапласа с граничными условиями на проводниках единственно и дает полную информацию о структуре поля.

Экспериментальная часть.

Схема экспериментальной установки.

Методика эксперимента:

В эксперименте используются следующие приборы: генератор сигналов Г3 (I), вольтметр универсальный B7 (2) c зондом (3), электролитическая ванна (4) с набором электродов различной формы (5).

Устанавливаем в ванну с дистилированной водой электроды. Собираем схему, изображенную на РИС. 1. Ставим переключатель П в положение “U”. Подготавливаем к работе и включаем приборы. Подаем с генератора сигнал частоты f=5 кГц и напряжением U=5 В, затем ставим переключатель П в положение “S”. Далее, помещаем в ванну электроды различной формы ( в зависимости от задания ) и затем, водя по ванне зондом, определяем 4 - эквипотенциальные линии: 1B, 2B, 3B, 4B. И так далее для каждого задания.

Задание №1. Исследование электростатического поля плоского конденсатора.

Таблица 1. Зависимость потенциала  от расстояния.

Таблица 2. Эквипотенциальные линии.

Обработка результатов измерений.

1). График зависимости .

2). Зависимость .

при x

при

при x>x₂

3). Погрешность измерения Е:

.

Е = (Е  Е) = (25  0,15)

4). Силовые и эквипотенциальные линии электростатического поля плоского конденсатора

5). Задача №1.

6). Задача №2.

;

Задание №2. Исследование электростатического поля цилиндрического конденсатора.

Радиусы цилиндров A =3,5 см, В=8,8см

Таблица 3. Зависимость

Таблица 4. Эквипотенциальные линии.

1). График зависимости r)

2). График зависимости ln r)

3). График