Скачать 3.23 Mb.
|
Контрольные вопросы:1. Какие демонстрации по данной теме описаны в школьных учебниках? 2. Приведите примеры из техники положительной и отрицательной роли индукционных токов, возбуждаемых в сплошных телах. Какими демонстрациями вы это можете проиллюстрировать? 3. При изучении каких тем мы демонстрируем люминесцентную лампу? Приложение 1. Опыт служит иллюстрацией правила Ленца: в обмотке якоря при замыкании цепи возникает индукционный ток. Магнитное поле индукционного тока направлено так, что при вращении якоря взаимодействие полюсов магнита и якоря вызывает торможение. Объяснение сопровождают рисунком на доске (Рис.6.24 вверху). Для получения наилучшего эффекта необходимо: 1) уменьшить нажим щеток на кольца в генераторе, 2) смазать подшипники и слегка смазать кольца, 3) по возможности сильнее намагнитить магниты, 4) подобрать на опыте наивыгоднейший груз (около 1300 г) и число включенных ламп. В тщательно подготовленной установке лампы при медленном опускании груза горят хорошо заметным накалом. РАБОТА 7. ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК Цель данной работы – усвоить основные демонстрации по переменному току, отработать навыки в обращении с осциллографом, звуковым генератором, универсальным трансформатором. Задание 1. Изучите по школьному учебнику тему «Электромагнитные колебания». Уясните понятия: переменный ток, активное, индуктивное и емкостное сопротивление, действующее значение силы тока и напряжения, резонанс, колебательный контур, коэффициент трансформации и законы: закон Ома для цепи переменного тока, закон электромагнитной индукции. Задание 2. Изучите по описанию машину магнитоэлектрическую, повторите назначение и правила работы с осциллографом, звуковым генератором, универсальным трансформатором, демонстрационным амперметром и демонстрационным вольтметром, прибором для демонстрации принципа действия электродвигателя и генератора. Задание 3. Продумайте ответы на следующие вопросы: 1) Дайте определения понятий, сформулируйте законы и запишите формулы, которые перечислены в задании 1. 2) Каково соответствие между колебаниями пружинного (математического) маятника и колебаниями в колебательном контуре? 3) Как в колебательном контуре меняется заряд на конденсаторе, сила тока в контуре, ЭДС на индуктивности, энергия электрического и магнитного поля за один период? 4) Как можно получить переменный ток? 5) Как выглядит график зависимости напряжения, силы тока и мощности от времени в цепи переменного тока, содержащей емкость, индуктивность? 6) Начертите схемы однополупериодного и двухполупериодного выпрямителя. 7) Изменяется ли при равномерном вращении рамки в магнитном поле магнитный поток через контур рамки, скорость изменения магнитного потока, ЭДС и сила тока в контуре? 8) Каково назначение ручек управления осциллографа «(звукового генератора)? 9) Какими шунтами, дополнительными сопротивлениями и шкалами комплектуют демонстрационные вольтметр и амперметр? 10) Каково назначение, принцип действия и устройство машины магнитоэлектрической? Задание 4. Подготовьте план, в который включите номер и название работы, начертите схемы нижеописанных опытов. В процессе выполнения работы запишите значения параметров, при которых опыты получаются наиболее наглядными и убедительными. Оборудование к работе: осциллограф, звуковой генератор, универсальный трансформатор, прибор для демонстрации вращения рамки в магнитном поле, вольтметр демонстрационный, лампа на подставке, магниты прямые на подставках, машина магнитоэлектрическая, переключатель, батарея конденсаторов емкостью 60 мкФ, реостат РПР-10, реостат РПР-9, диоды на подставке, проводники, столик подъемный. Опыт 1. Получение переменного тока Получение переменного тока можно продемонстрировать с помощью магнитоэлектрической машины, у которой между полюсами постоянного магнита расположен якорь с обмоткой. Концы обмотки выведены на коллектор, а от него через щетки к зажимам. Якорь приводят во вращение с помощью ременной передачи (рис. 7.1). При вращении рукоятки привода со скоростью 2 об/с магнитоэлектрическая машина дает ЭДС около 3,5 В. При демонстрации опыта к зажимам машины подключают гальванометр от вольтметра. Вращая медленно рукой шкив якоря (не шкив привода!), наблюдают отклонение стрелки гальванометра то в одну, то в другую сторону. Отключив гальванометр, к зажимам машины подключают лампу (3,5 В). С лампы подают напряжение на вход осциллографа. При вращении рукой привода наблюдают мигание лампы и осциллограмму. Рис. 7.1 Опыт 2. Индуктивность и емкость в цепи переменного тока
К точкам АС подключают громкоговоритель, который сигнализирует о том, к какому источнику тока (постоянному или переменному) подключена цепь, состоящая из реостата и лампы. б) Вместо реостата R между точками АВ включают катушку на 120 В от универсального трансформатора. Демонстрируют зависимость индуктивного сопротивления от частоты переменного тока, т. е. наблюдают изменение накала лампы при изменении частоты колебаний звукового генератора. Убеждаются, что при введении ярма от сердечника универсального трансформатора внутрь катушки накал лампы уменьшается. Это подтверждает зависимость индуктивного сопротивления от индуктивности. в) Вместо катушки индуктивности между точками АВ включают батарею конденсаторов емкостью 60 мкФ. По накалу лампы убеждаются, что конденсатор размыкает цепь постоянного тока, а в цепи переменного тока создает определенное сопротивление. Меняя емкость конденсатора и частоту колебаний звукового генератора, изучают зависимость емкостного сопротивления от емкости и частоты переменного тока. Вопрос. Можно ли в опыте вместо лампы применить громкоговоритель? демонстрационный амперметр? сетевую лампу мощностью 25 Вт? осциллограф? Опыт 3. Сдвиг фаз между током и напряжением в цепи с емкостью
сдвинуто по фазе относительно напряжения на емкости С. Подбором емкости конденсатора, частоты электрических колебаний звукового генератора и ручек на входе коммутатора добиваются выразительной осциллограммы.
Для опыта можно подобрать разные индуктивности и емкости. Например, можно применить катушку универсального трансформатора на 12 В, установленную на сердечнике без ярма, и конденсатор емкостью 2 мкФ. Тогда резонанс будет при частоте в несколько килогерц. Демонстрируя опыт, показывают, что в определенном диапазоне частот при увеличении (или уменьшении) частоты звукового генератора накал лампы вначале увеличивается до максимума, а затем уменьшается. Изменив индуктивность катушки переключением с 12 В на 6 В (или изменив емкость), демонстрируют резонанс при другой частоте. Добившись резонанса, закорачивают поочередно конденсатор и катушку. Убеждаются, что при этом яркость лампы уменьшается. Вопрос. Как следует изменить частоту звукового генератора, чтобы вновь добиться резонанса, если в опыте сердечник трансформатора замкнуть ярмом? увеличить емкость конденсатора? вместо лампы применить демонстрационный амперметр? Опыт 5. Выпрямление переменного тока
Вопрос. Что будет наблюдаться на экране осциллографа, если в опыте (см. рис. 7.5) разорвать цепь в точке В? соединить проводником точка В и С? разорвать цепь в точке А? Контрольные вопросы
РАБОТА 8. СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ Цель данной работы – усвоить основные демонстрации по волновым свойствам света, овладеть приемами работы с наборами по интерференции и поляризации света. Задание 1. Изучите по школьному учебнику темы: «Световые волны», «Излучение и спектры». Усвойте следующие понятия: дисперсия света, спектр, интерференция света, дифракция света, дифракционная решетка, поляризация света. Задание 2. Изучите по описанию набор по интерференции и дифракции света, набор по поляризации света, осветитель с ртутной лампой, повторите приемы работы с дуговой лампой. Описание набора для демонстрации интерференции и дифракции света. Набор по интерференции и дифракции света предназначен для опытов по физической оптике с применением универсального проекционного аппарата ФОС-67. В набор входят (рис. 8.1) раздвижная щель 1, бипризма Френеля 2, дифракционная решетка 3, прибор для демонстрации колец Ньютона 4, рамка с нитью 5. Детали набора укрепляют на диске-ширме, а диск-ширму устанавливают на оптической скамье с помощью рейтеров с винтами. При боры с помощью регулирующих приспособлений у рейтеров можно перемещать вдоль скамьи, в вертикальной и горизонтальной плоскостях; оправу можно вращать с кольцом диска-ширмы. Рис. 8.1 Набор по поляризации света (рис. 8.2) предназначен для демонстрации поляризации света в опытах по физической оптике.
Осветитель с ртутной лампой ОИ-18 служит источником линейчатого спектра, включающего линии в видимой и ультрафиолетовой областях, и может быть применен в опытах по физической оптике.
Ознакомьтесь с опытами, демонстрирующими свойства световых волн. Задание 3. Продумайте ответы на следующие вопросы:
Задание 4. Подготовьте план, в который включите номер и название работы, порядок включения осветителя с ртутной лампой, схемы установок описанных ниже опытов. Оборудование к работе: аппарат проекционный ФОС-67, лампа дуговая, осветитель с ртутной лампой, набор по интерференции и дифракции света, набор по поляризации света, призмы дисперсионные (флинт и крон), прибор для сложения цветов спектра, экран белый, экран люминесцирующий, регулятор напряжения РНШ, реостат РПР-15, проводники. Опыт 1. Получение сплошного спектра Установку собирают по рисунку 8.4. Перед конденсором устанавливают щель шириной 1,5—2 мм. С помощью объектива на экране получают увеличенное, резкое изображение щели. Затем перед объективом на подъемном столике устанавливают призму «флинт» так, чтобы ее преломляющее ребро было параллельно щели. Проекционный аппарат поворачивают вокруг вертикальной оси, проходящей через объектив. На экране наблюдают сплошной спектр. Опыт повторяют с призмой «крон». Показывают зависимость длины спектра от вещества призмы, для чего призмы устанавливают друг на друга (плоскости и ребра должны совпадать) и на экране наблюдают два спектра. Делают вывод. Рис. 8.4 Вопрос. Какая призма («крон» или «флинт») дает более растянутый спектр? Опыт 2. Сложение спектральных цветов
Вследствие отражения от зеркал на экране наблюдают отдельные цветные полосы. Не меняя положения установки, поворачивают зеркала так, чтобы все цветные пучки собрались в одну узкую полоску. На экране наблюдают белую полосу, полученную "в результате сложения цветов спектра.
Опыт 3. Интерференция света от бипризмы Френеля
Регулировку осуществляют вращением дисков-ширм, в которых крепят щель и бипризму, перемещением рейтеров (с приспособлением для малых перемещений) и проекционной лампы. В некоторый момент на экране может появиться светлая размытая полоска. Описанными выше регулировками добиваются четкой светлой полоски. Затем уменьшают ширину щели до 0,05—0,1 мм. Яркость полоски на экране уменьшится, но зато можно различить отдельные узкие светлые и темные (или окрашенные) полоски. После этого экран следует развернуть под углом, близким к 180°. Регулируя ширину щели, положение экрана (перемещая рейтеры с помощью винтов), добиваются наилучшей интерференционной картины. (Опыт проводят при полном затемнении помещения.) Вопрос. Как улучшить изображение полос на экране? Опыт 4. Дифракция света от нити
Опыт 5. Поляризация света Установку собирают по рис. 8.10. Перед конденсором ставят теплофильтр. Рис. 8.10 а) Между теплофильтром и объективом устанавливают поляроид и перемещением объектива на экране добиваются яркого круга. Замечают положение стрелки поляроида. Поворачивают поляроид на 90°, затем на 180, 270 и 360° — никаких изменений на экране не наблюдают. (Аналогичный опыт можно провести со вторым поляроидом.)' б) Между теплофильтром и объективом устанавливают два поляроида так, чтобы стрелки-указатели были параллельны, и перемещением объектива добиваются на экране четкого изображения круга. Медленно поворачивают первый поляроид относительно второго на 90° и наблюдают постепенное уменьшение освещенности круга, а затем и его полное гашение. Поворачивают первый поляроид на 180°, наблюдают просветление круга и т. д. (Опыт можно повторить, вращая второй поляроид.) в) Между поляроидами на рейтере помещают модель рельса из органического стекла, вставленного в винтовой пресс. Получают четкое изображение рельса при нескрещенных поляроидах. Скрещивают поляроиды, получают затемнение. С помощью винта сжимают модель и наблюдают на экране просветление в местах наибольшего напряжения. Вопрос. Можно ли наблюдать поляризацию света при отражении? при преломлении? Опыт 6. Получение линейчатого спектра Установку собирают по рис. 8.11. Перед демонстрацией опыта к работе подготавливают ртутно-кварцевую лампу. Для этого с помощью автотрансформатора плавно увеличивают напряжение, пока лампа не включится, о чем судят по показанию амперметра. Сила тока должна быть 2 А.
(При настройке приходится перемещать объектив и призму для получения лучших результатов эксперимента.) б) Вносят в фиолетовую часть спектра люминесцирующий экран (из набора по флюоресценции или фосфоресценции) и наблюдают его свечение. Переносят люминесцирующий экран в область за фиолетовой частью спектра и также наблюдают свечение, тем самым, обнаруживая ультрафиолетовое излучение. в) Линейчатый спектр можно продемонстрировать, применив электрическую дугу. Установку собирают по рис. 8.12. Вначале при узкой щели получают четкое изображение сплошного спектра. Не меняя положения установки, заменяют нижний угольный электрод другим, в котором предварительно вдоль оси сверлом делают канал. В канал насыпают соль, спектр которой предполагается наблюдать, например медный купорос. При включении дуги на фоне сплошного спектра просматриваются яркие линии линейчатого спектра.
|
Методические рекомендации по изучению дисциплины «Основы социологии»... Основная образовательная программа подготовки бакалавра по направлению подготовки бакалавра | Методические рекомендации по изучению дисциплины б. 5 Физика основная... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | ||
Методические рекомендации по изучению дисциплины б7 архитектура компьютеров... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | Методические рекомендации по изучению дисциплины основная образовательная... Цели освоения дисциплины содействовать развитию профессиональной компетентности бакалавра в области психолого педагогического образования... | ||
Методические рекомендации по изучению дисциплины сд. М. Ф3 Физическая... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | Методические рекомендации дисциплины в. 2 Информационные системы... Целями и задачами освоения дисциплины (модуля) в. 2 Информационные системы и технологии в экономике являются | ||
Методические рекомендации по изучению дисциплины «семьеведение» Основная... Цель освоения дисциплины «Семьеведение» ввести студентов в область теоретических и прикладных наук, изучающих семью, ее проблемы,... | Методические рекомендации по изучению дисциплины «семьеведение» Основная... Цель освоения дисциплины «Семьеведение» ввести студентов в область теоретических и прикладных наук, изучающих семью, ее проблемы,... | ||
Методические рекомендации по изучению дисциплины «теория измерений... Цель освоения дисциплины «Теория измерений в социологии» формирование у студентов навыков практического использования наиболее эффективных... | Методические рекомендации к изучению дисциплины б. 15 Социальная... Пк-3: быть готовым к посреднической, социально-профилактической, консультационной и социально-психологической деятельности по проблемам... | ||
Методические рекомендации по изучению дисциплины «Социальная работа»... Цели освоения дисциплины «Социальная работа» формирование системных знаний о теории и методологии социальной работы как науки и практики,... | Методические рекомендации по изучению дисциплины «Современные теории... Цель освоения дисциплины «Современные теории социального благополучия» изучение различных аспектов современных теорий социального... | ||
Методические рекомендации по изучению дисциплины «Теория социальной... «Теория социальной работы» является формирование системных знаний по теории и методологии социальной работы как области познания... | Методические рекомендации по изучению дисциплины «Теория организаций»... | ||
Методические рекомендации по изучению дисциплины «Научно-исследовательская... | Методические рекомендации по изучению дисциплины дв 2 Научная организация... Б дв организация научно-исследовательской работы студентов являются формирование системы знаний об организации и проведении различных... |