4.1.1. При проведении эксперимента вставляйте и вынимайте полосовой магнит в катушку К2 северным и южным полюсом, один раз медленно, другой раз быстро. Фиксируйте отброс «зайчика» гальванометра по шкале прибора. Отброс направо от нуля шкалы считать положительным (индукционный ток течет в одном направлении), отброс налево от нуля шкалы считать отрицательным (индукционный ток течет в другом направлении).
4.1.2. Результаты эксперимента записать в таблицу1. Проанализировать результаты: какова причина возникновения индукционного тока, подтверждается ли закон электромагнитной индукции, выполняется ли правило Ленца?
Таблица 1.
| Движение магнита | Скорость движения | Отброс «зайчика» гальванометра, дел. |
| Полюс S в катушку | Медленно | |
| Быстро | ||
| Полюс S из катушки | Медленно | |
| Быстро | ||
| Полюс N в катушку | Медленно | |
| Быстро | ||
| Полюс N из катушки | Медленно | |
| Быстро |
Получение индукционного тока способом 2.
Вставить катушку К1 внутрь катушки К2 . Через ключ k подключить катушку К2 к источнику тока. Фиксируйте отброс «зайчика» гальванометра по шкале прибора. Подготовьте таблицу 2 и занесите в нее результаты эксперимента. Проанализировать результаты: какова причина возникновения индукционного тока, подтверждается ли закон электромагнитной индукции, выполняется ли правило Ленца?
ВЫВОД
В выводе записать анализ результатов, полученных в лабораторной работе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
6.1. Что такое электромагнитная индукция?
6.2. Что такое магнитный поток?
6.3. Сформулируйте закон электромагнитной индукции.
6.4. Как зависит величина ЭДС индукции от скорости изменения магнитного потока?
6.5. Перечислите способы получения индукционного тока в катушке.
6.6. Объясните способ 1 получения индукционного тока в катушке К2.
6.7. Объясните способ 2 получения индукционного тока в катушке К2.
6.8. Объясните способ 3 получения индукционного тока в катушке К2.
6.9. Почему после внесения полосового магнита внутрь катушки К2 индукционный ток в катушке прекращается?
6.10. Как при проведении экспериментов контролируется величина и направление протекания индукционного тока?
ЭЛЕМЕНТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Получение индукционного тока способом 3.
Продумайте реализацию способа 3, проделайте эксперимент, результаты запишите в таблицу 3. Проанализировать результаты: какова причина возникновения индукционного тока, подтверждается ли закон электромагнитной индукции, выполняется ли правило Ленца?
Лабораторная работа №10.
Изучение гармонических колебаний с помощью осциллографа.
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Научиться пользоваться осциллографом, получить осциллограмму гармонических колебаний напряжения на выходе генератора и определить параметры колебаний.
2. ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ. Электронный осциллограф (С1-83, С1-93 или GOS-620), генератор электрических колебаний звуковой частоты (ГЗ-102 или).
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ
Колебания, при которых колеблющаяся величина х изменяется со временем t по закону синуса (косинуса) называются гармоническими. Уравнение гармонических колебаний
или 
, (1)
где А — амплитуда колебаний; w= 2p/ Т = 2p n - круговая (циклическая) частота колебаний; n = 1/ T – частота колебаний; Т — период колебаний; 
- фаза колебаний; 
- начальная фаза колебаний.
Многие процессы, которые рассматриваются в физике, в технике (особенно в электротехнике), происходят в природе, с той или иной степенью точности являются гармоническими колебаниями и описываются уравнением (1). Очень хорошим прибором для изучения колебаний (в частности гармонических колебаний) является электронный осциллограф. Правда, осциллограф позволяет наблюдать только электрические колебания – колебания напряжения. Поэтому, сначала приходится формировать электрическое напряжение (его называют электрическим сигналом), пропорциональное наблюдаемой физической величине, и потом подавать это напряжение на вход осциллографа.
Главным элементом осциллографа является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Она представляет собой стеклянный баллон, из которого откачан воздух, с находящимися внутри электродами. На рис.1 дано схематическое изображение ЭЛТ.
С одного конца стеклянный баллон имеет расширение, на торцовую часть которого (экран Э) нанесен слой люминофора, светящегося под ударами электронов.
Катод (К) ЭЛТ аналогичен катоду радиолампы и имеет такое же назначение — испускать электроны в результате нагревания катода. Около катода расположен управляющий электрод (М) цилиндрической формы, который называется модулятором. На него подается отрицательное относительно катода напряжение в несколько десятков вольт. Изменяя напряжение, поданное на модулятор, можно регулировать количество электронов, выходящих из модулятора, и таким образом управлять яркостью электронного луча на экране осциллографа. Далее расположены два анода A1 и А2, выполненные в виде полых металлических цилиндров. Они имеют высокий положительный потенциал относительно катода: первый анод — порядка нескольких сотен, а второй — нескольких тысяч вольт. Под действием поля этих электродов электроны ускоряются и фокусируются в узкий пучок- электронный луч. Вся система, состоящая из катода К, модулятора М, двух анодов А1 и А2 называется электронной пушкой.
На пути электронного луча стоят две пары взаимно перпендикулярных пластин X и Y. Если на какую-либо пару пластин подано напряжение, то между пластинами образуется электрическое поле, которое отклоняет электронный луч. Пластины Y отклоняют луч в вертикальной плоскости, пластины X отклоняют луч в горизонтальной плоскости.
В нашей лабораторной работе источником переменного напряжения, меняющегося по гармоническому закону, является генератор электрических колебаний звуковой частоты На выходе генератора напряжение меняется по закону:
. (2)
где U o – амплитуда напряжения; ω – циклическая частота колебаний.
Если, при отсутствии напряжения на горизонтально отклоняющих пластинах, на вертикально отклоняющие пластины Y подать синусоидальное напряжение (2), то световой луч на экране будет совершать колебания вдоль оси y с частотой переменного напряжения. В силу инерции зрения и послесвечения люминофора на экране будет наблюдаться сплошная вертикальная прямая, длина которой пропорциональна амплитуде приложенного напряжения.
На экране получится изображение синусоиды - осциллограмма сигнала (рис.3), если луч, кроме колебательного движения вдоль вертикальной оси, совершает еще равномерное движение вдоль горизонтальной оси. Это происходит в том случае, когда на горизонтально отклоняющие пластины X подается напряжение, линейно зависящее от времени. Для получения устойчивой картины на экране осциллографа необходимо, чтобы электронный луч, пройдя по горизонтали путь от одного края экрана до другого и быстро возвращаясь в первоначальное положение, повторял свою траекторию на экране. Такому условию удовлетворяет пилообразное напряжение развертки Up (рис. 2), которое подается на горизонтально отклоняющие пластины X от генератора развертки. При минимальном значении Up луч находится на экране осциллографа в крайнем левом положении. По мере роста пилообразного напряжения в течение времени tn луч перемещается с постоянной скоростью слева направо по горизонтальной прямой (оси времени). Когда напряжение быстро спадает за время to до первоначального значения, луч совершает обратный ход. Обратный ход луча на экране не виден, в течение времени to на модулятор подается запирающее напряжение.
Для получения на экране ЭЛТ устойчивого изображения необходимо, чтобы электронный луч начинал свое повторное движение в одной и той же фазе. Это может быть только в том случае, если период пилообразных колебаний равен или кратен периоду исследуемых колебаний. Процесс согласования фаз называется синхронизацией развертки и осуществляется с помощью блока синхронизации осциллографа.
Кроме ЭЛТ, любой осциллограф имеет стандартный набор элементов (блоков), управление работой которых осуществляется с помощью ручек управления, вынесенных на переднюю панель прибора. На передней панели осциллографа располагаются: Х-вход и Y-вход, на которые подаются исследуемые электрические сигналы; ручки управления блоком развертки, с помощью которых можно менять длительность развертки; ручки управления блоком синхронизации.
Усилители Х-входа и Y-входа позволяют усиливать или ослаблять электрические сигналы, поступающие на эти входы. Далее эти сигналы подаются на горизонтальные X и вертикальные Y пластины ЭЛТ, при этом изображение на экране растягивается или сжимается по соответствующему направлению.
РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ
