Физика методические указания к лабораторным работам 10, 31




Скачать 341.02 Kb.
НазваниеФизика методические указания к лабораторным работам 10, 31
страница2/4
Дата публикации16.09.2013
Размер341.02 Kb.
ТипМетодические указания
vbibl.ru > Физика > Методические указания
1   2   3   4

^ Порядок выполнения работы
1. Включить генератор, переведя тумблер «сеть» в положение «вкл».
2. Проверить присоединение телефонной трубки к клеммам генератора «выход».
3. Установить частоту генератора 3500 Гц. Приложить воронку слуховой трубки к уху и регулятором «амплитуда выхода» установить наилучшую слышимость. Перемещая поршень в трубке, найти такие его положения, при которых слышится максимум звука. Положения поршня отсчитать по линейке.

Подбирать положения z поршня для каждого максимума надо дважды: сначала при перемещении поршня в одном направлении (z1), а потом в противоположном (z2).

По двум отсчетам z1, и z2 следует вычислить их среднее арифметическое zСР значение.
Таблица 1

  3500 Гц


№ п/п

Отсчет по шкале

z1, м

z2, м

zСР, м

1










2










3






















Результаты измерений занести в таблицу 1.1

Такие же измерения надо произвести на частотах 3000 Гц, 2500 Гц, 2000 Гц; результаты этих измерений следует записать в таблицы 2, 3, и 4, аналогичные таблице 1.

Таблица 2

  3000 Гц


№ п/п

Отсчет по шкале

z1, м

z2, м

zСР, м

1










2






















Таблица 3

  2500 Гц


№ п/п

Отсчет по шкале

z1, м

z2, м

zСР, м

1










2






















Таблица 4

  2000 Гц


№ п/п

Отсчет по шкале

z1, м

z2, м

zСР, м

1










2






















4. Выключить генератор тумблером «сеть», переведя его в положение «выкл».

^ Обработка результатов измерений
1. По данным табл. 1, 2, 3, 4 построить графики зависимости среднего положения резонанса от его порядка. По оси ординат отложить координату резонанса (zn)СР, а по оси абсцисс – порядок резонанса п, который численно совпадает с номером измерения (первый столбец табл. 1, 2, 3, 4). Зависимость (zn)СРf(n), можно аппроксимировать уравнением (8). Из графика определить угловой коэффициент А.
2. Вычислить длину волны   2А, а по формуле (5) рассчитать скорость распространения звуковых колебаний . Скорость необходимо определить для частот 3500 Гц, 3000 Гц, 2500 Гц, 2000 Гц; результаты занести в табл. 5.

Таблица 5


№ п/п.

, Гц

, м/с

1

3500




2

3000




3

2500




4

2000





Определить среднее арифметическое значение скорости звука в воздухе СР:
СР, где (k  4).

Сопоставить полученный результат со значением Т. Для этого, вычислить скорость распространения звука – Т при температуре измерений – Т по формуле:

Т0.
Температуру Т воздуха в лаборатории определить по термометру. Согласно справочным данным, скорость распространения звука в воздухе при 0 С (273 К) и давлении 105 Па равна 331 м/с.

Относительную ошибку  в определении скорости звука рассчитать по формуле

  СРТ/Т.

Контрольные вопросы
1. Как образуется стоячая волна? Напишите уравнение бегущей волны, падающей и отраженной, получите уравнение стоячей волны.

2. Что называется узлами и пучностями стоячей волны?

3. Как объяснить зависимость громкости звука от положения поршня?

4. Как влияет частота звука на число максимумов по всей длине воздушного столба в трубе?

Список литературы


  1. Савельев И.В. Курс общей физики в 3-х тт. Т. 1. Механика. Молекулярная физика. – М.: – Астрель АСТ, 2007. – 352 с.

  2. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики. – М.: Изд-во «Академия», 2003. – 720 с.

  3. Трофимова Т. И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2004. – 544 с.

  4. Селезнёв В.А., Тимофеев Ю.П. Методические указания к вводному занятию в лабораториях кафедры физики. – М.: МИИТ, 2006. – 30 с.


Работа 31
^ ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

В ДВУХПРОВОДНОЙ ЛИНИИ (СИСТЕМА ЛЕХЕРА)
Цель работы: изучение распределения электромагнитного поля в двухпроводной линии, влияние сопротивления нагрузки на это распределение и определение частоты колебаний электромагнитного поля.
Введение

Электромагнитные волны в двухпроводной линии

бесконечной длины
Если в некоторой области свободного пространства возбудить переменное электрическое поле, то, согласно теории Максвелла, в этой области возникает переменное магнитное поле, в свою очередь порождающее переменное вихревое электрическое поле, и т.д. Эти взаимосвязанные электрические и магнитные поля образуют единое электромагнитное поле, распространяющееся, как это следует из теории Максвелла, со скоростью :
  (1)

где c  3108 м/с, 0 и 0 – диэлектрическая и магнитная постоянные;  и  –диэлектрическая и магнитная проницаемости среды; nc/ – показатель преломления среды.

От способа возбуждения электромагнитных волн зависит форма волнового фронта и волновых поверхностей. В простейшем случае, когда волновой фронт – плоскость, и волна распространяется в одном направлении, совпадающем, например, с положительным направлением оси OX выбранной системы координат в однородной, электронейтральной и непроводящей среде, ее можно описать системой уравнений

, (2)
где   2f – угловая (циклическая) частота; f – частота колебаний; k – волновое число;   – длина волны; x – координата точки, в которой в момент времени t определяется поле.

Уравнения вида (2) называются уравнениями бегущей электромагнитной волны. В этой волне векторы , и образуют правую тройку векторов (рис. 1а). Распределение электрических и магнитных полей для фиксированного момента времени в распространяющейся плоской электромагнитной волне приведено на рис. 1б.





В теории электромагнитного поля доказывается, что структура плоской волны не изменится, если в свободном пространстве, в котором она распространяется, поместить две идеально проводящие плоскости, параллельные друг другу и направлению распространения волны и перпендикулярные вектору . Поле между плоскостями останется таким же поперечным, как и в свободном пространстве (рис. 2а). Произведем деформацию этих плоскостей так, как показано на рис. 2б и в, т. е. перпендикулярен и , а перпендикулярен и . В результате плоскости обратятся в бесконечные цилиндры, а поперечный характер электромагнитного поля при этом сохраняется.





Система двух параллельных проводящих цилиндров образует двухпроводную линию. Электромагнитные волны, возбуждаемые в двухпроводной линии, совпадающей с осью OХ, будут иметь и , лежащие в плоскости YZ, причем в любой точке этой плоскости векторы , и образуют правую тройку векторов. В проводах линии возникают переменные токи проводимости, которые замыкают линии токов смещения, совпадающих с линиями электромагнитного поля, существующего в пространстве вне проводов. Токи проводимости в длинных линиях зависят не только от времени, но и от координат точек линии. Величина тока проводимости в проводниках линии и величина напряжения между проводниками линии в каком-либо сечении могут быть заданы уравнениями, описывающими возникающие в линии волны тока и напряжения, аналогичными формулам (2).

Электромагнитная волна, существующая в двухпроводной линии, так же, как и плоская электромагнитная волна в свободном пространстве, переносит энергию. Величиной, характеризующей плотность потока энергии, переносимой электромагнитной волной, служит вектор Умова-Пойнтинга :
(3)
Для электромагнитной волны в бесконечной двухпроводной линии можно ввести отношение разности потенциалов между проводами линии к величине тока в проводах линии. Это отношение называется волновым сопротивлением линии :
 , (4)
где L0 и C0 – индуктивность и емкость отрезка двухпроводной линии единичной длины; Umax и Lmax – амплитуды напряжения и тока в линии.
1   2   3   4

Похожие:

Физика методические указания к лабораторным работам 10, 31 iconМетодические указания к лабораторным наборам предназначены для студентов,...
Металлургическая гидроаппаратура: Методические указания к лабораторным работам / Санкт-Петербургский государственный горный институт...

Физика методические указания к лабораторным работам 10, 31 iconМетодические указания и задания к лабораторным работам по курсу "алгоритмы и структуры данных "
Методические указания предназначены для усвоения теоретических основ и формирования практических навыков по выбору рациональных структур...

Физика методические указания к лабораторным работам 10, 31 iconМетодические указания к лабораторным работам по дисциплине «Программирование»
Тема: Разработка классов, создание конструкторов и деструкторов. Использование статических членов класса

Физика методические указания к лабораторным работам 10, 31 iconМетодические указания к лабораторным работам по дисциплине «Автоматизация...
Сапр простейшей структуры на основе расчета и анализа критериев эффективности с использованием имитационных моделей

Физика методические указания к лабораторным работам 10, 31 iconМетодические указания к лабораторным работам по курсу “
В прологе предусматриваются основные арифметические операции +, -, /, ×, mod, div. Чтобы заставить систему выполнить присваивание...

Физика методические указания к лабораторным работам 10, 31 iconУчебное пособие к лабораторным работам
Автоматизированные информационно-управляющие системы: учебное пособие к лабораторным работам / Л. С. Казаринов, Т. А. Барбасова,...

Физика методические указания к лабораторным работам 10, 31 iconМетодические указания и задания к лабораторным работам по курсам “
Дискретные структуры“, “Теория алгоритмов и вычислительных процессов“ (для студентов специальностей 050102 “Программное обеспечение...

Физика методические указания к лабораторным работам 10, 31 iconМетодические указания к лабораторным работам по учебным дисциплинам...
«Электродинамика и распространение радиоволн», «Техническая электродинамика» (для студентов направлений подготовки 050901 «Радиотехника»,...

Физика методические указания к лабораторным работам 10, 31 iconПрактикум по компьютерному моделирования ядерных процессов с использованием...
Практикум по компьютерному моделирования ядерных процессов с использованием библиотеки geant4

Физика методические указания к лабораторным работам 10, 31 iconМетодические указания по анализу финансового 12 состояния организации 12
Методические указания предназначены для выполнения курсовых работ по дисциплине «Анализ хозяйственной деятельности» для студентов...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница