ВВОДНОЕ ЗАНЯТИЕ
физического практикума
по курсу «ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ»
для студентов специальности 510400 - физика
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
1. Введение …………………………………………………………………. 2
2. Порядок прохождения физпрактикума ………………….…………….... 4
3. Порядок выполнения лабораторной работы ……..……..…….……….. 6
4. Общее представление результатов ……………………………….…..… 8
5. Обработка результатов измерений …………………………………….. 9
6. Электроизмерительные приборы ………………………………...….... 14
7. Экспериментальные задания ……………………………………….…. 20
8. Инструкция по безопасности работы в лаборатории ………………... 24
Волгоград 2013
1. ВВЕДЕНИЕ
Курс «Электромагнетизм» включает в себя три формы аудиторных занятий: лекционные (4 часа в неделю), семинарские (2 часа в неделю) и лабораторные (4 часа в неделю).
От профессиональных физиков требуется не столько высокая степень их осведомлённости в тех или иных физических явлениях и процессах, сколько способность решать реально возникающие на практике физические задачи. При этом, хороший инженер-физик должен «уметь работать и руками». Получение навыков экспериментальных исследований, практической работы с электро- и радиоизмерительными приборами и является основной целью лабораторных занятий (физпрактикума) по электромагнетизму.
В лаборатории «Электромагнетизм» (кафедра «Экспериментальная физика», ком. Т 205 в корпусе ТЗР) имеется 23 лабораторные работы, обеспеченные материально и методически:
Ф 301. Осциллограф.
Ф 302. Передача электроэнергии по линии.
Ф 303. Цепь постоянного тока.
Ф 304. Магнитное поле Земли.
Ф 305. Измерения баллистическим гальванометром.
Ф 306. Мостовые измерения.
Ф 307. Нелинейные элементы в цепи постоянного тока.
Ф 308. Определение параметров конденсаторов и катушек.
Ф 309. Свободные колебания.
Ф 310. Вынужденные колебания.
Ф 311. Релаксационные колебания.
Ф 312. Определение удельного заряда электрона из закона «трёх вторых».
Ф 313. Изучение свойств ферромагнетиков.
Ф 314. Трансформатор.
Ф 315. Волны в двухпроводной линии.
Ф 316. Определение удельного заряда электрона методом магнетрона.
Ф 317. Выпрямители.
Ф 318. Эффект Холла.
Ф 319. Сложение колебаний.
Ф 320. Определение ампера.
Ф 321. Трёхфазная цепь.
Ф 322. Машина постоянного напряжения.
Ф 323. Измерение малых сопротивлений.
В описаниях всех лабораторных работ даётся минимум понятий и теоретических соотношений, без которых невозможно изложение существа изучаемого явления, процесса, методики и сознательное проведение эксперимента. Все законы и соотношения электромагнетизма записаны только в системе СИ. Некоторые наиболее объёмные работы для удобства их обзора предваряются аннотационным содержанием. Такие работы выполняются, как правило, за два лабораторных занятия и носят характер уже небольшого исследования.
Перечень работ охватывает практически все базовые разделы лекционного курса «Электромагнетизм», а также некоторые приложения – понятия о работе трансформаторов, электродвигателей, выпрямителей, трёхфазные цепи, специальные методы измерений. Впрочем, все эти «приложения» как раз и являются самой хорошей иллюстрацией проявления и использования основных законов электромагнетизма.
Каждая работа вполне автономна и самодостаточна: в ней нет ссылок на другие работы, а для её осмысленного выполнения и ответов на контрольные вопросы, вообще говоря, не требуется даже обращение к учебнику, все необходимые частные сведения содержатся в её теоретической части. Это, однако, не означает, что учебник читать не надо. Надо, поскольку в данном пособии все эти сведения изложены конспективно, без теоретического обоснования, пояснений и обстоятельного анализа. Кроме того, эти сведения касаются только центральной темы работы и не затрагивают побочных, сопутствующих разделов.
Структура описаний всех лабораторных работ едина:
● цель работы,
● теоретическое введение (или же идея метода измерения),
● описание лабораторной установки,
● программа измерений и представление результатов,
● перечень контрольных вопросов и заданий,
● список учебной литературы, в которой можно найти комфортное описание данного явления и законов, на которых оно основано.
В раздел «Контрольные вопросы и задания» помимо типовых вопросов по содержанию данной работы включаются иногда и несколько расчётных задач, размышления над которыми расширяют понимание изучаемого явления или метода. При этом и сам эксперимент становится более интересным и осмысленным, а не просто «нажиманием кнопок и списыванием показаний стрелок».
После прохождения физпрактикума студент должен уметь свободно пользоваться стандартными электроизмерительными и электронными приборами для проведения простейших экспериментов, для правильного измерения электромагнитных величин, для наблюдения электромагнитных процессов. Измерения, проведённые неграмотно, без понимания особенностей процесса и возможностей приборов, могут привести к совершенно ошибочным заключениям.
2. ПОРЯДОК ПРОХОЖДЕНИЯ ФИЗПРАКТИКУМА
1. Каждый студент в течение семестра выполняет 10 лабораторных работ, в произвольном чередовании, после чего он получает «зачёт» и рейтинговую оценку от 60 до 100 баллов.
Работа, сданная на «отл», оценивается в 9 рейтинговых баллов, на «хор» – в 7 баллов, на «уд» – в 5 баллов. Работа, сданная не с первой попытки, оценивается, как правило, в 5-7 баллов. При выставлении оценки за работу учитываются ответы студента при допуске к работе и при отчёте (обсуждение результатов). Учитывается также и качество оформления выполненной работы в тетради (представление результатов).
2. Работа студенту назначается за неделю до её выполнения.
3. Работы выполняются, как правило, по одному человеку.
4. Порядок выполнения работ такой: «сделал – сдал». Т.е пока данная работа не будет сдана, новая, вообще говоря, не выполняется. Сдавать работу можно в любое время: хоть в конце того же занятия, хоть в начале следующего. Но ни в каком случае у студента не должно скапливаться на руках более двух выполненных, но не сданных работ.
Если студент не успевает сдать работу «с ходу», т. е. в день её выполнения в лаборатории, то к следующему занятию он должен быть готов к беседе по двум работам – выполненной (отчёт) и предстоящей (допуск).
5. Перед выполнением каждой работы студент сдаёт допуск к ней с целью проверки знакомства студента с содержанием работы и элементами теории. На допуск представляются подготовительные записи в тетради. Ориентировочно допуск ведётся по «Контрольным вопросам» в конце «методического описания» работы. Если студент дома подготовился к работе хорошо, то допуск занимает 2-4 минуты, а если плохо, то студент вообще может быть не допущен к выполнению работы на данном занятии.
При сдаче допуска можно пользоваться любыми записями в рабочей тетради. Если контрольные задания включают в себя типовые задачи по теме данной работы, то они должны быть решены в рабочей тетради (или хотя бы бóльшая часть их). Если по теме данной работы прочитана соответствующая лекция, то беседа на допуске более глубокая («с пристрастием»).
Работа, выполненная без допуска, не засчитывается и выполняется на платных отработках.
6. После выполнения всех измерений, расчётов и обработки результатов студент сдаёт «отчёт» по работе. Отчёт – это представление результатов работы в тетради и краткое их обсуждение с преподавателем. Если все пункты работы (таблицы, расчёты, графики) аккуратно отражены в тетради, то отчёт занимает 3-5 минут.
7. Студент должен быть готов к работе в лаборатории в течение 4 часов, вообще говоря, без выхода. Выход – только по уважительной причине.
8. Пропустившим занятие по уважительной причине можно отработать с другой подгруппой, но при условии, что в это время у студента нет какого-либо другого занятия. Если же причина пропуска не уважительная, то работа делается в конце семестра на платных отработках.
9. После сдачи всех 10-ти работ студент освобождается от лаборатории, когда бы это ни произошло. Итоговый зачётный балл по лаборатории – от 61 до 100. Для улучшения «турнирного положения» студенту, по усмотрению преподавателя и при досрочном выполнении основных десяти, может быть предоставлена возможность выполнить 11-ю работу.
10. Рабочая тетрадь по физпрактикуму должна содержать 48 или 96 листов и подписана студентом на обложке. Записи в тетради ведутся опрятно и должны отражать всю проведённую работу: цель работы, основные формулы, таблицы, графики, схемы. Небрежно оформленная работа подлежит переписыванию.
11. При представлении результатов на подпись студент должен быть готов лично на рабочем месте подтвердить любой результат, полученный им экспериментально. Если студент этого сделать не может или результат не подтверждается, то данная работа подлежит переделыванию.
Пример оформления лабораторной работы в тетради:
Дата выполнения: 16.03.12
РАБОТА № Ф 313