Электричество и магнетизм: Лабораторный практикум

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    14-Dec-2016

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<ul><li><p>-2001</p><p> -</p></li><li><p>2</p><p> 53 223</p><p> 45 : . . , . . , . . , . .</p><p>, . . , . . , . . , . . ,. . , . . 45 : . / . . . /. ., 2001. 73 .: .</p><p> .</p><p> 1- - .</p><p>: ; - ..</p><p>- </p><p>- - , 2001</p><p> . . . . </p><p> 020341 07.05.97. 16.09.01. 26.11.01. 6084 1/16. . 3. . . . . 4,18. . .-. 4,30.. -. . 4,5. 500 . </p><p>- - </p><p>190000, -, . . , 67</p></li><li><p>3</p><p> 1</p><p> . - , .</p><p> . - 1010, 108, - , -, - .</p><p> 1 (. 1). - 2, 3, . - 4. - - . - 6 7, , - . 1</p><p>1</p><p>234</p><p>5</p><p>67</p><p>8</p><p>9</p></li><li><p>4</p><p> . - , 5, - 6 . () . - .</p><p> - - . , - </p><p>M = I N S B sin , (1) INS ; N , - ; S ; B ; . , = 12 . </p><p>( ) , = =d J Jd Mdt (2) J .</p><p>- ( -) - . t 0 = 12 , M NSBI. (2) </p><p>, =J NSBq (3) , - ; q , t,</p><p>0</p><p>( ) .</p><p>= q I t dt (4) , </p><p>2 2 2 221 1 .</p><p>2 2= = N S B qT J</p><p>J(5)</p><p> T , . </p></li><li><p>5</p><p> .</p><p> -. - ( = 1/2 ).</p><p> - </p><p>M = . (6)</p><p> (6) , M - ( ).</p><p> W = 2 /2 + J2/2; -</p><p> , . - = 0, J0</p><p>2 /2 - . , - max ( = 0 ). ,</p><p>2 2 max 0 .</p><p>2 2 =</p><p>C J (7)</p><p> (7) (5) </p><p>max.= q K (8)</p><p>=JC</p><p>KNSB</p><p>(9)</p><p> . , -</p><p> q () ,</p><p>.= qCu (10)</p><p> - , n -</p></li><li><p>6</p><p>. (8), , , - n</p><p>q = Kn. (11) K -</p><p> .C0. - (10) (11) </p><p>q0 = C0u; (12)</p><p>q0 = Kn0. (13) (12) (13) q0, </p><p>0</p><p>0.C uK</p><p>n= (14)</p><p> (10) (11), - </p><p>.KnCu</p><p>= (15)</p><p> u , , - (14) K (15), </p><p>0</p><p>0.C nC</p><p>n= (16)</p><p> . . 2. 1 , V. R . 2 ( 1) ( 2). 3 - C0, C1, C2, -</p><p>. 2</p><p>2</p><p>11 1</p><p>2220</p><p>V-24</p><p>3</p><p>1</p><p>R</p><p>12 3 4</p><p>5</p><p>1</p></li><li><p>7</p><p> C1 C2. 4 .</p><p> . - , . 2, , . 1, - . 1. 3 - C0. 2 - C0 ( 1) - ( 2 2) - n0. . , - C1 C2, -. . . 1.</p><p> 1</p><p>u, B n0 n1 n2 n3 n4</p><p> . 1. - 0n! , 1n! , 2n! ,</p><p>3n! , 4n! . . 1.2. K! , -</p><p> 0n! ( (14)).3. -</p><p> 1C! , 2C! , 3C! , 4C! ( (16) (15)).4. 1C! 2C! , -</p><p> C3 C4. . 2.</p><p> 2, , , 3, , 4, </p><p>5. - ( -,. , ).</p><p>3C!1C! 2C! 4C!K!</p></li><li><p>8</p><p>6. - .</p><p>7. - K! , 1C! , 2C! , 3C! , 4C! - .</p><p>1. .</p><p>2. ?3. , -</p><p> .4. -</p><p> ?5. -</p><p>.6. ?</p></li><li><p>9</p><p> 2</p><p> . - -. .</p><p> . , - C, L R ( R - ). () 0, - </p><p> = 0 cos ( t + ), (1), , - </p><p>dILdt</p><p>+ IR + 1C q = 0 cos ( t + ), (2)</p><p> I ; q ., </p><p> (2), - ( ) - . ( ), (2) .</p><p> . , z z = arg z, </p></li><li><p>10</p><p> - ( j = 1 )</p><p>(cos sin ) .jz z j z e = + = (3)</p><p> - - , - , . , (2) </p><p> ,qdIL RIdt C</p><p>+ + = (4)</p><p> I ; </p><p>( )0 0 .</p><p> + = = j t j te e (5)</p><p> 0 = ( -), 0 = (cos + j sin ) .</p><p> (4) (2) : (4) (2). (5) (4), </p><p>2</p><p>02 1 .j td I dIL R I j e</p><p>dt Cdt+ + = (6)</p><p> , - , . . ( )I I t= . - </p><p>0 ,j tI I e = (7)</p><p> 0I . (7) (6). </p><p>0</p><p>0</p><p>I = R + jL +</p><p>1 .j C (8)</p></li><li><p>11</p><p> , (8) - , . - </p><p>Z = R + jL +1</p><p>j C = R + j (L 1C ). (9)</p><p> - Re (Z) = R. </p><p>Im(Z) = L 1C . (10)</p><p> .</p><p> - 0</p><p>jZ Z e = , </p><p>( )220 1 ,Z R L C= + (11)1</p><p>arctg .L C</p><p>R</p><p> = (12)</p><p> Z0 - . ( (8); , ). (8) , </p><p>00</p><p>0.I</p><p>Z= (13)</p><p> (11) </p><p>1 0.L C = (14)</p></li><li><p>12</p><p> (14) . , (14), </p><p>1 . LC = (15)</p><p> -, 0. - , , - , - </p><p>00max .I R</p><p>= (16)</p><p> . - -, I0 .</p><p> . 1 - R1</p></li><li><p>13</p><p> , </p><p>.RL = (19)</p><p> - . / ( Q).</p><p> . ( - ). ( = 0) . E , , E/E ( E = E(t+T) E(t); T ). Q - E /E</p><p>Q = 2 (E /E) (20 ), Q , </p><p> , . .</p><p>B , - (17)</p><p>Q</p><p> (21)</p><p>( , , , , </p></li><li><p>14</p><p> 3 , R1 R2. . - .</p><p> . 1 . 10 . 0 R1. 1 , .</p><p> , . , - ( - ). R1 R2, -.</p><p>, C0, - R1 R2.</p><p> - 1.</p><p> . - C0 - , R1 R2. - , f = 2f. I, .</p><p>. 3</p><p>2</p><p>x 0</p><p>3</p><p>1</p><p>R2</p><p>R1L</p></li><li><p>15</p><p> ( ). - - 1 2 (. 2). Q1 Q2, R1 R2, - 1 2. - (15), L . , , , -. - , .</p><p> , Cx R1 R2, . - L Cx. - , Q3 Q4, 3 4, - R1 R2. - . .</p><p>: . 1. (22) - (19). . - Z0min = R. (18)( (13) (16)) , (Z0)2 / (Z0min )2 = 2 = 1, 2., (11) </p><p>2 21( ) ; =L RC (23)</p><p>201 ,R LCL</p><p>= = (24)</p><p> , (LC)1 = 02 ( - 0 = ). = R/L, (23)</p><p> = 2 2 . = (25)</p></li><li><p>16</p><p> = 1, 2. 1 &lt; 0, 2 &gt; 0, ,</p><p>w 1 =2 20 1 , w 2 =</p><p>2 22 0 . (26)</p><p>(2 + 1) = 2 2.2 1 </p><p> (2 + 1) , g = R/L, </p><p>R/L = 2 1, (27). . (19).</p><p>2. , . - </p><p>1 0dIL IR qdt C</p><p>+ + =</p><p>( (2 ), = 0 ),</p><p>q'' + 2q' + 02 q = 0 (2 = R/L, 02 = 1/LC ).</p><p> , -</p><p> = (02 2) 1/2, </p><p>/0 0 .</p><p>t tA A e A e = = (28)</p><p> . , - , e . - N, </p><p>Q = N = /T. (29) = 1 /, = 2/T </p></li><li><p>17</p><p>1. .2. </p><p>? ?3. ?4. ? ?5. -</p><p>, ?6. -</p><p>.</p></li><li><p>18</p><p> 3</p><p> , </p><p> . - , - .</p><p> . - . - . , - . , - H. , , .</p><p> . - - , .</p><p> H - , , - . , - . H </p><p>H = H1 + H2, (1) H1 = H ; H2 .</p><p> - , H1 H2 </p></li><li><p>19</p><p> , , , (. 1)</p><p>tg = H2 / H1. (2)</p><p> H2 - </p><p>2 .2INHR</p><p>= (3)</p><p> , , - , , , R N, </p><p> .2INHRtg</p><p>= (4)</p><p>, - , . </p><p> = K0, (5) 0 ; ( 1); K -, o , - .</p><p> , , -. - , - , - , , (. 2). U, </p><p>q = CU = K0 U. (6)</p><p> , . 2 b, -. , , -,</p><p>I = n q = K 0 U. (7)</p></li><li><p>20</p><p> - - 1, (4) </p><p> 12 tg .RHIN</p><p>= (8)</p><p> H . (8) (9) ( = I).</p><p> 10</p><p>2 tg ,RHNvU</p><p> = (9)</p><p>( K ). 0, , -</p><p>0 0</p><p>1 ,c = (10)</p><p> 0 = 4107 / .</p><p> . - . 3. - R A. - , , N . - , .</p><p> , . 2. - , . - ( = 50 ).</p><p> . - , . , . 3. - R. -</p></li><li><p>21</p><p> R , -- 3035. - 1 I. , , , 2. . - . 1.</p><p> 1</p><p>I, A 1 2 H, A/</p><p> , . 2. - - . . (). - , -. . 1.</p><p>. 3</p><p>. 2. 1</p><p>!</p><p>M</p><p>N</p><p>S</p><p> NS 0'</p><p>0</p><p>NS 0'</p><p>0</p><p>a bc</p><p>1</p><p>R</p><p>C</p><p>H1</p><p>H2</p><p>H</p></li><li><p>22</p><p> . - , - , , - . - , .</p><p>1. -?2. , -</p><p>?3. -</p><p> . ?4. -</p><p> ?5. -</p><p> ?6. .</p></li><li><p>23</p><p> 4</p><p> . .</p><p> . - , </p><p>121 (cos cos ),2H nI= (1)</p><p> H ; n ; I ; 1 2 , (. 1, ). , , (. 1, ), , (1) :</p><p>( )2 31 cos cos ,2H nI= + (2) 3 = 1. , - ( . 1, ), -</p><p>H=nI. (3), </p><p>1 .2H nI= (4)</p><p> , -. , , -</p></li><li><p>24</p><p> (1) (2). , o . - (1) (2).</p><p> . . - , 1. - (. 2). , - K1 K2. K K, . - 1 . R - A K </p><p>. 1</p><p>. 2</p><p>) ) 1 1 2</p><p> 2 30 0</p><p>R</p><p>K1 K2</p><p>KxK</p><p>2</p><p>R</p><p>1</p></li><li><p>25</p><p>K. 2 .</p><p> K K1 , - . K1 , - K. K (3). 1, K1</p><p>1 0 1 1 0 1 1 ,HS N S N In = = (5)</p><p> Nn L= K; N K; L ; 0 - ; ( = 1); N1 K1; H = nI K, - I. K - , K1, 21, K1 -. - . - , . . -, K1 - , - ,</p><p>1 ,q C= (6)</p><p> C , - . q1 - </p><p>11</p><p>2 ,qR</p><p>= (7)</p><p> R . (6) (7) </p><p>12 .CR</p><p>= (8)</p></li><li><p>26</p><p> 1 (5) (8), </p><p>0 1 12 2 ,nS N I MIR R</p><p>= = (9)</p><p> M K K1</p><p>0 1 1 1.M nN S= (10)</p><p> K K1 -, . , C, - C' = CR, . , (9), </p><p>2 .MIC = (11)</p><p> , I, K, - , - C'.</p><p> N2 ; S2 - Kx. Kx, - , , K2 </p><p>2 0 2 22 2 .xH N S = (12)</p><p> q2, </p><p>22</p><p>2 , Cq CR R</p><p>= = = (13)</p><p> . (13) 2, -</p><p>2 20.</p><p>2xCHN S=</p><p> (14)</p><p> . - -</p></li><li><p>27</p><p> C'. 1 K R , - (100150 ). - K 2, - (11) -. I K. K2 Kx, 1 - Kx . Kx 2, - . - K2 Kx , - Kx, . l = 5 . K2 Kx , . , K2 Kx. . 1.</p><p> . - - C' . - Kx, - , .</p><p> (1) (2) Kx .</p><p> 1</p><p>x, 1 2 Hx, /</p><p> . 1 x , - , - (. 1, ). Hx x -, Hx (1) (2). .</p><p> - C', Hx - .</p></li><li><p>28</p><p>1. , - , .</p><p>2. , , ?</p><p>3. ?4. .5. </p><p> .6. .7. -</p><p> C', .</p></li><li><p>29</p><p> 5</p><p> . , - </p><p> . , - . - , B1. - , -</p><p>B = B0 + B1, (1) B0 , - (), ; B1 - , - ( ).</p><p> , - B1 B0, - B1 B0. , . - B1 </p></li><li><p>30</p><p> H. - - </p><p>0 ,= B H (2) 0 = 410</p><p>7 / ; - ( = 1).</p><p> - J, , </p><p>,miV</p><p>=</p><p>pJ (3)</p><p> mip i- ; V , .</p><p> , - </p><p>J = H, (4) , -. , . - </p><p>( ~ 104 106). -</p><p> = 1+ . (5)</p><p> , - . , . - (. 1). - , B H , . 2 0 ( ). -</p></li><li><p>31</p><p> J = const, - B - . (2) . - - B H , - (. 2). - H , B, . - Hc, -. Hc - . , , (D). , A, , .</p><p> . . .. , - ( , -), . , -, - . , . - - , - . , - , , , .</p><p> - , -, - . , , - . </p></li><li><p>32</p><p> , - . -. , - , : , . -.</p><p> 360. , , - . , , - .</p><p> . - , , . , - , - . , - , . - , , .</p><p> 1 </p><p> . (.3), . I1 . - . - , , - </p><p>H = n1I1 =1</p><p>1,N Il (6)</p><p> N1 ; l . -</p></li><li><p>33</p><p> , I = I0 sin t,</p><p> , . R1, , - H.</p><p> , -, </p><p>2 2,d Ndt = (7)</p><p> = BS , ; S ; N2 - .</p><p> -, R2 C2, R2 &gt;&gt;1/(C2) (. 3), U2 C2 - , . , </p><p>2 22 2</p><p>2</p><p>2</p><p>,1</p><p>IZ</p><p>R LC</p><p> = = + </p><p>(8)</p><p> Z ; L2 - . - L2 R2 &gt;&gt; 1/(C2) Z R 2 </p><p>22</p><p>2.I</p><p>R= (9)</p><p> ,</p><p>( )2 22 22 2 .</p><p>d C udq duI Cdt dt dt</p><p>= = = (10)</p></li><li><p>34</p><p> (9) (10) </p><p>2 22</p><p>2.du C</p><p>dt R= (11)</p><p> (11) -</p><p>22</p><p>2 2, dtdu</p><p>CR= 2 2</p><p>2 2</p><p>1 .u dtCR</p><p>= (12) (12) (7) , ,</p><p>2 2 2 2 22</p><p>2 2 22 2 20 0</p><p>.B</p><p>N N S N S Bd dBuC C CR R R</p><p>= = = (13) u2, B, -</p><p> -, u1, H, - u2 u1, . . B H . - , - , . 4. -, , - ( -).</p><p> . 1. 177 - 3-56/1. (-2) -. " . /. (-1) ; - 0,05 0,01. , U = 0,05 0,01 , - , - . /. . - (. 3). -</p></li><li><p>35</p><p> .. ( 1:1), - . - 1, /. ( - ).</p><p>2. - . :</p><p> 63,2 ; 600 ; 30 ; (3040)102 (140170)103 ; ; . </p><p> .</p><p>. 1 . 2</p><p>. 3 . 4</p><p>H</p><p>0</p><p>Hc</p><p>D</p><p>F</p><p>C 0</p><p>BA</p><p>H</p><p>0</p><p>B</p><p>H</p><p>R2</p><p>R1</p><p>N2N1</p><p>R</p><p>x</p><p>y 2</p></li><li><p>36</p><p>3. - , , - . , , - ( ). ( ) , - , 810 , - . , , , - . " . -, H. - . 1.</p><p> 1</p><p>nX i nY i UXi , B UY i , B H, A/ B, I Uc, B Hc , A/</p><p> . - -</p><p>;xi x xiu n= ,yi y yiu n= (14)</p><p> x = 4,1 ; y = 0,05 ( 0,01 ) -; nx ny .</p><p> - </p><p>1 ;xiiN uH</p><p>lR= 2 2 ,yii</p><p>R C uB lR</p><p>= (15)</p><p> N1= N2 =23 ; l ( - 8 ); R1 = 73,0 , R2 = 10,0 , C2= 2,510</p><p>7 ; S 105 2.</p><p> Bi Hi - B = f(H). = f(H).</p></li><li><p>37</p><p>1 cc .</p><p>N uH lR</p><p>= (16)</p><p>1. ?2. ?3. .4. .</p><p> 2 </p><p> . -</p><p> - . 5. - . , -. - ( 1) u0. . 2 -. . () -</p><p>. 5</p><p>21</p><p>N2N1</p><p>u0</p><p>3</p></li><li><p>38</p><p> 3, -. C 1.</p><p> - , -</p><p>1 ,NH Il</p><p>= (17)</p><p> N1 ; l ; I . - S </p><p>10 ;</p><p>NB Il</p><p>= 10 .N ISl</p><p>= (18)</p><p> R, , </p><p>.S B = (19) , -</p><p> , - B </p><p>.BS</p><p> = (20)</p><p> - (17), . (, , B ).</p><p> , , (19), . - </p><p>2</p><p>,N di</p><p>R dt= (21)</p></li><li><p>39</p><p> N2 ; R - . - , - , . . - (). - (21) . -, ,</p><p>2</p><p>1</p><p>2</p><p>.</p><p>t</p><p>tNq idtR</p><p>= = (22) </p><p> - , q, . </p><p>q = C n, (23)</p><p> C ; n , . (20), (22) (23) </p><p>2.CRB n n</p><p>SN = = (24)</p><p> R - I0 = 0 ( H0= 0, B0= 0).</p><p> I0 = 0 m Ik, - </p><p>1,</p><p>m</p><p>m kk</p><p>B n=</p><p>= (25) ; nk , - k- . Hm m (17).</p></li><li><p>40</p><p> . - , . - ( 3) ( 1). 3 , 2 - . 1 u0. R -. , - () - .</p><p> - . -. , - , - . . - n1 I1 . 2. , - 3 ( ). , , 3 - . - n2 I2. B2 (25) - (25). - H2 (17) - , I2. 0A (. 2) -.</p><p> - AB - . - , - . nk (25), .</p></li><li><p>41</p><p> - 2 , - . - , . , . BD , - - 2 H B DF FA.</p><p> , - - , . - - H B (17) (25). - H B ( 0A) (. 2).</p><p>, - , - , . - , - .</p><p> . - - . . - . 2.</p><p> 2</p><p>n, . I, A H = I, A/ ni, . B = ni, T</p><p> , . - 0A (. 2) </p></li><li><p>42</p><p> H. - , . 2 .</p><p>1. ?2. ?3. .4. .</p></li><li><p>43</p><p> 6</p><p> . ; -.</p><p> . 1. -. -, . . I, q u . -</p><p>RI = u; ; ,dqI q Cudt</p><p>= = (1)</p><p> C ; R . - u I (1), , </p><p>.dq dtq RC</p><p>= (2)</p><p> (2) -</p><p>ln ln ,tq ARC</p><p>= + (3)</p><p> A . (3) - , </p><p>.t</p><p>RCq Ae</p><p>= (4)</p></li><li><p>44</p><p> A : q(0) = q0, q0 - . t = 0 (4), q(0) = A. ,</p><p>0 .t</p><p>RCeq q</p><p>= (5)</p><p> (5) (1), - </p><p>00 ,</p><p>t tRCqI e I e</p><p>RC </p><p>= = (6)</p><p> I0 ( t = 0). . 1 . = RC . (6) , e . (. 1).</p><p>2. . - . , R - . , . - , , . - </p><p>,q Cu= .dqIdt</p><p>= (7)</p><p>R I + u = , (8)</p><p> R , - . (7), u I (8). </p><p>1 .dq qdt RC R</p><p>+ = (9)</p></li><li><p>45</p><p> (9) , - y = q C. (9) </p><p>.dy ydt RC</p><p>= (10)</p><p> (10) </p><p>,t</p><p>RCq C Ae</p><p>= + (11)</p><p> A , -. t = 0 q(0) = 0, (11) A = C. - (11), - </p><p>(1 ).t</p><p>RCq C e</p><p>= (12)</p><p> (12) , t - q = C. (12) , </p><p>0 ,t t</p><p>RC RCI e eIR = = (13)</p><p> I0 t0 = 0. (6) (12) , -. . 1.</p><p>3. . (6)</p><p> ln I = ln I0 1 t</p><p>RC . (14)</p><p> (14) . , - y = ln I, a = ln Ic, b = (RC)1 = tg , y = a + b x. (15) . 1</p><p>I0</p><p>0</p><p>0Ie</p><p>I</p><p>t</p></li><li><p>46</p><p> . 2. </p><p> - I(t), - -, a b - ( (15)), R C. -.</p><p> R C - ln I = f(t) (. 2). , </p><p>a = ln I0, t0, b = tg = 00</p><p>1 ln .It</p><p> lnI0 I0, R C </p><p>0</p><p>0</p><p>1, ,UR CI R b</p><p>= = (16)</p><p> U0 .4. a b. </p><p> . , - - xi yi ( - xi = ti, yi = ln Ii ). , </p><p>[ ]21</p><p>( ) min,n</p><p>i i ii</p><p>y a bx=</p><p> + = (17)</p><p>, ,( )</p><p>xy x yb a y b x</p><p>D x</p><p>= = (18)</p><p>. 2</p><p>t0</p><p>0</p><p>ln I</p><p>ln I0</p><p>t</p></li><li><p>47</p><p>1 1 1</p><p>1 1 1, , .n n n</p><p>i i i ii i i</p><p>x x y y xy x yn n n= = =</p><p>= = = (19)</p><p>22 2 2</p><p>1</p><p>1 , ( ) .n</p><p>ii</p><p>x x D x x xn=</p><p>= = (20) (17) i , </p><p> . t. Ii. i = 1. - (17) Ii t, (18) (19) , i = 1. - b</p><p>( )</p><p>( )( )</p><p>21 ,yb a b xx</p><p>DS b S S D</p><p>Dn= = (21)</p><p> D(y) = 2.</p><p> a b - R C (16). Sb Sa.</p><p> . - .3. - -2, V. - ; R0 Rp . - 1,2 1 2;3 ; 5 . 4 6 , -. 4 6 .</p></li><li><p>48</p><p> . , - . 3, . 4 - 1 2. -2 . U0, C1 C2 -. U0.</p><p> C1 C2 . . . 1.</p><p> 1</p><p> t, c C1 C2 t, c C1 C2</p><p>I1 I2 I lnI I1 I2 I ln I I1 I2 I LnI I1 I2 I lnI</p><p> . - . C1 C2 , . - a b . - . - ln I, . -</p><p>. 3</p><p>R0 Rp</p><p>1,2</p><p>46</p><p>1</p><p>5</p><p>-2</p><p>2</p><p>V</p><p>3</p></li><li><p>49</p><p> , , . . - . 2.</p><p> 2 a = lnI0 I0 t0 b = tg R0 Rp C1 C2</p><p> (21) Sa Sb. - - , (16). C1 C2 . 3.</p><p> 3</p><p> C1 C2 C1 C2</p><p>1. ? - I = I(t).</p><p>2. ? - I = I(t).</p><p>3. , .</p><p>4. ?5. -</p><p> ? ?</p><p>6. R C.7. .</p></li><li><p>50</p><p> 7</p><p> . RC- . -, .</p><p> . , </p><p>, R - C (. 1). U0, - , . - . - </p><p> Uc = U0

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