ЗАДАНИЕ 1. Наблюдение траектории движения электронов в электрическом и магнитном полях.
Проверить электрические цепи установки и подключить питание.
Включить цепь накала катода, замкнув ключ К1, и прогреть катод в течении 5 минут.
Замкнуть ключи К2 и К3 и подать на экран лампы напряжение 250 B. Потенциометром R1 установить в анодной цепи напряжение 30 - 35 В.
Зарисовать вид экрана лампы 6E5C.
Включить цепь соленоида ключом К4. Реостатами R2 и R3 постепенно увеличивают силу тока в соленоиде Ic до 2А. Наблюдают и зарисовывают вид экрана лампы 6E5C.
ЗАДАНИЕ 2. Снять зависимость анодного тока Ia лампы от тока в соленоиде Ic.Ток в соленоиде изменяют от 0 до 2 А.
Полученные данные занести в таблицу.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
а) По данным эксперимента построить график Ia = f(Ic).
На основе экстраполяции прямолинейного участка графика к оси абсцисс определить Iкр .
б) Рабочую формулу для определения удельного заряда электрона, используя формулу (55) можно привести к виду:
; 
где 
= 2,26 .1010 Гн-2 м2.
Формула для расчета абсолютной погрешности 
(e/m) имеет вид:
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как определить направление силы Лоренца?
2. Почему при некоторой силе тока в соленоиде электроны в лампе не достигают анода?
3. Оказывает ли существенное влияние на траектории электрона в магнетроне магнитное поле Земли?
ЛИТЕРАТУРА:[2. § 72-74]
РАБОТА 15. ИЗУЧЕНИЕ РЕЗОНАНСА В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ.
1. Ознакомиться с резонансом напряжений в последовательной цепи переменного тока.
2. Снять резонансные кривые, построить графики.
3. Определить влияние активного сопротивления и емкости цепи на вид резонансных кривых.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ
Последовательная цепь, обладающая индуктивностью L и емкостью С, является колебательным контуром (рис.33). Если зарядить конденсатор С и замкнуть контур накоротко, то в нем возникнут свободные электромагнитные колебания и в отсутствии источника тока. Но эти колебания будут затухающими, если сопротивление контура не равно нулю. Электромагнитная энергия контура при этом убывает, превращаясь во внутреннюю.
Источник тока восполняет потери. Если эдс e источника тока меняется по гармоническому закону с частотой w и амплитудой e0:
e= e0 соs wt,
то в контуре возникнут вынужден-
ные электромагнитные колебания,
называемые переменным током.
Сила тока i и напряжение u при
этом изменяются с той же часто-
той w: i = I0 cos (w t + j1)
u = U0 cos (w t + j2 )
Рис.33 Разность фаз колебаний напряже-
ния и силы тока j = j2 - j1.
называют углом сдвига силы тока по отношению к напряжению.
Так как распространение электромагнитного поля от источника тока происходит со скоростью света, то изменения силы тока во всех элементах цепи совпадают по фазе, сдвиг по фазе при этом 
= const.
В любой момент времени сумма напряжений на последовательно включенных элементах цепи R, L и С равна мгновенному значению приложенного напряжения U: U= UR+UL+UC
Здесь: UR = iR = RI0 cos wt, при j1 = 0.
UL = 
)
(56)
Рис. 34.
Векторная диаграмма амплитуд напряжений для этого случая изображена на рис.34. Мгновенные значения напряжений UR, UL, UC определяются проекциями на горизонтальную ось векторов UOR, UOL и UOC, вращающихся вокруг точки О с одинаковой угловой скоростью
w против часовой стрелки.
Согласно (56) колебания на резисторе UR совпадают по фазе с колебаниями силы тока, вектор UOR направлен вдоль оси силы тока. Колебания напряжения на конденсаторе UC отстают по фазе на 
от изменений силы тока, вектор UOC перпендикулярен оси тока. Колебания напряжения на катушке индуктивности UL по фазе опережают колебания силы тока на p /2, вектор UOL перпендикулярен оси тока, но противоположен вектору UOC. Следовательно, изменения напряже-
ний UL и UC при последовательном соединении происходят в противофазе.
Из рис.34 получаем: 
Подставив сюда амплитуды напряжений (56), получим связь между амлитудами силы тока I0 и напряжения U0:
(57)
Поделив обе части этого выражения на 
,аналогичную связь между действующими значениями силы тока I и напряжения U:
(58)
Формулы (57) и (58) называют законом Ома для переменного тока.
Величину, стоящую в знаменателе и имеющую размерность электрического сопротивления, называют полным сопротивлением Z:
(59)
Сопротивление R называют активным сопротивлением цепи, так как только им определяются необратимые активные процессы в цепи, в данном случае, преобразование электромагнитной энергии во внутреннюю.
Величину 
называют реактивным сопротивлением, при этом слагаемое 
называют индуктивным сопротивлением, а 
- емкостным сопротивлением.
Амплитуда силы тока в контуре, как видно из формулы (57), зависит не только от параметров контура R, L и С и амплитуды напряжения U0, но и от частоты w. На рис.35 представлены зависимости амплитуды силы тока I0 от частоты w при постоянных значениях R,L, C и U0.
Независимо от значения активного сопротивления R контура амплитуда силы тока достигает максимального значения Iрез при одной и той же некоторой частоте wрез, называемой резонансной частотой.
Согласно формуле (59) в этом случае XL = XC, значит напряжения на конденсаторе и катушке индуктивности равны по модулю, но противоположны по знаку: UL = - UC, сумма напряжений на всех трех последовательных участках равна напряжению на активном сопротивлении: U = UR. При этом угол сдвига j = 0, т.е. сила тока и напряжение изменяются одинаково по фазе (симфазно).
Максимума силы тока или резонанса в цепи можно достичь, изменяя или частоту приложенного напряжения w, или индуктивность катушки L, или емкость конденсатора С.
Значение резонансной частоты wрез связано с емкостью С и индуктивностью L:
(60)
Если реактивные сопротивления XL и XC при резонансе превосходят по значению активное сопротивление R, то напряжения на зажимах катушки и конденсатора могут превосходить, и иногда весьма значительно, напряжение, подаваемое от источника. Поэтому резонанс при
последовательном соединении называют резонансом напряжений.
Превышение напряжения на реактивных элементах цепи над напряжением на зажимах всей цепи имеет место при условии:
(61)
Величина, обозначаемая r, носит название волнового сопротивления контура.
Отношение напряжения на зажимах катушки или конденсатора к напряжению на зажимах всей цепи характеризует резонансные свойства контура и называется добротностью контура Q:
Q = 
(62)
Добротность контура может достигать значений 
порядка 1ОО.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Схема установки дана на рис.36: здесь ЗГ - звуковой генератор ГЗ-56/1, mA - миллиамперметр Э 524, C - магазин емкости Р 524, L - катушка индуктивности Р 527, R - магазин сопротивлений МСР-6ОМ.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Соберите электрическую цепь по схеме рис.36. Включив звуковой генератор, прогрейте его и установите на выходе необходимое напряжение по указанию преподавателя.
2. Изменяя частоту, задаваемую генератором, определите резонансную частоту при С = 1 мкФ, сопротивлении магазина сопротивлений О Ом. Снимите зависимость силы тока от частоты в некотором интервале вблизи резонансной. Запишите параметры контура R, L и С.
3. Не меняя емкости контура, измените его сопротивление,выставив на магазине сопротивлений 5 Ом (1О Ом). Снимите зависимость си лы тока от частоты вблизи резонансной частоты. Сделайте вывод о влиянии активного сопротивления на кривые зависимости силы тока от частоты генератора.
4. Измените емкость контура и снимите зависимость силы тока от частоты при сопротивлении магазина О и 5 (или 10) Ом.
Сделайте вывод о влиянии емкости контура на вид полученных кривых.
5. Постройте графики зависимости силы тока от частоты по результатам опытов.
6. Рассчитайте резонансную частоту во всех случаях, используя формулу (60). Сравните расчетные и экспериментальные значения, оцените абсолютную погрешность резонансной частоты.
7. По формулам (61) и (62) рассчитайте волновое сопротивление и добротность контура в каждом случае. Сделайте вывод о влиянии на эти величины параметров контура R, L и С.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Почему резонанс в последовательной цепи переменного тока называется резонансом напряжений?
2. Какие физические величины при резонансе в последовательной цепи переменного тока принимают максимальные, а какие - минимальные значения? Объясните происхождение этих максимумов.
3. От чего зависит амплитуда силы тока в цепи переменного тока?
4. От чего зависит резонансная частота в последовательной цепи переменного тока?
5. Что такое полное сопротивление цепи переменного тока? Из чего оно складывается?
ЛИТЕРАТУРА: [2. § 91,92]
ПРИЛОЖЕНИЕ: МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
ЛИТЕРАТУРА.
1.Физика. Методические указания к выполнению учебного эксперимента по физике и обработка
его результатов. Федорчук Н.М., Зайцев А.А. - Вологда: ВПИ, 1985.- 46с.
2.Савельев И.В. Курс общей физики.т.2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика.- М.:Наука.
Гл.ред. ф-м.лит.,1978.-480с.
3.Соловьев В.А.,Яхонтов В.Е. Основы измерительной техники. Руководство к лабораторным
работам по физике. Учебн.пособие.-Л: Из-во Ленинград. ун-та, 1980, 216 с. Илл-93, табл-10
4.Смирнов А.А. Теория электросопротивления сплавов.- Киев: Наукова Думка, 1966.
5.Физический энциклопедический словарь.-М.: Советская энциклопедия,1983.
6. Калашников С.Г. Электричество. “Наука”, 1970г.
7. Мансуров Н.Н, Попов В.С. Теоретическая электротехника.
8.Общая электротехника, под ред. Пантюшина В.С., “Высшая школа”, 1970 г.
9. Малов Н.Н. Курс электротехники и радиотехники. М. “Физматгиз”, 1959 г.
10. Фриш С.Э., Тиморева А.В.. Курс общей физики, т. 2, гос. издат. Технико-теоретической
литературы.
11. Баулин В. И.. Моделирование электростатических полей. Сб. “Изучение некоторых тем в курсе
физики”. Череповец, 1972.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ------------------------------------------------------------------------------------------------------------3
РАБОТА 1б. Методы расширения шкалы приборов.-----------------------------------------------------
РАБОТА 1а. Исследование электростатического поля.--------------------------------------------------
РАБОТА 1. Закон Ома для однородного и неоднородного участков цепи постоянного тока. ---4
РАБОТА 2. Исследование источника постоянного электрического тока.-----------------------------8
РАБОТА 3. Затухающие квазигармонические колебания в электрическом контуре.--------------11
РАБОТА 4. Изучение зависимости сопротивления металлов от температуры. -------------------18
РАБОТА 5. Изучение зависимости сопротивления полупроводников от температуры.---------20
РАБОТА 6. Исследование полупроводникового диода.--------------------------------------------------23
РАБОТА 7. Снятие кривой намагничения и петли гистерезиса с помощью осциллографа.-----27
РАБОТА 8. Исследование начальной кривой намагничения трансформаторной стали.----------33
РАБОТА 9. Мостовые схемы измерения сопротивлений, емкостей и индуктивностей.---------35
РАБОТА 10.Определение элементов геомагнитного поля с помощью тангенс-гальванометра.-40
РАБОТА 12.Определение заряда электрона.----------------------------------------------------------------44
РАБОТА 13.Определение удельного заряда электрона при помощи магнетрона.-----------------47
РАБОТА 15.Изучение резонанса в электрических цепях.------------------------------------------------53
Литература. --------------------------------------------------------------------------------------------------------61
Содержание --------------------------------------------------------------------------------------------------------62