★ Лабораторна робота № 1
Тема. Вивчення конденсаторів.
Мета: дослідити процес розряджання електролітичного конденсатора, визначити електроємність конденсатора.
Обладнання: конденсатор електролітичний (10-30 В, 2000 мкф), мікроампер-метр (0-100 мкА або 0-200 мкА), вольтметр (0-6 В), резистор (50-100 кОм), джерело постійного струму (4 В), ключ, з'єднувальні проводи, секундомір.
Ідея дослідження
Електроємність конденсатора визначається як відношення заряду <7 конденсатора до напруги U на його обкладках. Тому, вимірявши вольтметром напругу на конденсаторі та визначивши заряд конденсатора, можна розрахувати електроємність цього пристрою.
Склавши електричне коло (рис. 1) і замкнувши ключ, досліджуваний конденсатор заряджають до напруги джерела. Потім ключ розмикають, змушуючи конденсатор розряджатися через резистор і мікроамперметр.
Очевидно, що заряд, який пройде через мікроамперметр за час повного розряджання конденсатора, дорівнює заряду конденсатора в початковий момент часу.
Щоб визначити цей заряд, пропонується скористатися графічним методом: побудувати графік залежності /(f) сили струму в колі від часу (приблизний вигляд цього графіка подано на рис. 2) і обчислити площу фігури, обмеженої осями та графіком залежності /(f). Ця площа відповідатиме заряду, який пройшов через мікроамперметр за час розряджання конденсатора.
Таким чином, вимірявши мікроамперметром силу струму в колі в різні моменти часу в процесі розряджання конденсатора й побудувавши графік залежності /(f) сили струму від часу, можна оцінити заряд q конденсатора як площу під графіком /(f).
Лабораторна робота № 2 Тема. Дослідження послідовного з'єднання провідників.
Мета: експериментально перевірити, що у випадку послідовного з'єднання двох провідників справджується таке: сила струму в кожному провіднику є однаковою; загальна напруга на провідниках дорівнює сумі напруг на кожному з них; загальний опір провідників дорівнює сумі опорів окремих провідників. Обладнання: джерело постійного струму, амперметр шкільний (0-2 А), вольтметр шкільний (0-4 В або 0-6 В), два резистори, з'єднувальні проводи, ключ.
Ідея дослідження
Склавши електричне коло, що містить два послідовно з’єднані резистори, і використавши амперметр для вимірювання сили струму та вольтметр для вимірювання напруги, спочатку слід експериментально довести співвідношення 11=1 2 І U =U1+U2, де /х і 12 — сила гтоуму в першому та другому резисторах відповідно; Ux
і U2 — напруга на першому та другому резисторах відповідно; U — загальна напруга на резисторах. Потім, розрахувавши опори Я, і Я2 першого та другого резисторів і загальний опір R двох резисторів,
переконатись у правильності співвідношень
Лабораторна робота № З
Тема. Дослідження паралельного з'єднання провідників.
Мета: експериментально перевірити, що у випадку паралельного з'єднання двох провідників справджується таке: загальна напруга та напруга на кожному з провідників є однаковими; сила струму в нерозгалуженій частині кола дорівнює сумі сил струмів у кожному з провідників; величина, обернена загальному опору розгалуженої частини кола, дорівнює сумі величин, кожна з яких обернена опору відповідного провідника.
Обладнання: джерело постійного струму, амперметр шкільний (0-2 А), вольтметр шкільний (0-4 В або 0-6 В), два резистори, з'єднувальні проводи, ключ.
Ідея дослідження
Склавши електричне коло, що містить два паралельно з’єднані резистори, і використавши амперметр для вимірювання сили струму та вольтметр для вимірювання напруги, спочатку слід експериментально довести співвідношення U = Ul=U2 і / = /, + І2, де Ul і U2 — напруга на першому та другому резисторі відповідно; U — загальна напруга на резисторах; І — сила струму в нерозгалуженій частині кола; Jj і І2 — сила струму в першому та другому резисторі відповідно. Потім, розрахувавши опори Я, і Я2 першого та другого резисторів і загальний опір Я двох резисторів, переконатись у правильності
співвідношень
Лабораторна робота № 4
Тема. Визначення ЕРС і внутрішнього опору джерела струму.
Мета: експериментально визначити ЕРС і внутрішній опір гальванічного елемента на підставі результатів вимірювань сили струму в колі та напруги на зовнішній ділянці кола.
Обладнання: джерело струму (гальванічний елемент), амперметр шкільний ίη-·> плпкт«дотр шкільний (0-4 В або 0-6 В), реостат лабораторний (6-Е вальні проводи.
Вказівки до роботи
Складіть електричне коло, схема якого зображена на рисунку. Виміряйте напругу на клемах джерела струму, коли ключ розімкнено (отримане значення буде відповідати ЕРС (' джерела струму).
Замкніть ключ і виміряйте силу струму І в колі та напругу U на клемах джерела струму для двох положень повзунка реостата.
За допомогою формули
обчисліть внутрішній опір
джерела струму для кожного досліду та знайдіть його середнє значення. Складіть таблицю результатів вимірювань та обчислень, визначте похибки вимірювань. Підготуйте звіт про проведену роботу.
Лабораторна робота № 5
Тема. Дослідження електричного кола з напівпровідниковим діодом.
Мета: дослідити особливості роботи напівпровідникового діода в колі постійного струму, побудувати вольт-амперну характеристику такого діода. Обладнання: напівпровідниковий діод (Д226, Д7 або інший) на підставці, джерело постійного струму (4 В), міліамперметр постійного струму (0-1 мА), амперметр шкільний (0-2 А), вольтметр шкільний (0-4 В або 0-6 В), ключ, повзунковий потенціометр (0-15 Ом), з'єднувальні проводи.
Вказівки до роботи
Підготуйте дві таблиці, до яких ви будете заносити результати вимірювань. Складіть електричне коло за схемою, зображеною на рисунку. Виміряйте силу прямого струму та напругу на діоді для десяти положень повзунка потенціометра. Потім змініть полярність увімкнення діода та замість амперметра включіть у коло міліамперметр. Виміряйте силу зворотного струму та напругу на діоді для десяти положень повзунка потенціометра.
За результатами двох дослідів побудуйте вольт-амперну характеристику діода (силу прямого струму та відповідну напругу вважайте додатними, а силу зворотного струму та відповідну напругу — від’ємними). Підготуйте звіт про проведену роботу.
Лабораторна робота № 6 Тема. Дослідження явища електромагнітної індукції.
Мета: дослідити умови виникнення індукційного струму в замкненому провіднику, перевірити виконання правила Ленца.
Обладнання: міліамперметр, джерело постійного струму, два штабові магніти, дві дротяні котушки, які можна надівати на спільне осердя, реостат лабораторний (6-8 Ом), ключ, з'єднувальні проводи.
Вказівки до роботи
Замкніть одну з котушок на міліамперметр. З’ясуйте, коли виникає індукційний струм, як змінюються напрямок та сила струму у випадках зміни магнітного потоку, що пронизує котушку. Для проведення експерименту скористайтеся описом дослідів, наведених у § 21, або запропонуйте власні. Опишіть свої дії та запишіть результати спостережень. Виконавши пояснювальні рисунки, переконайтесь у слушності правила Ленца. Зробіть висновок. Чи можна виявити, як залежить сила індукційного струму від опору кола? Якщо можна, то проведіть експеримент і запишіть його результати Підготуйте звіт про проведену роботу.
★ Лабораторна робота № 7
Тема. Дослідження електричного кола змінного струму.
Мета: виміряти активний, індуктивний та ємнісний опори елементів кола, повний опір ділянки послідовно з'єднаних елементів кола та встановити зв'язок між повним опором кола та опорами окремих елементів.
Обладнання: амперметр (0-1,2 А), міліамперметр (0-2 мА), вольтметр (0-15 В), джерело змінного струму стандартної частоти (0-10 В), резистор, котушка від універсального трансформатора, конденсатор, ключ, з'єднувальні проводи.
Ідея дослідження
Склавши електричне коло, що містить послідовно з’єднані резистор, котушку та конденсатор, і використавши амперметр і вольтметр змінного струму, спочатку слід визначити повний опір Z кола, а потім, вимірявши окремо активний R, індуктивний XL та ємнісний Хс
опори кола, переконатись у правильності рівності:
Чи можна визначити, чому дорівнює ємність конденсатора? індуктивність котушки? Якщо можна, то визначте їх.
Лабораторна робота № 8 Тема. Спостереження інтерференції світла.
Мета: навчитися спостерігати, зарисовувати та пояснювати інтерференційні картини від тонких плівок.
Обладнання: посудина з мильним розчином, дротяна рамка, лезо бритви, штатив із лапкою, ганчірка, сірники, дві скляні пластинки, світлофільтр, кольорові олівці.
Увага! Будьте обережні під час роботи з лезом та склом! Вказівки до роботи
Поспостерігайте інтерференційні картини у відбитому світлі від вертикальної мильної плівки; від оксидної плівки, що виникає на лезі бритви під час його нагрівання; від повітряного клину між стиснутими скляними пластинками та ін. Подивіться на одержані мильну та оксидну плівки через світлофільтр. Кольоровими олівцями виконайте рисунки інтерференційних картин. Поясніть спостережуване явище, звертаючи увагу на колір смуг, їх послідовність, ширину. Сформулюйте висновок за результатами всіх спостережень. З’ясуйте, чи відрізнятимуться інтерференційні картини в прохідному та відбитому світлі і чому. Підготуйте звіт про проведену роботу.
Лабораторна робота № 9
Тема. Спостереження дифракції світла.
Мета: навчитися спостерігати та пояснювати дифракційні картини, що виникають на різних перешкодах та отворах.
Обладнання: проекційний апарат із розсувною щілиною (один на клас), клаптик капрону, пташине перо, аркуш чорного паперу з прорізом, тонкий дріт, лазерний компакт-диск, світлофільтр.
Вказівки до роботи
Піднесіть близько до ока по черзі аркуш паперу з вузьким прорізом, клаптик капрону, пташине перо, тонкий дріт і, розглядаючи крізь них щілину проекційного апарата, поспостерігайте дифракційні картини в прохідному світлі (білому та монохроматичному). Розгляньте дифракційну картину від компакт-диска у відбитому світлі. Виконайте рисунки та поясніть спостережувані явища. Підготуйте звіт про проведену роботу.
^Лабораторна робота № 10 Тема. Визначення довжини світлової хвилі.
Мета: навчитися вимірювати довжину світлової хвилі за допомогою дифракційної ґратки.
Обладнання: лампа розжарювання (одна на клас), прилад для визначення довжини світлової хвилі, дифракційна ґратка, штатив.
Ідея дослідження Дивлячись крізь дифракційну ґратку 1 та щілину 2 в екрані 3 на джерело світла (див. рисунок), спостерігайте на екрані симетрично розташовані дифракційні спектри.
Вимірявши відстань b від ґратки до екрана та відстані ап від щілини до червоної, фіолетової, жовтої та блакитної ліній спектра 1-го порядку, визначте довжину хвилі для світла кожного кольору
за формулою
та переконайтеся, що отримані вами ре
зультати збігаються з табличними.
Лабораторна робота № 11 Тема. Спостереження неперервного та лінійчатого спектрів речовин.
Мета: навчитися спостерігати та аналізувати неперервний спектр випромінювання електричної лампи розжарювання, а також лінійчаті спектри випромінювання газів.
Обладнання: проекційний апарат зі щілиною, набір спектральних трубок, високовольтний індуктор, джерело живлення, з'єднувальні проводи (усе зазначене обладнання — по одному екземпляру на клас), скляна пластина зі скошеними гранями, кольорові олівці.
Вказівки до роботи
Дивлячись крізь скошену грань скляної пластини на щілину проекційного апарата, поспостерігайте райдужну смугу, що утворилась унаслідок дисперсії світла під час проходження крізь скло. Також поспостерігайте лінійчаті спектри різних газів. Виділіть основні кольори та запишіть їх послідовність. Кольоровими олівцями виконайте рисунок кожної з побачених вами картин. Порівняйте отримані спектральні картини з фотографіями спектрів та проаналізуйте результати спостережень. З’ясуйте, який спектр можна спостерігати від щіпки кухонної солі (NaCl), внесеної в полум’я свічки. Підготуйте звіт про проведену роботу.
Лабораторна робота № 12
Тема. Дослідження треків заряджених частинок за фотографіями.
Мета: навчитися аналізувати фотографії із зображенням треків заряджених частинок, отриманих за допомогою камери Вільсона, та ідентифікувати ці частинки.
Обладнання: фотографія треків заряджених частинок, аркуш кальки. Вказівки до роботи
Перенесіть треки частинок (див. рисунок) на аркуш кальки та всі необхідні побудови робіть на ньому.
Із урахуванням масштабу виміряйте радіуси Rx і R2 кривизни треків частинки І і частинки II на початку їх пробігу. Зважаючи на те що частинка / являє собою протон і використовуючи результати вимірювань, знайдіть питомий заряд частинки II за формулою
питомий заряд протона. Ідентифікуйте
частинку II, тобто визначте, ядром якого елемента є ця частинка. Підготуйте звіт про проведену роботу.
Це матеріал з підручника Фізика 11 клас Бар'яхтар