Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

Ссылка на это сравнение

Предыдущая версия справа и слеваПредыдущая версия
Следующая версия		Предыдущая версия
lab6:эксперимент61 [2019/04/20 08:32] – [Порядок выполнения работы] root_slab6:эксперимент61 [2019/04/20 08:37] (текущий) – root_s
Строка 2: Строка 2:
  
 Принципиальная схема экспериментальной установки изображена на рис. 3. Число витков соленоида и сопротивление резистора R указаны на выданной вам схеме. Необходимые для расчетов геометрические размеры элементов установки необходимо измерить штангенциркулем.   Принципиальная схема экспериментальной установки изображена на рис. 3. Число витков соленоида и сопротивление резистора R указаны на выданной вам схеме. Необходимые для расчетов геометрические размеры элементов установки необходимо измерить штангенциркулем.  
-{{ :lab6:003.png?direct&400 |}}+{{ :lab6:003.png?direct&500 |}}
  
 Сигналы регистрируются с помощью двухлучевого цифрового осциллографа TDS 1012 или цифрового регистратора сигналов Handyscope. В качестве источника переменного тока для питания соленоида можно использовать генератор Г3--33 или цифровой генератор GFG--8255A. Внимательно изучите форму сигнала на выходе генератора (в том числе и при подключенном соленоиде). Обратите особое внимание на наводки, которые могут появляться на фоне основного гармонического сигнала, и шумы. Изучите их форму и положение, и при анализе данных и автоматических вычислениях с помощью функций осциллографа проверяйте, не вносят ли они серьезные ошибки в расчеты.  Сигналы регистрируются с помощью двухлучевого цифрового осциллографа TDS 1012 или цифрового регистратора сигналов Handyscope. В качестве источника переменного тока для питания соленоида можно использовать генератор Г3--33 или цифровой генератор GFG--8255A. Внимательно изучите форму сигнала на выходе генератора (в том числе и при подключенном соленоиде). Обратите особое внимание на наводки, которые могут появляться на фоне основного гармонического сигнала, и шумы. Изучите их форму и положение, и при анализе данных и автоматических вычислениях с помощью функций осциллографа проверяйте, не вносят ли они серьезные ошибки в расчеты. 
Строка 20: Строка 20:
   - Изменяя частоту генератора $f$ в пределах от 25 Гц до 25 кГц для значений 2,5, 5 и 10 на каждом порядке логарифмической шкалы, измерьте и запишите в табл. II отчета величины «Cyc RMS» для сигналов $U_R$ и $U_n,$ а также $\tau $ и $f$ в отсутствие экранов и с тремя выбранными вами экранами.     - Изменяя частоту генератора $f$ в пределах от 25 Гц до 25 кГц для значений 2,5, 5 и 10 на каждом порядке логарифмической шкалы, измерьте и запишите в табл. II отчета величины «Cyc RMS» для сигналов $U_R$ и $U_n,$ а также $\tau $ и $f$ в отсутствие экранов и с тремя выбранными вами экранами.  
   - Вычислите отношение $u(f) =\frac{U_n}{U_R}$ и сдвиг фазы $\Delta \varphi (f) = (\tau \cdot f + \Delta \psi).$ Значение дополнительного слагаемого $\Delta \psi $ зависит как от направления витков измерительной катушки, найденного вами в п. 2, так и от того, какие части двух синусоидальных сигналов вы выбрали для измерения τ. Постройте, используя результаты, полученные в отсутствие экранов, график $u(f)$ в двойном логарифмическом масштабе (график II). Убедитесь, что полученная зависимость является линейной функцией $u = Cf.$ Покажите, используя уравнение электромагнитной индукции, что сигнал с пробной катушки должен линейно расти с частотой. Если в эксперименте при каких-то значениях частоты измеряемая зависимость отличается от степенной, найдите возможные причины этого. С помощью программы EXCEL (Mathcad, Matlab) определите из экспериментальных данных методом средних квадратов [11. С. 33] константу $C,$ после чего определите для пробной катушки «коэффициент чувствительности» $\alpha ,$ имеющий размерность Гс/В·Гц. Для определения абсолютного значения этого коэффициента вам нужно предварительно вычислить абсолютное значение магнитного поля в соленоиде по измеренному току и геометрическим параметрам соленоида. Выпонив это задание, вы освоите один из методов «калибровки» индукционного датчика.     - Вычислите отношение $u(f) =\frac{U_n}{U_R}$ и сдвиг фазы $\Delta \varphi (f) = (\tau \cdot f + \Delta \psi).$ Значение дополнительного слагаемого $\Delta \psi $ зависит как от направления витков измерительной катушки, найденного вами в п. 2, так и от того, какие части двух синусоидальных сигналов вы выбрали для измерения τ. Постройте, используя результаты, полученные в отсутствие экранов, график $u(f)$ в двойном логарифмическом масштабе (график II). Убедитесь, что полученная зависимость является линейной функцией $u = Cf.$ Покажите, используя уравнение электромагнитной индукции, что сигнал с пробной катушки должен линейно расти с частотой. Если в эксперименте при каких-то значениях частоты измеряемая зависимость отличается от степенной, найдите возможные причины этого. С помощью программы EXCEL (Mathcad, Matlab) определите из экспериментальных данных методом средних квадратов [11. С. 33] константу $C,$ после чего определите для пробной катушки «коэффициент чувствительности» $\alpha ,$ имеющий размерность Гс/В·Гц. Для определения абсолютного значения этого коэффициента вам нужно предварительно вычислить абсолютное значение магнитного поля в соленоиде по измеренному току и геометрическим параметрам соленоида. Выпонив это задание, вы освоите один из методов «калибровки» индукционного датчика.  
-  - Постройте отношение $\xi = |frac{H_1}{H_0}|$  амплитуды магнитного поля, измеряемой индуктивным датчиком внутри экранов, к амплитуде поля без экранов: $\xi (f) = \frac{u_{\mbox{с экраном}}}{u_{\mbox{без экрана}}}$ (График III отчета о работе). На каждой кривой отметьте точку, для которой теоретическое значение толщины скин--слоя равно толщине стенки экрана: $\delta =h.$ Для каждой кривой выделите интервал, в пределах которого справедливо приближение слабого скин--эффекта --- выражение (21). +  - Постройте отношение $\xi = |\frac{H_1}{H_0}|$  амплитуды магнитного поля, измеряемой индуктивным датчиком внутри экранов, к амплитуде поля без экранов: $$\xi (f) = \frac{U_{\mbox{с экраном}}}{U_{\mbox{без экрана}}}$$ (График III отчета о работе). На каждой кривой отметьте точку, для которой теоретическое значение толщины скин--слоя равно толщине стенки экрана: $\delta =h.$ Для каждой кривой выделите интервал, в пределах которого справедливо приближение слабого скин--эффекта --- выражение (21). 
   - Постройте тот же самый график в координатах $\xi=\xi(\frac{\sqrt{hR}}{\delta})$ (график IV). Укажите, при каких значениях параметра подобия начинается эффективное экранирование. Придумайте, как, используя график IV, определить удельное сопротивление трубки из материала с неизвестными параметрами. Значения удельного сопротивления некоторых металлов приведены в таблице.    - Постройте тот же самый график в координатах $\xi=\xi(\frac{\sqrt{hR}}{\delta})$ (график IV). Укажите, при каких значениях параметра подобия начинается эффективное экранирование. Придумайте, как, используя график IV, определить удельное сопротивление трубки из материала с неизвестными параметрами. Значения удельного сопротивления некоторых металлов приведены в таблице.