Pho.rs: [Forked from 3706] Измерение массы

A1 ^0.40 Схематично нарисуйте в бланке ответов силовые линии магнитного поля, создаваемого двумя одинаковыми дисковыми магнитами с северными полюсами, обращенными друг к другу.

A2 ^0.60 Подсоедините контакты M+ и M- к выходу постоянного тока.
Соедините мультиметр с выводами для считывания показаний в режиме DC при помощи проводов с разъемами типа «крокодил» (рис. 7).

Считайте высоту осциллятора $z$ при нулевой силе тока без грузиков, т.е., $N=0$.
Запишите результат в Таблицу A.2.

Поместите груз ($N=1$) на круглую полку внутри цилиндра, и запишите высоту $z$ при которой осциллятор находится в покое.

Чему равно значение силы тока $I$, протекающего через основную катушку, чтобы вернуть осциллятор назад, в положение без грузиков?

Повторите измерения увеличивая $N$ до $5$ и заполните Таблицу A.2.

A3 ^0.70 Постройте график зависимости высоты $z$ от количества грузиков $N$.
По графику определите коэффициент наклона $ a = \frac{\Delta z}{\Delta N}$ и оцените его погрешность.

A4 ^0.70 Постройте график зависимости силы тока $I$ от количества грузиков $N$.
Из графика получите значение $b$, определяемое как $b = \frac{I}{N}$ и оцените погрешность.

B1 ^0.20 Предположим, что переменный ток определенной частоты $f$ подается на контрольную катушку без груза.
Высота осциллятора меняется со временем по синусоидальному закону

$$z-z_0 = A \sin (2\pi f t)$$где $z_0$ – высота положения равновесия, $A$ – амплитуда колебаний. Запишите выражение для амплитуды ЭДС индукции $V$ в основной катушке.

B2 ^0.50 Подсоедините контакты C+ и C- к выходу переменного тока.
Подсоедините мультиметр к выводам «Fmon» и «AC GND», чтобы считывать частоту.

Отрегулируйте как частоту переменного тока, так и выходное напряжение, чтобы получить устойчивые колебания соответствующей амплитуды.
Измерьте частоту $f_{\mathrm B}$ и запишите ее в лист ответов.

Соедините мультиметр с выводами M+ и M-.
При фиксированной частоте изменяйте выходное напряжение. Снимите зависимость амплитуды колебаний $A$ от переменного напряжения $V' (V'=V/\sqrt{2})$, индуцированного в основной катушке.
Заполните Таблицу B.2 соответствующим образом.

B3 ^0.70 Постройте график зависимости напряжения $V'$ от амплитуды $A$.
По графику получите значение $c$ определённое как $ c = \frac{V'}{A}$ и оцените погрешность.

B4 ^0.40 Вычислите величину $BL$ и её погрешность используя результаты пункта B.3.

B5 ^1.20 Используя результаты пунктов A.3, A.4, и B.4, вычислите $m$ и $k$ и оцените погрешности.
Если потребуется, используйте значение ускорения свободного падения $g=\mathrm{ 9.80~ \text{м}/\text{с}^2}$.

C1 ^0.20 Запишите выражение для резонансной частоты $f$ осциллятора с $N$ грузиками.
Используйте постоянный коэффициент жесткости $k'$, который при движении отличается от $k$.

C2 ^0.50 Запитайте осциллятор, подключив источник переменного тока к основной катушке.
Измерьте резонансную частоту $f$, для разных значений $N=0$ до $5$, и запишите значения в Таблицу C.2. Избегайте подпрыгивания грузиков.

C3 ^1.00 Используя результаты пункта C.2, постройте график, из которого можно будет получить величины $\frac{M}{k'}$ и $ \frac{m}{k'}$.
Запишите полученные значения в лист ответов.
Если вам необходимо рассчитать какие-либо дополнительные величины, используйте пустые ячейки Таблицы C.2.

C4 ^0.60 Чему равна величина $ \frac{M}{m}$?

Вычислите $M$ и $k'$ используя результаты пункта B.5.

D1 ^0.40 Запитайте осциллятор, подключая источник переменного тока к основной катушке. Подстройте частоту и выходное напряжение для получения резонанса приемлемой амплитуды.

Измерьте и запишите напряжение $V'_{\mathrm {AC}}$ между выводами “ACmon” и "AC GND" в лист ответов.

Используя результаты пункта B.4 и коэффициент $0.106~ \mathrm{A/V}$, вычислите амплитуду $F_{\mathrm {AC}}$ периодической электромагнитной силы, действующюю на осциллятор.

D2 ^0.90 Запишите в Таблицу D.2 амплитуду $A$ в зависимости от частоты осциллятора $f$. Амплитуда вынуждающей силы $F_{\mathrm {AC}}$ должна поддерживаться постоянной в ходе всего эксперимента.

Постройте график зависимости амплитуды $A$ от частоты $f$.

D3 ^1.00 Используя результаты D.1 и D.2, получите $M$.

[Forked from 3706] Измерение массы

Решение