С. Д. Варламов А. Р. Зильберман
жүктеу/скачать 1,21 Mb. Pdf көрінісі
|
experiment
| R
. Теперь эксперимент нужно провести на переменном токе. Измеряется выходное напряжение генератора U 0 . При включении последовательно генератора, миллиам- перметра и выводов ящика 1 и 2 на малых частотах ток через амперметр мал, а при увеличении частоты ток растёт вплоть до «зашкаливания» прибора. Ясно, что между этими выводами включён конденсатор. При включении последовательно генератора, миллиам- перметра и выводов ящика 1 и 3 на малых частотах ток через амперметр мал, а при увеличении частоты растёт вплоть до значения U / R . Это означает, что параллельно резистору не подключён конденсатор. При включении последовательно генератора, миллиам- перметра и выводов ящика 2 и 4 на малых частотах ток через амперметр равен примерно U / R , а при увеличении частоты ток уменьшается почти до нуля. Ясно, что между этими выводами включены последовательно резистор и катушка индуктивности. 140 Часть 2 После установления содержимого «чёрного ящика» узнать параметры находящихся внутри элементов не представляет труда. Исследование «чёрного ящика» ( 11—2—2006 ) Оборудование : «чёрный ящик», содержащий ровно два элемента, которые не соединены друг с другом, две миниа- тюрные лампочки, потенциометр (реостат с тремя выводами) сопротивлением 0,2 кОм, генератор звуковой, провода. Задание : определите экспериментально содержимое ящи- ка и измерьте параметры помещённых в него элементов. (Внутри ящика находились резистор с сопротивлением несколько десятков Ом (в зависимости от типа лампочек) и конденсатор ёмкостью 1—5 мкФ.) Решение . Для начала, как обычно, проверим качество работы генератора. Соединим последовательно генератор, по- тенциометр и лампочку. Настроим генератор и потенциометр так, чтобы лампочка заметно светилась. Пройдёмся по все- му диапазону частот, в котором генератор работает. Накал лампочки практически не зависит от частоты — это хоро- шо! Подключим к выходу генератора ещё и вторую лампоч- ку. Свечение лампочки, подключённой через потенциометр, практически не изменилось. Вывод: внутреннее сопротивле- ние генератора достаточно маленькое, это тоже хорошо. Теперь займёмся «чёрным ящиком». Соединим последовательно генератор, лампочку, потен- циометр и один из неизвестных элементов, находящихся внутри ящика. Настроим генератор и потенциометр так, что- бы лампочка заметно светилась. Пройдёмся по всему диапа- зону частот, в котором генератор работает. Для одного из неизвестных элементов свечение лампочки не зависит от частоты. Если «закоротить» этот элемент, све- чение лампочки вырастает. Вывод: этот элемент — резистор. Для второго неизвестного элемента картина другая: на низких частотах лампочка гаснет, а на высоких частотах разгорается ярче. Вывод: этот элемент — конденсатор. Потенциометр нам достался проволочный с поворотным движком скользящего контакта (полный угол поворота око- Экспериментальные задачи физических олимпиад 141 ло 300 ◦ ). Сопротивления частей потенциометра, включённых между его концами и скользящим контактом, пропорцио- нальны соответствующим углам поворота движка. Снабдим потенциометр самодельной шкалой из бумаги и стрелкой, тоже сделанной из бумаги. Зная сопротивления разных ча- стей потенциометра, можно найти сопротивление резистора, находящегося в «чёрном ящике». Для этого подключим сразу две лампочки к генератору двумя параллельными цепями: одну последовательно с потенциометром, а другую последо- вательно с неизвестным резистором в ящике. Настройкой потенциометра добьёмся одинаковой яркости свечения обеих лампочек. Поменяв местами лампочки, убедимся, что и в этом случае их свечения одинаковы, следовательно, сопро- тивления потенциометра и неизвестного резистора в этом случае одинаковы. Теперь заменим ставший известным резистор вторым неизвестным элементом. Подберём такую частоту генерато- ра, чтобы и в этом случае обе лампочки горели одинаково ярко. Зная частоту генератора и сопротивление потенциомет- ра, можно вычислить ёмкость конденсатора, находящегося в «чёрном ящике». жүктеу/скачать 1,21 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|