Набор миниблоков

1. Миниблок «Исследование температурной зависимости сопротивления проводника и полупроводника» показан на рис. 8. Проводник 3 и полупроводник 4 помещены в электрическую печь. При установке блока на место 2 наборного поля (см. рис. 2) к выводу В нагревателя печи необходимо подключить нулевой выход 13 (см. рис. 1). Вывод А необходимо подключить к регулируемому источнику постоянного напряжения 0…+15 В выход 12 (см. рис. 1). Внутрь печи введена термопара 1, сигнал с которой подается на клеммы разъема в верхней части миниблока, который соединяют специальным кабелем с мультиметром.

Рис. 8. Миниблок «Исследование температурной зависимости сопротивления проводника и полупроводника»:

1 – термопара с разъемом для подключения к мультиметру;

2 – нагреватель печи; 3 – проводник; 4 – полупроводник;

- вывод проводника; - вывод полупроводника

2. Миниблок «Ключ» (рис. 9) предназначен для замыкания электрических цепей и переключения элементов электрической цепи. Переключение осуществляют с помощью тумблера. В положении А соединены выводы С и D, в положении В соединены выводы Е и D.

Рис. 9. Миниблок «Ключ».

3. Миниблок «Интегратор тока» (рис. 10) предназначен для измерения заряда, протекающего в цепи (входы А, В – интегрирование по току), и преобразования его в сигнал (выход С), измеряемый мультиметром . В случае, если накопленный заряд превышает допустимый уровень, загорается индикатор 1 «Перегрузка». Для сброса заряда, накопленного интегратором, необходимо тумблер 4 перевести в положение «Сброс». Интегратор тока устанавливают на место 3 наборного поля (см. рис. 2). Питание интегратора осуществляется от источника стабилизированных постоянных напряжений: вход 2 необходимо подключить к «+15 в» (выход 16, см. рис. 1), а вход 5к «-15 В» (выход 18, см. рис. 1), вход В необходимо подключить к земле (выход 17, см. рис. 1).

Рис. 10. Миниблок «Интегратор тока»:

А – вход; 1 – индикатор перегрузки; 2 – питание интегратора +15 В;

3 – интегратор; С – выход на измерительный прибор (мультиметр);

В – вход; 4 – демпфирующий ключ; 5 – питание интегратора – 15 В.

4. Миниблок «Эффект Холла» (рис. 11) предназначен для исследования эффекта Холла. Миниблок необходимо установить на место 2 наборного поля (см. рис. 2). Вход В датчика Холла 3 необходимо подключить к земле (выход 17, см. рис. 1). Вход С необходимо подключить к стабилизированному напряжению «+15 В» (выход 16, см. рис. 1), в результате чего в датчике устанавливается рабочий ток 5 мА. Вход А электромагнита следует подключить к регулируемому источнику постоянного напряжения «0…+15 В» (выход 12, см. рис. 1). При этом напряжение с датчика Холла снимают с выходов DE. Переключателем 2 изменяется направление магнитного поля.

Рис. 11. Миниблок «Эффект Холла»:

1 – электромагнит;

2 – переключатель направления тока в обмотке электромагнита;

3 – датчик Холла

5. Миниблок «Конденсатор» (рис. 12) содержит конденсатор емкостью С, указанной на блоке, или неизвестной емкостью .

6. Миниблок «Сопротивление» (рис. 13) содержит сопротивление (значение указано в блоке).

7. Миниблок «Катушка» (рис. 14) содержит катушку с индуктивностью , указанной на блоке, или неизвестной индуктивностью .


Рис. 12. Миниблок «Конденсатор»	Рис. 13. Миниблок «Сопротивление»	Рис. 14. Миниблок «Катушка»

8. Миниблок «Точка Кюри» (рис. 15) предназначен для исследования магнитных свойств ферромагнетика. Сердечник в виде тороида из феррита 3 с первичной обмоткой (выводы BD) и вторичной обмоткой (выводы CD) помещен в электрическую печь. Нагревательный элемент 2 электрической печи через выводы А и D подключает к регулируемому источнику постоянного напряжения «0…+15 В» (выходы 12 и 13, см. рис.1). Внутрь печи введена термопара 1, сигнал с которой подается на клеммы разъема в верхней части блока, который соединяют специальным кабелем с мультиметром. Блок устанавливают на место 2 наборного поля (см. рис. 2).

Рис. 15. Миниблок «Точка Кюри»:

1 – термопара с разъемом для подключения к мультиметру;

2 – нагревательный элемент электрической печи;

3 – ферромагнитный сердечник.

9. Миниблок «Магнетрон» предназначен для определения удельного заряда электрона (рис. 16).

Рис. 16. Миниблок «Магнетрон»:

1 – соленоид; 2 – электронная вакуумная лампа;

3 – анод; 4 – катод; 5 – нагреватель

Основой магнетрона является вакуумная лампа 2 (например 3Ц18П). на нагреватель 5 вывод подают напряжение «-15 В» со стабилизированного источника постоянного напряжения (выход 18, см. рис. 1). При нагреве катода 4 лампы нагревателем 5 с поверхности катода эмитируются электроны. Под действием электрического поля, создаваемого источником стабилизированного постоянного напряжения «+15 В», подключенного к выводам С (выход 16, см. рис. 1) и В (выход 17, см. рис. 1), электроны движутся по направлению к аноду 3. Лампа 2 находится внутри соленоида 1, который через выводы А и В подключаем к регулируемому источнику постоянного напряжения «0…+15 В» (выходы 12 и 13 соответственно, см. рис. 1), при этом возникающий в соленоиде ток создает магнитное поле внутри лампы, которое отклоняет электроны. Миниблок подключают на место 2 наборного поля (см. рис. 2).

10. Миниблок «Сопротивление проводника» (рис. 17) предназначен для определения удельного сопротивления проводника (выводы АВ). Длина и диаметр проводника указаны на блоке.

Рис. 17. Миниблок «Сопротивление проводника»

11. Миниблок «Реостат» (рис. 18-А) предназначен для изменения сопротивления между вводами АС и ВС с помощью ручки 1. Маркировка на блоке указывает сопротивление между выводами АС. Сопротивление между выводами АВ постоянно и равно 1,0 кОм.


Рис. 18-А. Миниблок «Реостат»: 1 – ручка изменения сопротивления АС	Рис. 18-Б. Принципиальная схема миниблока «Реостат»

12. Миниблок «Ферромагнетик» (рис. 19) предназначен для изучения магнитных свойств сердечника.

Рис. 19. Миниблок «Ферромагнетик»:

1 – переключатель направления тока в первичной обмотке;

2 – ферромагнитный сердечник (тороид) с первичной обмоткой (выводы АВ) и вторичной обмоткой (выводы BD).

13. Миниблок «Катушка со съемным сердечником» (рис. 20) представляет собой каркас на который намотано витков провода. В каркас может вставляться ферромагнитный сердечник.

14. Миниблок «Туннельный диод» (рис. 21) предназначен для исследования вольтамперной характеристики туннельного диода. При установке блока на наборное поле выводы и необходимо подключить к стабилизированному источнику постоянного напряжения «+15 В» (выход 16, рис. 1) и «-15 В» (выход 18, рис. 1) соответственно. Вход управляемого источника напряжения следует подключить к регулируемому источнику постоянного напряжения «0…+15 В» (выход 12, рис. 1). Выход А управляемого источника напряжения через амперметр подключить к аноду Uд туннельного диода VD. Вывод В подключить к земле (поз.17 и 13, рис. 1).


Рис. 20. Миниблок «Катушка со съемным сердечником»	Рис. 21. Миниблок «Туннельный диод»: VD – туннельный диод

15. Миниблок «Р-N переход» (рис. 22) предназначен для исследования вольтамперной характеристики и температурной зависимости тока дрейфа полупроводникового диода. Полупроводниковые диоды: кремниевые 3 (например Д223) и германиевый 4 (например Д311) помещены в электрическую печь 2. Внутрь печи введена термопара 1, сигнал с которой подается на клеммы разъема в верхней части блока, который соединяют специальным кабелем с мультиметром.

16. Миниблок «Сегнетоэлектрик» (рис. 23) предназначен для исследования основных характеристик сегнетоэлектрика (конденсатор Cl^*) по предельной петле гистерезиса и измерения поляризованности и диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика. Для получения петли гистерезиса на экране осциллографа при установке блока на наборное поле выводы А и В блока необходимо подключить к выходам генератора сигналов специальной формы «+Uвых» и «-Uвых» (поз. 9, рис. 1). Выводы Х и Y блока подключить к входам Х и Y осциллографа.


Рис. 22. Миниблок «Р-N переход»: 1 – термопара с разъемом для подключения к мультиметру; 2 – электрическая печь; 3 – кремневый Si диод; 4 – германиевый Ge диод	Рис. 23. Миниблок «Сегнетоэлектрик»: Тр – повышающий трансформатор; Cl^*– конденсатор с диэлектриком из сегнетоэлектрика; С2 – конденсатор постоянной емкости с обычным диэлектриком.

17. Миниблок «Соленоиды» (рис. 24) предназначен для исследования магнитного поля на оси длинного и короткого соленоидов и определения взаимной индукции двух соленоидов. Оба соленоида закреплены так, что их оси совпадают, а их середины расположены в одной точке. Вдоль оси соленоидов может перемещаться шток, внутри которого закреплен датчик Холла (Д.Х.), используемый для измерения магнитного поля соленоидов. Когда датчик находится в центре соленоидов «риска» на штоке находится на конце длинного (цилиндрического) соленоида, так что расстояние риски от соленоида указывает положение датчика относительно центра соленоида.

Рис. 24. Миниблок «Соленоиды»:

- длинный (цилиндрический) соленоид;

- короткий (кольцевой) соленоид;

Д.Х. – датчик Холла.

Контрольные вопросы

1. Из каких частей состоит лабораторный комплекс «Электричество и магнетизм»? Для чего они предназначены?

2. Сигналы какой формы может вырабатывать генератор напряжений специальной формы? Как изменить форму сигнала?

3. Как определить, что генератор напряжений перегружен? Что нужно сделать при наличии перегрузки?

4. Какие величины позволяет измерить мультиметр?

5. Как необходимо подсоединить мультиметр для измерения тока? Какие входы мультиметра нужно задействовать? В какое положение установить переключатель режимов?

6. Как подсоединить мультиметр для измерения переменного напряжения?

7. Как измерить сопротивление мультиметром? Какова точность измерения?

8. Куда следует подключать блок «Интегратор тока»? Для чего он предназначен?

Лабораторный комплекс «электричество и магнетизм». Устройство и назначение. Методические указания по выполнению лабораторных работ по физике для студентов всех направлений подготовки

всех форм обучения

Составитель: доцент кафедры ЕНД С.А. Лепихин

Подписано к печати Бум. писч.№1

Заказ № Уч. изд. л.

Формат 60/90 1/16 Усл. печ. л. 0,6

Отпечатано на RISO GR 3750 Тираж 25 экз.

Библиотечно-издательский комплекс

Федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет».

625000, Тюмень, ул. Володарского, 38.

Типография библиотечно-издательского комплекса.