Кесте 2

Кейбір қатты денелердің қасиеттері

Зат	Балқу температурасы, °С	Меншікті жылу сиымдылығы с, Дж/(кг×К)	Меншікті балқу жылуы, l, кДж/кг	Сызықтық ұлғаю коэффициенті, a ·10-5, К-1
Алюминий Темір Латунь Мұз Мыс Қалайы Платина Пробка Қорғасын Күміс Болат Мырыш	-		- 58,6 - 22,6 -	2,3 1,2 1,9 - 1,6 2,7 0,89 - 2,9 1,9 1,06 2,9

Тәжірибе нәтижелерін өңдеу

1. Білеу үшін (3) формула арқылы сызықтық ұлғаю коэффициентін анықтаңдар α.

2. Орташа мәнін анықтаңдар α_ор: .

3. Жанама өлшеулердің жеке есептеулерінің абсолюттік қателігін табыңдар. ,

мұндағы = 10^{-3 мм,} = 0,5 мм, = 0,5^оС.

4. Абсолюттік қателіктің орташа мәнін анықтаңдар:

.

5. Өлшеулердің соңғы нәтижесін мына түрде жазыңдар:

α_ист=α_ср ± Δα_ср.

6. Өлшеудің салыстырмалы қателігін анықтаңдар .

Бақылау сұрақтары

1. Молекула-кинетикалық теорияның негізгі қағидаларын тұжырымдаңдар.

2. Дене молекуласының орташа кинетикалық энергиясының және температураның байланысын көрсететін формуланы жазыңдар және түсіндіріңдер.

3. Атомдардың(молекулалардың) әсерлесуінің потенциальдық шұқырының графигі қалай тұрғызылады? Графикті салыңдар.

4. Потенциалдық шұқырдың графигін пайдаланып, қатты денелердің жылулық ұлғаюын түсіндіріңдер.

5. Қатты дененің сызықтық ұлғаю коэффициентіне анықтама беғріңдер.

6. Дененің ұзындығының температураға тәуелділігінің формуласын жазыңдар.

7. Изотропты қатты дененің сызықтық ұлғаю коэффициенті мен көлемдік ұлғаю коэффициенті қалай байланысқан?

8. Температураның артуымен қатты дененің өлшемінің ұлғаюын түсіндіріңдер.

9. Дененің температурасы нені сипаттайтынын түсіндіріңдер.

10. Сызықтық ұлғаю коэффициентінің өлшем бірлігі қандай?

№8 ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС

ҚАТТЫ ДЕНЕНІҢ ҚЫЗДЫРУ ЖӘНЕ БАЛҚУ КЕЗІНДЕГІ ЭНТРОПИЯСЫНЫҢ ӨЗГЕРУІН АНЫҚТАУ

Жұмыстың мақсаты:Қатты денені қыздырғанда және бірінші ретті фазалық ауысу кезінде энтропияның өзгеруін қалайының қыздырылуы және балқуы мысалында анықтау.

Қажетті құрал-жабдықтар: ФПТ 1-11 қондырғысы, секундомер

Теориядан қысқаша мәлімет

Клаузиустың берген анықтамасы бойынша термодинамикалық жүйенің энтропиясы күй функциясы болып табылады.Қайтымды процесс кезінде энтропияның дифференциалы жүйе алатын элементар жылу мөлшерінің , оның абсолют температурасына Т қатынасы:

1. (2.1)

Қайтымды процесс деп жүйе бастапқы күйіне қайта оралатын, бұл кезде оны қоршаған денелерде ешқандай өзгеріс болмайтын процесті айтады. Осы шартты қанағаттандырмайтын процесс қайтымсыз процесс деп аталады.

Термодинамиканың екінші заңы бойынша оңашаланған жүйенің энтропиясы онда өтетін кез келген процесс кезінде кеми алмайды. Қайтымды процесс кезінде энтропия тұрақты болып қалады, ал қайтымсыз процесс кезінде артады. Энтропия жүйенің реттілігінің сандық өлшеуіші болып табылады. Энтропияның ең үлкен мәні жүйенің ең үлкен реттелу дәрежесіне сәйкес келеді және жүйенің өз ырқына берілген күйі ең ықтимал болып табылады. Клаузиустың берген анықтамасына сәйкес (2.1) осы күйдегі жүйенің энтропиясы мына түрде берілетінін Больцман көрсетті

2. (2.2)

мұндағы k – Больцман тұрақтысы, ал W – осы жүйенің макрокүйі сипатталатын микрокүйлерге тең жүйенің термодинамикалық ықтималдылығы.

Дененің температурасының уақытқа тәуелділігін пайдаланып қатты дененің қыздыру және балқу кезіндегі энтропиясының өзгеруін анықтауға болады. Тұрақты қуатта қыздыру процесінің графигі қисық сызықты түр қабылдайды. (рис. 2.1). Графиктің I бөлігі бастапқы Т₀ температурадан Т_п балқу температурасына жеткенге дейін сәйкес келеді, оған жеткеннен кейін дене балқиды (II бөлігі). Балқу процесі бірінші текті фазалық ауысуға жатады. Мұндай фазалық ауысуларға заттардың қандай да бір жылу мөлшерін жұта немесе шығара отырып және меншікті көлемін өзгерте отырып ауысуларын жатқызуға болады. Тұрақты қысымда бірінші текті фазалық ауысу белгілі бір температурада өтеді, яғни изотермиялық болып табылады.

Рис 2.1

Массасы m дененің температурасы dT артқанда алатын жылу мөлшері

(2.3)

мұндағы с – дене затының меншікті жылу сиымдылығы.

Осы кезде дененің энтропиясы мына шамаға өзгереді

(2.4)

Бастапқы Т₀ температурадан Т_п балқу температурасына қыздырғандағы дененің энтропиясының толық өзгеруі интегралдау арқылы анықталады (2.4):

(2.5)

Балқу тұрақты T_п температурада өтеді, сондықтан балқу кезінде дененің энтропиясы мына шамаға өзгереді

(2.6)

Мұндағы, - балқу процесі кезінде дененің алған жылу мөлшері. Оны меншікті балқу жылуы арқылы арқылы анықтауға болады:

2.7)

Сонымен, денені температурада қыздырып және ары қарай балқытқандағы жалпы энтропияның өзгеруі мынаған тең болады

(2.8)

Тәжірибелік қондырғы

Қатты денені қыздыру және балқыту кезіндегі энтропияның өзгерісін анықтауға ФПТ 1-11тәжірибелк қондырғысы арналған, оның жалпы түрі. 3. 1. Суретте көрсетілген.

1 - тұрғызғыш; 2 - кронштейн; 3 - қыздырғыш; 4 – температура датчигі; 5 – зерттелетін материалы бар ыдыс; 6 – жұмыс элементінің блогы; 7 – құралдар блогы

Рис. 3.1. ФПТ 1-11 тәжірибелік қондырғысының жалпы түрі

Қыздыру 3 электр қыздырғыштың көмегімен арнайы ыдыста өтеді, ток көзі 7 құралдар блогында орналасқан, қыздыру арнайы бұрағыштың көмегімен іске асырылады «қыздыру (нагрев)». Дененің температурасы элементтің жұмыстық блогында кронштейн астында 6 орналасқан сандық термометрмен өлшенеді.Қыздыру уақыты құралдар блогында орналасқан сандық секундомермен өлшенеді. Секундомер құралдар блогын қосқанда іске қосылады.

4. Тәжірибелік бөлігі

1. Ток көзіне қоспастан бұрын блоктағы потонциометрдің бұрағышы «Қыздыру (Нагрев)» сол жаққа келтірілгеніне көз жеткізу керек.

2. «Қосу (Вкл)» «Желі (Сеть)» тумблерін қосыңыз және «Қосу (Вкл)» «Қыздыру (Нагрев)» тумблерін қосыңыз.

3. Өлшеу нәтижелерін кестеге жазыңыздар.

4. Температураның уақытқа тәуелділігінің графигін тұрғызыңдар.

Өлшеу нәтижелері үшін кесте:

t,мин
T,0C

Бақылау сұрақтары

1.Қайтымды және қайтымсыз процестің анықтамасы.

2.Клаузиус формуласы.

3.Энтропия.

№9 ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС

РЕЗИСТИВТІК СЫМНЫҢ КЕДЕРГІСІН АНЫҚТАУ

Жұмыстың мақсаты: резистивтік сымның меншікті электр кедергісін екі түрлі әдіспен токты және кернеуді дәл өлшеу арқылы анықтау және сымның қандай заттан жасалғанын көрсету.

Құрал-жабдықтар: сымның меншікті кедергісін анықтауға арналған қондырғы, вольтметр, ампереметр, сызғыш, тұрақты ток көпірі.

1. Қысқаша теориялық кіріспе.

Г.Омның тізбектің бір бөлігі үшін тағайындаған тәжірибелік заңы бойынша біртекті

металлл өткізгіште ағатын І ток күші ондағы U кернеудің түсуіне тура сымныңкедергісіне кері пропорционал болады:

(1)

мұндағы -кернеу, өлшемі вольт /В/, ол өткізгіш ұштарындағы потенциалдар айырымына тең.

R өткізгіштің электрлік кедергісі, оның өлшемі – Ом. І Ом сымның ұштарындағы кернеу ІВ болғанда, одан ІА-ға тең ток жүретін сым кедергісіне тең физикалық шама.

Кедергінің шамасы өткізгіш мөлшеріне және жасалған затының қасиеттеріне байланысты. Біртекті цилиндр формалы өткізгіш кедергісі мына формуламен анықталады:

(2)

мұндағы - өткізгіш ұзындығы, S - өткізгіштің көлденең қимасынынң ауданы, - өткізгіш материалының қасиетіне байланысты меншікті электрлік кедергі деп аталатын коэффициент. Меншікті кедергінің СИ жүйесіндегі өлшемі [Ом.м]. Тәжірибеде заттың меншікті кедергісін, көбіне, өлшейді, яғни =1м, тең болуы керек.

Өткізгішітің электрондық теориясы бойынша /2/ формуланы былайша түсіндіруге болады. Әртүрлі заттардан жасалған өткізгіштердің атомдық құрылысы бірдей болмайды. Олардың айырмашылығы оң зарядталған ядроны айналып қозғалушы электрондардың санының әр түрлілігінде ғана емес, сонымен қатар, осы электрондардың энергетикалық деңгейде бөлінуіне, валенттік электрондардың санына байланысты.

Материалының табиғатына қарай олардағы бос электрондардың сандары да әр түрлі екендігі белгілі. Өткізгіштегі ток күші осы бос электрондардың санына байланысты, демек, кедергі де соған байланысты болады. Егер мөлшерлері және ұштарындағы кернеулері бірдей әр түрлі материалдан жасалған екі өткізгіш арқылы бір өлшем уақыт аралығында саны бірдей емес электрондар өтсе, онда қозғалушы электрондар саны аз болған өткізгіштің кедергісі көп болады.

Сөйтіп, өткізгіш кедергісі оның затына байланысты болады, бұл (1) формулада коэффициентімен ескеріледі.

Электр тогы дегеніміз өткізгіш бойымен электрондардың бағытталған қозғалысы болғандықтан, өткізгіш ұзындығы артқан сайын оның оң иондары мен атомдарының жылулық тәртіпсіз қозғалысының электрондардың бағытталған қозғалыстарына кедергісі артады, сондықтан да R өткізгіш ұзындығына / l / тура пропорционал болады.

Өткізгіштің көлденең қимасының ауданы /S/ артқан сайын оның белгілі ұзындық бөлігіне келетін бос электрондардың саны да ратады, сондықтан өткізгіш ұштарына қосылған кернеу күші мол ток тудырады, яғни осы бөліктің кедергісі азаяды, басқаша ауданға S- кері пропорционал болады.

Меншікті кедергіге -ға кері шаманы:

заттың өткізгіштік коэффициенті немесе заттың өткізгіштігі дейді. Көпшілік металдар үшін олардың меншікті кедергісі температураға байланысты жуықтап мынадай сызықтық заң бойынша өседі:

мұндағы -нөль градустағы меншікті кедергі, - цельсий шкаласы бойынша алынған температура, тең коэффициент.

Абсолют температураға /Кельвин шкаласы бойынша/ көшсек, жоғарыдағы теңдеу былай жазылады:

1-сурет

Температура төмендеген кезде бұл заңдылық орындалмайды. 1-суретті қараңыздар: Көпшілік жағдайларда -ның Т-ға байланыстылығы қисықпен кескінделеді. Қалдық меншікті кедергі металдың тазалығына және үлгінің қалдық механикалық кернеуінің барлығына байланысты. Сондықтан да металды «күйдіргеннен» /қыздырғаннан/ кейін оның азаяды. 1 қисық. 1 сурет.

Идеал дұрыс кристалдық торы бар абсолют таза металдың температурасы нольге Т=0 тең болғанда, меншікті кедергісі де ноль =0 болады.

Көптеген металдар және қоспалар үшін кедергілері секірмелі түрде нольге айналады. Төтенше өткізгіш - деп аталатын (2 қисық. 1 сурет), бұл құбылысты сынап үшін алғаш рет голландиялық ғалым Каммерлинг-Онес 1911 жылы ащқан. Кейіннен бұл құбылыс қорғасын, қалайы, мырыш, т.б. металдар және металл қоспаларында болатындығы анықталған. әрбір төтенше өткізгіш үшін оның өзіне ғана тән төтенше өткізгіштік күйге ауысатын кризистік деп аталатын температурасы болады.

Төтенше өткізгішке магнит өрісімен әсер етсе, оның төтенше өткізгіштік күйі бұзылады. Осы төтенше өткізгіштік күйді бұзатын /жоғалтатын/ өрістің кризистік шамасы нольге тең болады, Т = болса және температура одан әрі төмендесе бұл шама артады.

Төтенше өткізгіштікке теориялық тұрғыдан толық түсініктемені 1958 жылы совет физигі академик Н.М.Боголюбов және оның қызметкерлері берген.

Қазіргі уақытта қалыпты температура кезінде төтенше өткізгіш жасау бағытында алдыңғы қатарлы елдері (Жапония, АҚШ, ТМД) көптеген зерттеулер жүргізілуде.

Ом заңы бойынша (1) теңдеуден кернеуді және ток күшін өлшеу арқылы бөліктің кедергісін есептеуге болатындығын көреміз.

2. Токты дәл анықтау бойынша техникалық әдіс арқылы актив кедергіні өлшеу.

Бұл схемада вольтметр тек , кедергідегі кернеуді ғана емес, оның амперметрдегі түсін де ескереді. Амперметрдің ішкі кедергісі және кедергі өзара тізбектей жалғанғандықтан, ток күші тізбектің барлық бөліктерінде бірдей, ал ток көзінің ЭҚК тізбектің бөліктеріндегі кернеулер түсуінің қосындысына тең болады.

2-сурет

Оның кедергілерді тізбектей жалғау заңын пайдалана отырып, былай деп жаза аламыз:

Берілген схема үшін вольтметр көрсетуін амперметр көрсетуіне бөліп, қорытқы кедергіні шығарып аламыз.

осыдан (3)

(2) формуланы пайдалана отырып резистивті сымның меншікті кедергісін анықтайтын мына формуланы шығарып аламыз:

(4)

3. Кернеуді дәл анықтау бойынша техникалық әдіспен актив кедергіні өлшеу.

Кедергіні 3 суреттегі схема бойынша өлшегенде, амперметр тек кедергідегі токты ғана емес, сонымен қатар вольтметр арқылы өтетін токты да өлшейді. Бұл жағдайда кедергісі мен вольтметрдің ішкі кедергісі өзара параллель жалғанған.

3-сурет

Өткізгіштерді параллель жалғағанда: кедергілердің , ұштарындағы кернеулер өзара тең, ал тарамдалуға дейінгі және тарамдалғаннан кейінгі ток токтар қосындысына тең.

Сондықтан, Ом заңы бойынша кедергілерді параллель жалғағанда, жалпы кедергі мынаған тең болады:

Тізбектің бір бөлігі үшін Ом заңын пайдаланып

бұдан

шығарып алуға болады. Осы әдіске байланысты меншікті кедергі:

4. Құралдың механикалық құрамы және жұмыс істеу принципі.

Құралдың жалпы көрінісі /өзі/ алдарыңда, оның табанында /1/ қозғалмалы реттеу тетігі бар, солардың көмегімен құралды тегіс етіп орналастыруға болады. Табанға метрлік шкаласы /3/ бар колонна /2/ бекітілген. Колоннада екі қозғалмайтын /4/ және бір қозғалмалы /5/ кронштейндер бекітілген, бесінші кронштейнді /қозғалмалы/ колонна бойында кез келген жерде бекітуге болады. Жоғарғы және төменгі кронштейндер арасында резистивті сым /6/ тартылған, ол винттер көмегімен кубиктерге /7/ бекітілген. Түйіспелі қысқыш арқылы қозғалмалы кронштейн де резистивті сыммен жақсы гальваникалық байланыс қамтамасыз етіледі. Қозғалмалы кронштейнде жасалған сызық /белгі/ метрлік шкаладан /3/ өлшенетін резистивті сымның ұзындығын анықтауды жеңілдетеді.

Төменгі, жоғарғы және орталық резистивті сымның жылжымалы контактілері құралдың орталық корпусында орналасқан оның өлшеуіш бөліктеріне төменгі кедергілер сымдар арқылы жеткізіліп, винттердің көмегімен табанға /1/ бекітілген.

5. Лабораториялық жұмыстың жұмыс істеу принципі.

Ток көзі - ток көзін қосқыш кнопканы /клавишті/ басқанда керекті кернеу қосылады, оны неон шамының жанғанынан байқауға болады.

W3-(MOSTEK) - жұмыс түрін аударып қосқыш:

Егер ауыстырып қосқыш клавиші шығарылып тұрса, құрал сыртқы тұрақты ток көпірімен қосылғаны.

Егер ауыстырып қосқыш клавиші батырылып тұрса, резистивті сымның актив кедергісі техникалық әдіспен өлшенеді.

W2- түсіндірілген схемаларды ауыстырып қосқыш:

Егер ол шығарылған болса онда ток дәл өлшенеді де, ал батырылған болса, кернеу дәл өлшенеді.

P1(REG, PRAДU)- токты өзгертетін потенциометр.

Z11, Z12, Z13 - () - сыртқы тұрақты ток көпірін қосудың лабораториялық қысқыштары.

Z17 - жерлестіру қысқышы /құралдың артында/.

6. Жұмысты орындау реті мен өлшеу нәтижелерін математикалық өңдеу.

Құрал кернеу көзіне қосылысымен жұмыс жасауға болады, оның қызуына жұмыс істеу жағдайына келуіне уақыт қажет емес.Техникалық әдіспен меншікті кедергіні өлшеу

- құралды алдыңғы бетіндегі қосқыштың көмегімен жұмыс түрі таңдап алынады;

- ауыстырып қосқыштың көмегімен, схемада түсіндіргендей, токты немесе кернеуді дәл өлшеу таңдап алынады;

- жылжымалы кронштейнді резистивті сымның төменгі шетінен 0,5 ұзындығына дейін көтеріп бекітеді;

- потенциометрдің көмегімен ток мәнін амперметрге қарап отырып, вольтметрдің көрсетуі оның өлшеу шегі 2/3 болғанша өзгертіледі;

- кедергісі өлшенетін сымның ұзындығын колоннадағы шкаладан анықтайды;

- вольтметр және амперметр көрсетуін бес түрлі сым ұзындығы үшін алып, төмендегі кестелерге 1,2/ жазу керек;

- 1,2 пункттердегі формулаларды пайдаланып, резистивті сымның меншікті кедергісі есептеледі;

- резистивті сымның қандай заттан жасалғанын көрсету керек; 1 кесте

1 кесте.

Меншікті кедергіні токты дәл анықтау әдісімен өлшеу:

Ni	,м	,В	,А					,%
1.
2.
3.
· · ·

Ескерту: d=0,36мм, R_a=0,15 Oм, R_в=2500 Oм

2-кесте

Меншікті кедергіні кернеуді дәл анықтау әдісімен өлшеу:

Ni	,м	,В	,А					,%
1.
2.
...

Ескерту: d=0,36мм, R_a=0,15 Oм, R_в=2500 Oм

7. Бақылау сұрақтары

1. 1-ші және 2-ші кестелер нәтижелерін өзарар салыстырып, қорытынды жасау.

2. Омның тізбектің бір бөлігі және толық тізбек үшін заңдарын түсіндіру.

3. Меншікті кедергі , оның температураға байланыстылығы, өлшем бірліктері.

4. Кирхгоф ережелері.

5. Кедергілерді тізбектей және параллель жалғау заңдылықтарын түсіндіру.

№10 ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС

ЖЕРДІҢ МАГНИТ ӨРІСІНІҢ ГОРИЗОНТАЛ ҚҰРАУШЫСЫН АНЫҚТАУ

Жұмыстың мақсаты: Магнитометрлік әдіспен жердің магнит өрісінің индукциясының горизонталь құраушысын тәжірибеде өлшеуді игеру.

Құрал-жабдықтар: Тангенсгальванометр, микроамперметр, реостат, тұрақты ток көзі, ауыстырып қосқыш кілт.

1.Теориядан қысқаша мәлімет.

Қозғалмайтын электр заряды электростатикалық өріс тудырады. Магнит өрісі тек қозғалушы зарядтардың айналасында пайда болады, мысалы, тогы бар өткізгіштің және тұрақты магниттің айналасында.

Өрістің бар екенін оның басқа тогы бар өткізгішке немесе магнит стрелкасына, кіші магнитке әсер етуші күші арқылы анықталады.

Магнит өрісі материяның ерекше формасына жатады. Магнит өрісінің әсері тек өріс тасушылардың өзара түйіскен кезінде ғана емес, қашықтықта да байқалады. Магнит өрісінің негізгі сипаттамасына - магнит өрісінің индукциясы жатады.

Магнит өрісінің индукциясы векторлық шама, өрістің күштік сипаттамасына жатады. Ол электр өрісінің кернеулік векторы сияқты. В және Е векторлары өріс тудырылған ортаның қасиетіне байланысты.

Магнит өрісінің индукция векторы ұғымы төмендегі үш тәжірибе нәтижелерінің біреуіне (кез келгеніне) негізделіп енгізіледі:

А) магнит өрісінің тогы бар раманы бағдарлау әсері;

Б) тогы бар өткізгіштің магнит өрісінде бұрылуы;

В) магнит өрісінде қозғалған зарядталған бөлшектер шоғырының бұрылуы.

Жазық тік бұрышты тогы бар контурды біртекті магнит өрісінде орналастырайық, онда оған модулі төмендегі шамаға тең күш моменті М әсер етеді:

(1)

мұндағы P_m - контурдың магнит моменті векторының модулі, В- магнит өрісінің индукция векторының модулі, α - P_m және В векторларының арасындағы бұрыш, 1-суретті қара. (1) формуладан магнит индукциясының мынандай анықтамасы шығады: біртекті магнит өрісінің берілген нүктедегі магнит индукция векторының модулі, осы нүктенің айналасына орналастыралған, магнит моментінің модулі P_m=1 [А м²], бір болатын кіші рамаға әсер ететін күш моментінің ең көп M_max мәніне тең болады:

(2)

M=M_max мәні раманың радиан бұрышпен бағытталғанына сәйкес келеді, яғни магнит индукция сызықтары рама жазықтығында жатады да, ал оның магнит моменті индукция сызықтарына перпендикуляр бағытталған болады. Бұл жағдайда тогы бар рама тиянақсыз тепе-теңдікте болады.

бағытына стрелкасының солтүстік полюсті көрсету бағыты алады. Токтардың магнит өрісін көрсететін векторлық шама - ты магнит өрісінің кернеулігі дейді. Магнит өрісінің индукциясы мен кернеулігі мына қатынас арқылы байланысады:

(3)

мұндағы - магнит тұрақтысы, μ - салыстырмалы магнит өтімділігі, ол берілген ортадағы магнит индукциясының , оның бостықтағы мәні - ден неше есе үлкен екендігін көрсететін шама:

Магнит өрісінің кернеулігі ортаның қасиеттеріне байланысты емес. Ал күш сызықтарының үзілместігі жағынан электростатикалық ығысу вектор мен ұқсас болады.

Магнитометрлік өлшеу әдісі, магнит стрелкасының және үлгінің магниттік өзара әсерлесуіне негізделген. Жер көлемді шар тәріздес магнит, оның бетінің кез келген нүктесінде және оны қоршаған кеңістікте магнит күштерінің әсері байқалады, 2-сурет.

Жердің магнит полюстері оның географиялық полюстеріне жақын жатады. Магниттік және географиялық меридиандар арасындағы бұрыш α- магниттік бұрылу деп аталады.

Жердің экваторындағы магнит өрісі горизонталь, полюстеріндегі өріс вертикаль тік, ал оның қалған бетінің нүктелеріндегі магнит өрісі бір шама, яғни θ бұрышына иілу бұрышын жасап бағытталады.

Магнит стрелкасы орналасқан тік жазықтық, магнитті меридиан жазықтығы деп аталады. Жердің магнит өрісінің күш сызықтарының схемасы 3-суретте көрсетілген.

Жер магнит өрісінің индукция векторының мәнін көп емес және ол 0,42 10^-4 Тл – дан экваторда, ал 0,7·10^-4 Тл магнит полюстерінде өзгереді. Жердің - сын екі құраушыға жіктеуге болады:

- Горизонталь бағытталған ; - тік бағытталған ;

Тік өске бекітілген магнит стрелкасы Жер магнит өрісінің горизонталь құраушысының бағытында орналасады. Магниттік иілу θ, бұрылу α және магнит өрісінің горизонталь құраушысы Жер магнит өрісінің негізгі параметрлеріне жатады. Жер магнит өрісінің горизонталь құраушысын тангенс гальванометр деп аталатын құралмен анықтайды.

Бұл құралдың схема құрылысы 4-суретте көрсетілген. Ол құрал тік магниттік меридиан жазықтығында орналасқан бірнеше дөңгеленіп оралған сымнан тұрады. Осы контурдың ортасында магнит стрелкасы орналастырылады, контурдың диаметрі және орам саны құралда көрсетілген.

Алғашында контур жазықтығы магнит стрелкасының бағытымен сәйкес келетіндей етіліп алынған.

Контурдан ток өткен (жүрген) кезде ол магнит стрелкасына әсер ететіндей индукция векторы болатын магнит өрісін тудырады және ол - ге перпендикуляр ( ) бағытталады. Осы екі өрістің әсерінен магнит стрелкасы қорытқы индукция векторы бағытында орналасады. 5-суреттен мынаны көреміз:

(4)

Био-Савар-Лаплас заңы бойынша контурдың центіріндегі магнит өрісінің индукциясы мынаған тең:

(5)

мұндағы n- контурдың орам саны, r- контурдың радиусы. (4) және (5) теңдеулерден былай жазуға болады:

(6)

Берілген құралдар үшін және Жердің берілген орны үшін тұрақты шама болады және оны тангенсгальванометрдің тұрақтысы деп атайды. Сонда:

(7)

Өлшеген уақыттың ең аз қате стрелканың жуық шамамен 45⁰ бұрышқа бұрылғанда болады. Тангенсгальванометрде осы бұрышқа сәйкес келетіндей етіп ток күші алынады. Құрылғының электр схемасы төмендегі 6-суретте көрсетілген.

2. Жұмыстың орындалу тәртібі.

1. Тангенс-гальванометрдің орамдар жазықтығын Жердің магнит меридианы бойынша орындалу керек.

2. Контурды ток көзіне қосады. Контурдағы ток шамасын реостат R- дің көмегімен өзгерте отырып қажетті мәніне I₁ жеткізеді және осыған сәйкес магнит стрелкасының бұрылу бұрышы φ₁ жазып алады.

1. 1-кесте

№	I, [мА]	φ1	φ2		tg	[мк·Тл]
1. 2. 3. 4. 5.

3. Контурдағы ток I₁ бағытын кері бағытқа өзгерту арқылы магнит стрелкасының бұрылу бұрышы φ₂ жазып алады. Осы екі бұрыштың φ₁ және φ₂ берілген ток мәні I₁ үшін орта шамасы: алынады.

4. Ток күшінің бес түрлі мәні үшін тәжірибеде қайталанады. (6) формуланың көмегімен есептелінеді. Өлшеу нәтижелеріне матеметикалық өңдеу жасалынып, жұмыс нәтижесі 1 - ші кестеге толтырылады. n=400, r =13см. Соңғы нәтиже мына түрде жазылады:

3. Бақылау сұрақтары.

1. Магнит өрісінің жалпы қасиеттері. Магнит өрісінің индукциясы оның СИ бойынша өлшем бірліктері?

2. Био-Савар-Лаплас заңы. Шексіз ұзын түзу токтың магнит өрісінің индукция формуласын қорытып шығару?

3. Био-Савар-Лаплас заңын дөңгелек центірінде, дөңгелек өсіндегі токтың магнит өрісінің индукция формуласын қорытып шығару?

4. Жердің магнит өрісі?

5. Жұмыстың орындалу реті?

6. анықтау формуласын қорытып шығару?

№11 ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС

МИКРОСКОПТЫҢ КӨМЕГІМЕН ШЫНЫНЫҢ СЫНУ КӨРСЕТКІШІН АНЫҚТАУ

Жұмыс мақсаты: микроскоптың көмегімен шынының сыну көрсеткішін анықтау.

Құрал-жабдықтар: дөңгелек индикаторы бар микроскоп, микрометр, екі жақ бетінде де штихтары бар шыны пластинка.

Теориядан қысқаша мәлімет

Әртүрлі оптикалық құралдардың ішінде көзді қаруландыруға арналған құралдар кең қолданыс табуда. Мұндай құралдарға көзілдірік, лупа, дүрбі, микроскопты жатқызуға болады.

Заттарды визуалды бақылауға арналған оптикалық құралдардың маңызды сипаттамасы болып көрінетін ұлғайту саналады.

Көрінетін ұлғайту көру бұрыштары арқылы анықталады. Оптикалық оське перпендикуляр орналасқан затты немесе оның бейнесін көруге болатын бұрышты көру бұрышы деп атайды.

Оптикалық құралдың Г көрінетін ұлғайтуы деп затты құрал арқылы бақылағандағы көру бұрышының тангенсінің көзден ең жақсы көрінетін қашықтықта (лупа мен микроскоптың ұлғайтуын есептегенде; сур.1) немесе құрал арқылы қарағандағы қашықтықта (бақылағыш дүрбілер үшін) орналасатын затты қаруланбаған көз арқылы бақылағандағы көру бұрышының тангенсіне қатынасын айтады.

Осылайша

. (1)

Ең алдымен лупа арқылы берілетін бұрыштық ұлғаюды анықтайық. Сәулелердің жолы 2-ші суретте көрсетілген.

	Сурет 1

У1

Lж.к.

АВ заты Ғ фокалдық жазықтықта орналассын. Заттың бір нүктесінен шығатын сәулелер(мысалы 1 және 2) лупадан кейін параллель жүреді. Заттың бейнесін көз торында алу үшін көз шексіздікке аккомодацияланады. Көздің аккомодациясы деп көзден әртүрлі қашықтықтарда орналасқан затты анық көруге бейімделуді айтады. Заттың фокус пен линза арасында да орналасуы мүмкін (А₂В₂); бұл жағдайда көз торындағы бейне көз аккомодациясы кезінде көзден көруге ең ыңғайлы қашықтықта L_ж.к. орналасқан АВ жалған бейне болып келеді.

Онда келесіні аламыз:

(2) (3)

және бұрыштық ұлғаю

, (4)

яғни Г бұрыштық ұлғаю берілген жағдайда көлденең ұлғаюға тең.

Көз лупаның артқы фокусының жанында орналасқан, сондықтан . Бұл жағдайда:

; (5)

f – метрмен өлшегендегі фокустық арақашықтық, L_ж.к.=0,25м.