===== Порядок выполнения работы =====

  - Измерьте внутренний и внешний диаметры трубок и запишите их в таблицу, указав материал трубки. Если материал не указан или вам не известен, запишите номер трубки.
  - Опустите магнит в трубку и оцените приблизительное время падения магнита для каждой трубки, что позволит вам правильно выбрать время регистрации сигнала.
  - Запустите [[tex:usb-акип|USB осциллограф АКИП-72205А]], подключенный к компьютеру через USB кабель, и его программное обеспечение PicoScope 6, нажав на иконку {{:lab6:ikonkapng.png?20|Иконка запуска PicoScope 6}} на верхней панели экрана. Вы увидите следующий интерфейс: {{ :lab6:p01.png?600 |Интерфейс PicoScope 6}}/*{{ :lab6:63_.png?direct&300 |}}  Имейте в виду, что интерфейс программы русифицирован не лучшим образом, и, порой, смысл надписей не воспринимается без умственных усилий. В данном приложении мы расшифруем значения наиболее важных кнопок. */
  - На вход канала 1 осциллографа подаётся сигнал с измерительных катушек, усиленный с помощью трансформатора. Для корректной регистрации сигнала вам нужно выбрать режимы запуска, установить длительность и амплитуду записи рабочего канала и провести измерения. 
 /* - Сначала нужно выбрать режим работы с открытым (DC) или закрытым (AC) входом. В случае быстрых сигналов можно использовать оба режима, тогда ка для медленных сигналов можно использовать только режим DC, поскольку в противном случае входная емкость и сопротивление осциллографа образуют дифференцирующую цепочку, искажающую сигнал. Не следует забывать, что в той или иной мере эта цепочка искажает и "быстрые" сигналы. 
  - */ Поскольку у нас одиночные сигналы, следует включить триггер запуска {{ :lab6:p02.png?400 |Триггер запуска}} выбрать режим запуска "однократный". {{ :lab6:p03.png?400 |Триггер запуска - однократный}} При этом чтобы осциллограф не срабатывал от случайных наводок, нужно выбрать порог срабатывания. Его можно выбирать при помощи мыши передвигая выделенную жёлтую точку {{ :lab6:p04.png?400 |Выбор уровня срабатывания}}
  - Далее осталось выбрать **Диапазон входного сигнала** {{ :lab6:p05.png?400 |Диапазон входного сигнала}} и **Время сбора данных** {{ :lab6:p06.png?400 |Время сбора данных}} конкретные значения подбирайте для каждой трубки самостоятельно, исходя из времени пролёта магнита. 
  - Каждый сигнал следует записать в файлы. Для удобства лучше каждый сигнал сохранять в двух видах --- в виде картинки, и в виде *.csv или *.txt файла. Последние позволяют строить графики и обрабатывать результаты в программе [[books:scidavis|SciDAVis]],  Microsoft Excel ([[иструкция_csv|инструкция]] открытия файла *.csv в Microsoft Excel) или других программах обработки данных.
  - Используя осциллограмму с установившеюся скоростью падения магнита в медной трубке вычислите для неё коэффициент трения $\beta =\frac{g}{v_{\infty }}.$ 
  - При помощи уравнения $$
\beta =\frac{45\pi ^{2} }{64} \frac{\sigma m^{2} h}{Ma^{4} c^{2} }
$$ и используя табличное значение проводимости для меди, вычислите дипольный момент постоянного магнита.
  - Используя значение магнитного момента $m$ (или как--то иначе), определите из осциллограмм, полученных для остальных трубок, проводимость соответствующих материалов. При вычислениях используйте выражение $\beta =\frac{g}{v_{\infty }}$ или, если скорость движения не установилась (например, для стеклянной трубки), выражение $$ z_{m} \left(t\right)=\frac{gt}{\beta } -\frac{g-\beta v_{1} }{\beta ^{2} } \left[1-\exp \left(-\beta t\right)\right].$$ /* Сравните полученные значения с табличными данными, если сплав вам известен.
  - В качестве дополнительного упражнения (по особому заданию преподавателя или в качестве курсовой работы), можно обработать осциллограммы и вычислить магнитный момент диполя, используя выражение (58). Подбирая значения величин $v_{1} $ и $\beta $ в выражениях (14) и (16), описывающих функцию $U(t)$, добейтесь наилучшего соответствия ее периода с периодом экспериментальной зависимости $U(t)$. Затем, меняя значение $m$, добейтесь наилучшего соответствия функций по амплитуде. Сравните полученное значение $m$ со значением, полученным в предыдущем задании. */
  - Сравните полученные проводимости с табличными значениями.
  - Постройте осциллограммы при падении магнита через трубку с разрезом. Используя вычислите значение $Q$ (посмотрите в [[lab6:теория_63#труба_с_продольным_разрезом|теории]] что это за параметр). Сравните со значением рассчитанным по выражению (20):
$$
Q\left(\pi -\frac{\Delta \alpha }{2}\right)\approx 0,77-0,16\Delta \alpha 
.
$$
Почти наверняка вы получите величину $Q,$ отличающуюся от теоретического значения. Это явится удобным поводом, чтобы подумать о том, какая не учтенная нами дополнительная составляющая действующей на магнит силы появляется в случае разрезанной трубки. Догадаться об этом можно «на слух». Бросьте магнит и послушайте звуки, сопровождающие его перемещение





Назад к [[:lab6:контрольные_вопросы63|допуску к эксперименту]] или далее к [[lab6:lab6|описанию]] лабораторных работ "Проникновение электромагнитного поля в вещество"




/*
===== Порядок выполнения работы. =====

(прежде чем начитать измерения прочитайте, хотя бы бегло, все пункты задания до конца, и только после этого приступайте к выполнению работы)

  - Опустите магнит в трубку и измерьте приблизительное время падения магнита для каждой трубки.
  - Запустите на компьютере программу для работы с АЦП National Instruments. В появившемся окне установите частоту измерения и число измеряемых точек $N$ таким, чтобы время измерения всего сигнала превышало время падения магнита. Например, на все время измерения приходится $1000$ точек, частота измерения составляет 500 Гц, тогда полное время измерения будет $\frac{1000}{500}=2$с. Установите необходимый уровень и опережение запуска АЦП.
  - Результаты измерения необходимо сохранить в отдельный файл. Для каждой трубки проведите по 5--7 измерений. Дальнейшую обработку результатов измерений произведите в программе Excel (MathCAD, Mat Lab, Origin и т.д.).
  - Для медной трубки вычислите коэффициент $\beta $; используя уравнение (12), полученное значение коэффициента трения $\beta $ и табличное значение проводимости для меди, вычислите дипольный момент постоянного магнита. 
  - Подбирая значения величин $v_{1} $ и $\beta $ в выражениях (14) и (16), описывающих функцию $U(t)$, добейтесь наилучшего соответствия ее периода с периодом экспериментальной зависимости $U(t)$. Затем, меняя значение $m$, добейтесь наилучшего соответствия функций по амплитуде. Сравните полученное значение $m$ со значением, полученным в предыдущем задании.
  - Вычислите проводимость для остальных трубок и сравните её с табличными значениями.


**Таблица 1. Размеры и удельное сопротивление трубок**

^ материал ^ Al ^ Ti ^ Cu ^ латунь ^ стекло ^
^ $2a,$ мм | 12,4 | 11,9 | 11,6 | 11,7 | 11,8 |
^ $2b,$ мм | 16 | 14,3 | 15 | 13,9 | 15,0 |
^ $\rho , 10{}^{-6}$ Ом$\cdot$см | 2,68 | 55 | 1,67 | 4,3--21,2 |  */