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 USB осциллограф АКИП-72205А, подключенный к компьютеру через USB кабель, и его программное обеспечение PicoScope 6, нажав на иконку на верхней панели экрана. Вы увидите следующий интерфейс:
- 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. Поскольку у нас одиночные сигналы, следует включить триггер запуска выбрать режим запуска один. При этом чтобы осциллограф не срабатывал от случайных наводок, нужно выбрать порог срабатывания. Его можно выбирать при помощи мыши передвигая выделенную жёлтую точку
- 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 SciDAVis, Microsoft Excel (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 проводимости с табличными значениями.
- Постройте осциллограммы при падении магнита через трубку с разрезом. Используя вычислите значение $Q$ (посмотрите в 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 допуску к эксперименту или далее к описанию лабораторных работ «Проникновение электромагнитного поля в вещество»