Визначення заряду електрона
Обладнання, необхідні вимірювання, засоби вимірювань
Схема вимірювальної установки показана на малюнку 205. Для виконання експерименту можна використати водний розчин сульфату міді (CuSO4), а як електроди — мідні пла-стини.
Заряд електрона можна визначити за формулою
яку виведено із закону Фарадея для електролізу. Тут m — маса речовини, що виділилася на електроді, М — молярна маса речовини, п — валентність цієї речовини, NA — стала Авогадро, l — сила струму, що пройшов через розчин електроліту, t — час проходження струму. Щоб визначити масу міді, яка виділилася на катоді, його зважують до і після виконання досліду (відповідно т1 та т2). Тому т = т2 — т1 і формула для визначення заряду електрона матиме оста-точний вигляд:
Для вимірювання сили струму використовують шкільний амперметр (шкала 0-2А; клас точності 2,5), Час вимірюють годинником (електронним чи з секундною стрілкою). Реостат у колі потрібний для регулювання сили струму.
Максимальні відносну і абсолютну похибки вимірювання заряду електрона визначають за формулами:
Підготовка до виконання роботи
1. Підготувати бланк звіту зі схемою електричного кола і таблицею для записування результатів вимірювань і обчис-лень.
2. Зважити катод, заздалегідь зробивши на його верхній частині риску, щоб надалі не переплутати його з анодом. Укріпити електроди в тримачі і, не вставляючи електроди в банку з розчином, скласти електричне коло згідно з малюн-ком 205. Перевірити надійність електричних контактів, пра-вильність приєднання електродів до джерела струму, правиль-ність приєднання амперметра.
Виконання експерименту, обробка ре-зультатів вимірювань
1. Опустити електроди у банку з розчином, замкнути ключ, устано-вити за допомогою реостата силу стру-му в колі не більше 1А. Процес елек-тролізу має тривати 20 хв, при цьому силу струму в колі слід підтримувати незмінну (за допомогою реостата).
Після завершення досліду ключ розімкнути, вийняти і вису-шити над електроплиткою мідний катод, зважити його.
2. Обчислити епр, максимальні абсолютні і відносні похибки вимірювання сили струму і часу; визначити абсолютну по-хибку вимірювання маси; обчислити максимальні похибки (відносну й абсолютну) вимірювання величини заряду елек-трона.
3. Записати результат вимірювання заряду електрона:
Порівняти добуте значення заряду електрона з таблич-ним.
Контрольне запитання
Чи можна, використовуючи застосований метод вимірю-вання заряду електрона, підвищити точність результату? Як?
ВИВЧЕННЯ ЯВИЩА ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ
Обладнання: міліамперметр, джерело живлення, котушки з осердям, дугоподібний магніт, вимикач кнопковий, з'єднувальні проводи, магнітна стрілка (компас), реостат.
Підготовка до проведення роботи
1. Вставити в одну з котушок залізне осердя, закріпивши його гайкою. Через міліамперметр, реостат і вимикач приєднати цю котушку до джерела живлення. Вимикачем увімкнути струм і за допомогою магнітної стрілки (компаса) визначити магнітні полюси котушки із струмом. Зафіксувати, в який бік відхи-ляється при цьому стрілка міліамперметра. У процесі виконання роботи магнітні полюси котушки з струмом можна визначати за напрямом відхилення стрілки міліамперметра.
2. Від'єднати від кола реостат і вимикач, замкнути мілі-амперметр на котушку, зберігаючи порядок з'єднання їх клем.
Постановка експерименту
1. Приставити осердя до одного з полюсів дугоподібного магніту і вставити в котушку, спостерігаючи одночасно за стрілкою міліамперметра.
2. Повторити спостереження, виймаючи осердя з котушки, а також змінюючи полюси магніту.
3. Накреслити схему досліду і перевірити правило Ленца для кожного випадку.
4. Розмістити другу котушку поряд з першою так, щоб їх осі збігалися.
5. Вставити в обидві котушки залізні осердя і через вимикач приєднати котушку до джерела струму.
6. Замикаючи і розмикаючи вимикач, спостерігати відхилен-ня стрілки міліамперметра.
7. Накреслити схему досліду і перевірити, як виконується правило Ленца.
ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКА ЗАЛОМЛЕННЯ СКЛА
Обладнання, необхідні вимірювання, засоби вимірювання
Під час роботи вимірюють показник заломлення скляної пластинки, що має форму трапеції. На одну з паралельних граней пластинки похило до неї спрямовують вузький світловий пучок. Проходячи крізь пластинку, цей пучок світла зазнає дво-разового заломлення. Джерело світла — електрична лампочка, приєднана до відповідного джерела струму через вимикач. Світло-вий пучок створюють за допомогою металевого екрана з щілиною. При цьому ширина пучка може змінюватися від зміни відстані між екраном і лампочкою.
Показник заломлення скла відносно повітря визначається за формулою
- кут падіння пучка світла на грань пластинки з повітря у скло, - кут заломлення світлового пучка в склі.
Відношення, що в правій частині формули, знаходять так. Перед тим, як напрямити на пластинку світловий пучок, її розміщують на столі на аркуші міліметрового паперу (або паперу в клітинку) так, щоб одна з її паралельних граней збіглася із завчасно відміченою лінією на папері. Ця лінія позначатиме межу поділу повітря — скло. Тонко заструганим олівцем прово-дять лінію вздовж другої паралельної грані. Ця лінія зображає межу поділу скло — повітря. Після цього, не зміщуючи пластинки, на її першу паралельну грань під будь-яким кутом напрямляють вузький світловий пучок. Уздовж падаючого на пластинку світ-лового пучка і того, що вийшов з неї, тонко заструганим олівцем ставлять точки 1, 2, 3 і 4 (мал. 192). Після цього лампочку вимикають, пластинку знімають і під лінійку креслять вхідний, вихідний і заломлений промені (мал.193). Через точку В межі поділу середовищ повітря — скло проводять перпенди-куляр до межі, відмічають кути падіння і заломлення . Далі за допомогою циркуля креслять коло з центром у точці В і будують прямокутні трикутники ABE і CBD.
Оскільки , і АВ=ВС - то формула для визначення показника заломлення скла матиме вигляд:
Довжину відрізків АЕ і DC вимірюють на міліметровому папері або лінійкою. При цьому в обох випадках інструментальну по-хибку можна брати такою, що дорівнює 1 мм. Похибку відліку також можна брати 1