Электромагнетизм

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

Лабораторный практикум

Йошкар-Ола

ПГТУ
2023

УДК 537.6/.8
ББК 22.33

Э 45

Ав т о р ы : Л. А. Григорьев, С. В. Красильникова, Л. А. Андреева, 
И.В. Кречетова, Л. В. Целищева.

Р е ц е нз е н ты : кандидат физико-математических наук, доцент, заведующий 
кафедрой физики Поволжского государственного технологического 
университета А. С. Масленников;
доктор физико-математических наук, профессор кафедры машиностроения 
и материаловедения Поволжского государственного технологического 
университета В. А. Севрюгин.

Печатается по решению

редакционно-издательского совета ПГТУ

Электромагнетизм: лабораторный практикум / Л. А. Григо-

рьев, С. В. Красильникова, Л. А. Андреева [и др.]. – Йошкар-Ола: 
Поволжский государственный технологический университет, 2023. 
– 80 с.
ISBN 978-5-8158-2346-4

Приведены описания четырех модернизированных лабораторных ра-

бот по разделу «Электродинамика» курса физики, включающие необходимые 
теоретические сведения о рассматриваемых явлениях, порядок выполнения 
работ и обработки результатов измерений, контрольные вопросы и 
список литературы.

Для студентов технических специальностей и направлений подготовки 

бакалавров.

УДК 537.6/.8

ББК 22.33

ISBN 978-5-8158-2346-4
© Григорьев Л. А., Красильникова С. В., 
Андреева Л. А., Кречетова И. В., 
Целищева Л. В., 2023
© Поволжский государственный
технологический университет, 2023

Э 45

ВВЕДЕНИЕ

Совершенствование учебного процесса в вузе (в том числе и 

при изучении курса физики) требует постоянного обновления и 
постановки новых лабораторных работ. 

В данном практикуме кратко представлены необходимые тео-

ретические сведения и методические рекомендации по выполнению 
лабораторных работ как на модернизированных лабораторных 
установках, так и на двух новых, разработанных под руководством 
куратора лаборатории «Электричество и магнетизм» кафедры 
физики Поволжского государственного технологического 
университета доцента Л. А. Григорьева.

Настоящее издание содержит описания четырех лаборатор-

ных работ.

Основной особенностью модификации лабораторной уста-

новки в работе «Изучение температурной зависимости сопротивления 
металла с помощью мостика Уитстона» является использование 
современного учебного оборудования, позволяющего 
наглядно показать соединение сопротивлений в мостиковую 
схему, что позволит студентам лучше усвоить принцип работы такого 
рода измерителей сопротивления.

В разделе, посвященном магнитным явлениям, обучаю-

щимся предстоит изучить магнитное поле колец Гельмгольца, 
причем создаваемые поля сравнимы по величине с горизонтальной 
составляющей магнитного поля Земли. Это позволило использовать 
в качестве датчика обыкновенный компас. В данной работе
имеется возможность проведения дополнительных исследований 
для углубленного понимания изучаемого явления.

Еще одна возможность для изучения движения заряженных 

частиц в магнитном поле появилась с постановкой работы «Изучение 
эффекта Холла». Выполняя задания этой лабораторной работы, 
студенты должны усвоить метод определения направления 
вектора силы Лоренца и уяснить природу носителей заряда в полупроводниках.

В процессе выполнения лабораторной работы «Изучение 

вынужденных колебаний в RLC-контуре» у обучающихся имеется 
возможность проведения измерений тока, напряжения и частоты 
подаваемых на контур колебаний. Амплитуда и частота 
гармонических колебаний в контуре наблюдаются и на электронном 
осциллографе. В работе представлены четыре варианта 
комбинаций элементов исследуемого контура, что позволяет получать 
различные значения параметров контура для разных 
групп студентов. 

Предлагаемый вниманию читателей практикум иллюстриро-

ван фотографиями лабораторного оборудования, содержит кратко 
изложенный необходимый теоретический материал, а также описание 
последовательности действий при выполнении работ. Для 
записи первичных данных и расчетных величин приведены таблицы, 
указаны требования к построению графиков и их анализу. 
В конце каждой темы приведены контрольные вопросы и задания, 
а также ссылки на литературные источники. 

Лабораторный практикум предназначен для студентов пер-

вых и вторых курсов инженерно-технических специальностей и 
направлений. Он призван способствовать повышению уровня теоретической 
и практической подготовки будущих инженеров.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ О РАБОТЕ В ЛАБОРАТОРИИ

«ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ»

ПОВЕДЕНИЕ В ЛАБОРАТОРИИ

1. Лабораторные работы по разделам «Электричество» и 

«Магнетизм» курса физики выполняются студентами по графику 
в соответствии с учебным расписанием занятий.

2. Заходить в лабораторию «Электричество и магнетизм» 

разрешается только после звонка в присутствии преподавателя 
или лаборанта.

3. В лаборатории запрещается находиться в верхней одежде 

и приносить её с собой.

4. Во время занятий следует соблюдать тишину, без необхо-

димости по лаборатории не ходить.

Техника безопасности при работе 

с электрическими схемами

К выполнению лабораторных работ допускаются студенты, 

прошедшие инструктаж по технике безопасности в предусмотренном 
объёме и расписавшиеся в журнале по технике безопасности. 
Инструктаж проводится преподавателем на первом занятии. 

В случае нарушения правил техники безопасности студент от-

страняется от проведения работ и удаляется из лаборатории. Последующий 
допуск к занятиям возможен только после прохождения 
дополнительного внеочередного инструктажа.

В лаборатории «Электричество и магнетизм» необходимо 

строго соблюдать правила техники безопасности при работе с электрическими 
схемами и выполнять требования, приведенные ниже.

Требования безопасности во время работы

•
Не загромождать рабочее место предметами, не имею-

щими отношения к выполняемой лабораторной работе.

•
Во время работы нужно быть внимательными в обращении 

с приборами. Прежде чем пользоваться прибором, необходимо 
изучить его устройство и правила пользования им. О неисправности 
приборов необходимо сообщить преподавателю или лаборанту.

•

Собранную электрическую схему не подключать к источ-

нику тока до её проверки преподавателем или лаборантом.

•
Не прилагать усилия при работе с ручками настройки при-

боров.

•
Не производить переключений в схеме, находящейся под 

напряжением.

•
Не оставлять без наблюдения схему, находящуюся под 

напряжением, а рабочее место не покидать без разрешения преподавателя.

•

Не прикасаться к неизолированным частям схемы.

•
Во избежание теплового ожога не трогать кожухи тепло-

нагревателей электроплиток, используемых в работах.

Требования безопасности в аварийных ситуациях

•
Запрещается самостоятельно устранять неисправности 

приборов и оборудования, возникшие в процессе выполнения лабораторной 
работы. При нарушении нормального режима приборов – 
появления искр, дыма, сильного шума – немедленно обесточить 
приборы и сообщить об этом преподавателю или лаборанту.

•
При возгорании оборудования отключить питание и при-

нять меры к тушению очага пожара при помощи углекислотного 
огнетушителя и сообщить о происшествии начальнику подразделения.

•

При обнаружении человека, попавшего под напряжение, 

немедленно освободить его от действия тока путем отключения 
питания и до прибытия врача оказать потерпевшему первую медицинскую 
помощь.

•
При получении травмы, внезапном заболевании немед-

ленно сообщить руководителю подразделения, воспользоваться 
медицинской аптечкой до прибытия врача. Местоположение аптечки 
указано на доске объявлений.

Требования безопасности после окончания работ

•
После проведения измерений источник тока отключить и 

сдать дополнительное оборудование лаборанту.

•
При отключении приборов от сети запрещается выдерги-

вать штепсельные вилки из розеток за соединительный кабель, 
браться следует только за вилку.

•
После проведения расчетов и просмотра полученных ре-

зультатов преподавателем цепь разобрать, рабочее место привести 
в порядок.

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ СТУДЕНТА ПО ПОДГОТОВКЕ

К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Лабораторные работы выполняются бригадами по 3-4 чело-

века, которые формируются на первом занятии и в течение семестра 
изменению не подлежат. Выполнение лабораторной работы 
слагается из трёх основных этапов.

Первый этап работы выполняется вне лаборатории и состоит

в предварительной подготовке к проведению физического эксперимента.


В процессе предварительной подготовки необходимо:
1) по конспектам лекций и соответствующим разделам учеб-

ника изучить физические явления и законы, которые исследуются 
в лабораторной работе (список рекомендуемой литературы с указанием 
разделов учебника приведен в конце описания лабораторной 
работы);

2) внимательно прочитать теоретическое введение и описа-

ние лабораторной работы;

3) изучить устройство и принцип действия измерительной 

установки;

4) изучить методику измерений, порядок выполнения ра-

боты.

Результатом предварительной работы является конспект, в 

котором:

1) указана цель работы;
2) даны краткие и ясные ответы на все контрольные вопросы, 

приведенные в конце описания к лабораторной работе;

3) приведена схема установки с указанием основных элементов;
4) подготовлены необходимые таблицы для занесения ре-

зультатов измерений;

5) выписаны формулы для расчета измеряемых величин и по-

грешностей измерений.

Проверка предварительной подготовки (допуск к выполне-

нию работы) проводится преподавателем в начале занятия и заключается:


1) в просмотре письменного конспекта;
2) кратком опросе о сущности физических явлений или зако-

нов, которые исследуются в лабораторной работе;

3) проверке знаний методики измерений и порядка выполне-

ния работы.

Без предварительной подготовки и в случае отсутствия кон-

спекта студент не допускается к выполнению лабораторной работы.


Второй этап работы состоит в проведении физического экспе-

римента в лаборатории.

Перед началом выполнения лабораторной работы следует 

ознакомиться с установкой и убедиться в наличии всех необходимых 
приборов и оборудования. В случае отсутствия оборудования, 
предусмотренного описанием работы, обратиться к лаборанту и 
получить всё необходимое для выполнения лабораторной работы.

Проверить по описанию к лабораторной работе соответствие 

положения переключателей и регуляторов. В присутствии 

лаборанта включить приборы в электрическую сеть и приступить 
к проведению предусмотренных описанием физических экспериментов. 
Результаты измерений занести в рабочую тетрадь.

После окончания эксперимента выключить лабораторную 

установку, сдать лаборанту полученное оборудование, методические 
и другие вспомогательные пособия, привести в порядок рабочее 
место. 

Тут же в лаборатории подсчитать предварительный результат 

измерений и показать его преподавателю или лаборанту. Удовлетворительные 
результаты экспериментов преподаватель или лаборант 
заверяет своей подписью. В случае неудовлетворительных 
результатов измерения необходимо провести вновь. Результаты 
без подписи преподавателя или лаборанта считаются недействительными.


Если студент не успел окончить эксперимент, то он получает 

допуск на дополнительные занятия, где заканчивает работу.

Третий этап работы состоит в сдаче зачёта по выполненной 

работе преподавателю. Для этого необходимо представить преподавателю 
отчёт по работе.

Лабораторная работа № 1

ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ

МЕТАЛЛОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ 

С ПОМОЩЬЮ МОСТИКА УИТСТОНА

Цель работы:

•
экспериментальное исследование зависимости сопротивления 
медного проводника от температуры;

•
определение температурного коэффициента сопротивления 
меди. 

Приборы и принадлежности: мостик Уитстона, стакан с во-

дой, термометр, электроплитка, металлическая проволока (катушка 
из медной проволоки в пробирке). 

1.1. Теоретическое введение

Носителями тока в металлах являются свободные электроны, 

не связанные с отдельными атомами. При образовании кристаллической 
решетки металла (в результате сближения изолированных 
атомов) валентные электроны, сравнительно слабо связанные с 
атомными ядрами, отрываются от атомов металла, становятся свободными 
и могут перемещаться по всему объему. Таким образом, 
в узлах кристаллической решетки располагаются ионы металла, а 
между ними хаотически движутся свободные электроны – электроны 
проводимости. В электрическом поле они начинают двигаться 
упорядоченно со средней скоростью
ср
 , и в проводнике 

возникает электрический ток I .