به نام خدا

آشنایی با آزمایشگاه فیزیک دو عمومی (الکتریسیته و مغناطیس)

مسئول آزمایشگاه: آقای امین امیریان 

مربوط به رشته های : مکانیک، صنایع، مواد، هوافضا، عمران و نقشه برداری، شیمی

آزمایشگاه فیزیک پایه 2 به صورت یک واحد درس و 8 آزمایش الکتریسته و مغناطیس است که انجام این آزمایشها به درک مفاهیم و مطالب درس فیزیک پایه دو (الکترسیته و مغناطیس) و تقویت شهود فیزیکی در این زمینه کمک می کند. در این درس با بعضی از وسایل آزمایشگاه و نیز اصول و شیوه صحیح کار در آزمایشگاه آشنا شده، بعلاوه با مفاهیم و انواع خطاهای آزمایش و روش بررسی و تحلیل نتایج آشنا خواهید شد.

در اینجا برای داشتن دید کلی‌ای از واحد آزمایشگاه فیزیک دو، شرح مختصری از آزمایشها (که به شکل عملی با آنها آشنا خواهید شد)، ارائه می شود.

همیشه در مقدمه کتاب های فیزیک دوران مدرسه خوانده اید که :" فیزیک علم اندازه گیری ست"
در این آزمایشگاه  با وسایل و روشهای اندازه گیری پارامترهای فیزیکی مرتبط با حوزه ی الکتریسته و مغناطیس آشنا خواهید شد که بی شک دانستن این موارد اولیه و کاربردی،  می تواند برای شما محققین و مهندسین آینده مفید باشد.

آزمایش 1

مقدار جریان، ولتاژ و مقاومت، از اولین و مهم ترین پارامتر‌هایی هستند که باید بتوانیم اندازه گیری کنیم و با ساختار دستگاه های اندازگیری آنها آشنا شویم. در آزمایش یک یاد میگیریم که چطور میتوانیم آمپرمتر ، ولت متر و اهم متر بسازیم و چگونه میتوانیم از این دستگاه‌ها برای اندازه گیری مقدار جریان ، ولتاژ و مقاومت استفاده کنیم.

آزمایش2

حالا که روش کار کردن با آمپرمتر و ولت متر را یاد گرفتیم، می‌توانیم از این دستگاه‌ها برای اندازه‌گیری مقدار جریان عبوری از مقاومت و اختلاف پتانسل (ولتاژ) دو سر آن مقاوت، استفاده کنیم و در نهایت با استفاده از قانون اهم، مقدار هر مقاومت مجهول را پیدا کنیم. همچنین با استفاده از همین وسایل ساده میتوانم مقدار دمای رشته سیم درون لامپ های التهابی را بدست آوریم.

آزمایش 3

در این آزمایش با روش پل وتستون برای اندازه گیری مقاومت های مجهول آشنا می‌شویم و یاد می‌گیریم چگونه از این روش می‌توان برای پیدا کردن محل تقریبی اتصال به زمین یا خرابی در کابل های بسیار بلند، استفاده کرد.

آزمایش 4

در آزمایش چهارم به اندازه‌گیری ظرفیت خازن ها می‌پردازیم و با منبع تغذیه جریان متناوب و دستگاه اسیلوسکوپ آشنا خواهیم شد. در ابتدا با استفاده از مفهوم قانون پایستگی بار، ظرفیت معادل خازن های سری و موازی را بدست می آوریم سپس با روشی تقریبا مشابه روش پل وتستون که در آزمایش قبل آموختیم، ظرفیت خازن های مختلف را اندازه گیری خواهیم کرد.

آزمایش 5

در این آزمایش با استفاده از کرونومتر و اندازه گیری ولتاژ دوسر خازن در حال شارژ و دشارژ، طی یک بازه زمانی مشخص، مقدار ثابت زمانی خازن را بدست می آوریم.

آزمایش 6

از این آزمایش وارد حوزه‌ مغناطیس می شویم، در اینجا ابتدا با روش پل وتستون مقاومت اهمی سیم لوله ( سلف) را اندازه‌گیری می‌کنیم. سپس با روش پل اندرسون برای اندازه‌گیری مقدار خودالقایی سلف‌ها آشنا خواهیم شد. در نهایت القای متقابل سلف‌هایی که درون هم قرار دارند را محاسبه می‌کنیم.

آزمایش 7

در آزمایش هفتم با دستگاه تسلامتر آشنا خواهیم شد که برای اندازه‌گیری میدان مغناطیسی از آن استفاده می‌شود. با استفاده از این تسلامتر مقدار میدان مغناطیسی درون سیم لوله را اندازه گیری می‌کنیم و نوع ارتباط پارامترهای ساختاری سیم لوله، مانند جریان عبوری از سیم لوله، تعداد دور و طول سیم لوله را با میدان مغناطیسی ایجاد شده در آن، تحقیق می‌نماییم

آزمایش 8

آزمایش هشتم به بررسی مدار معروف به RLC می‌پردازد. این مدار تشکیل شده از مقاوت، سلف و خازن که به شکل سری بهم بسته شده اند. در اینجا با مفهم پدیده تشدید آشنا خواهیم شد و روش بدست آوردن فرکانسی که باعث پدیده‌ تشدید در مدار RLC میشود را فرا خواهیم گرفت. این مدار پایه ساخت رادیوهای قدیمی است و آشنایی با آن بسیار جالب خواهد بود.

در مجموع اگر در این درس عملی یک واحدی، حداقل روش کار و استفاده از آمپرمتر، ولت متر، مولتی متر و اسیلوسکوپ را یاد بگیرید، در آزمایشگاه‌ها و کارهای عملی آینده یا حتی در استفاده های روزمره زندگی می‌تواند مفید واقع شود. اما اگر اندکی با علاقه بیشتر فیزیک را دنبال کنید، دست کم به این نتیجه خواهید رسید که ما هیچکدام، هیچ چیز خاص و بزرگی نمی‌دانیم.

نویسنده:       امین امیریان