Главная | Обратная связь

Измерения и обработка результатов измерений

1.Познакомиться с приборами, находящимися на лабораторном столе.

2.По формулам (1) и (2) вычислить чувствительность и цену деления

каждого прибора. Для многопредельных приборов определяют по

формуле (4) переводные коэффициенты для всех диапазонов.

3.По классу точности и формуле (3) определить абсолютную

погрешность прибора. Данные каждого прибора занести в таблицу 2

(название, система, класс точности и т.д.). Таблица 2

Название прибора	Система	Класс точности	Чувствительность, S	Цена деления, С	Абсолютная погрешность

Контрольные вопросы

 

1.По каким признакам классифицируются электроизмерительные

приборы?

2.Основные системы, используемые в электроизмерительных приборах,

принцип их действия и предназначения.

3.Как расширить пределы измерений электроизмерительных приборов

(амперметра, вольтметра) с помощью вспомогательных электрических

приборов (шунта, добавочного сопротивления)?

4.Какими вспомогательными приборами можно изменить силу тока или

напряжение в цепи?

5.Правила техники безопасности при работе с электрическими схемами.

 

 

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 22

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ

С ПОМОЩЬЮ МОСТИКОВОЙ СХЕМЫ

Ц е л ь р а б о т ы: определить сопротивление каждого проводника, их общее сопротивление при последовательном и параллельном соединении.

П р и б о р ы:магазин сопротивления, реохорд, нулевой гальванометр, источник постоянного тока и 10 соединительных проводников.

 

Т е о р и я м е т о д а

Одним из способов определения неизвестного сопротивления является мостиковая схема (схема 1). Четыре сопротивления образуют четырехугольник, в одну из диагоналей включают гальванометр, а в другую- источник питания. При замыкании в цепи в ней возникает ток, который фиксируется гальванометром. На сопротивлениях устанавливается разность потенциалов Dj_АВ, Dj_АD, Dj_ВC, Dj_DC. По закону Кирхгофа ток в узле А разветвляется по двум параллельным ветвям AB и AD I = I₁ +I₃.

 

В   R3 IG R4   АС R1 R2 І D К e схема -1

В узле В ток I3 развет-вляется I3 = IG + .В узле Dтоки IG и I1 сходятся и дают т.е. = IG+ I1, а токи и в узле С дают ток I = + . Но можно подобрать сопротивление, что потенциалы точек В и D будут одинаковыми (DjВD=0)и ток на участке будет равен нулю. В этом случае через сопротив-ления R1иR2 протекает ток I1, а через сопро-тивления R3 иR4протекает ток I3 и разность потенциалов на участках AB и AD , BC и DCсоответ

-ственно равны, т.е.

Dj_АВ=Dj_АD, Dj_ВC= Dj_DC

 

По закону Ома разность потенциалов равна произведению силы тока на сопротивление, поэтому можно составить следующие соотношения

I₃ R₃ = I₁ R₁ (1)

I₃ R₄ = I₁ R₂ (2)

Разделив первое равенство на второе, получим формулу для расчета одного из четырех из сопротивлений: , например, (3)

На лабораторной установке (схема 2) вместо сопротивлений R₁ и R₂ берется однородная проволока одинакового сечения по всей длине

l=50см натянутая между точками А и С имеющий скользящий контакт D(реохордАС). Тогда сопротивления отдельных участков будут пропорциональны их длинам

AD = l_1, DC = l₂, (4)

и расчетная формула примет вид (5)

В данной работе цепь собирается по схеме. В качестве известных сопротивлений берется R_м и реохорд АС .

 

В

 

R_x R_M

l₁ l₂

АDС

 

+ -

К e

Схема – 2

Порядок работы

1. Собрать схему 2.

1. Установить на магазине сопротивление по указанию преподавателя.

2. Замкнуть на короткое время ключ и подобрать на реохорде такое положение движка, при котором гальванометра установится на нуль. Отсчитать длины l₁ и l₂ по шкалереохорда.

3. Повторить измерение при других значениях сопротивления магазина.

5. Рассчитать неизвестное сопротивление по формуле (5):

2. Заменить первое сопротивление вторым и рассчитать его таким же способом.

3. Соедините оба проводника последовательно, а затем параллельно и вычислить их общее сопротивление.Используя найденные значения сопротивлений первого и второго проводников, рассчитать по формулам R = R₁+ R₂, их общее сопротивление и сравнить с найденными значениями в опыте.

4. Все данные занести в таблицу.

 

Таблица

Rх	№	Rм, Ом	l1, см	l2, см	Rx, Ом	<Rx>, Ом	DRx, Ом	<DRx> Ом	Rтеор
Rх1
Rх2
Rпосл
Rпар

 

Контрольные вопросы

1. Что такое ток? Сила тока? Плотность тока?

2. В каких единицах измеряется сила тока, плотность тока?

3. Записать законы Ома для участка цепи, замкнутой цепи, неоднородного участка и в дифференциальной форме.

4. Объяснить принцип действия мостиковой схемы.

5. Записать законы Кирхгофа для узла, контура.

 

 

Лабораторная работа № 28

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ

Цель работы: определить горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли для данной местности.

Приборы:тангенс - гальванометр, амперметр, реостат, источник постоянного тока, переключатель, 5 проводов, ключ.

 

Т е о р и я м е т о д а

 

Земля обладает магнитным полем, полюса которого лежат вблизи географических полюсов: вблизи северного географического полюса расположен южный магнитный (S), а вблизи южного географического -северный магнитный (N) полюс.

 

По последним гипотезам поле Земли связано с токами, циркулирующими по поверхности ядра Земли, а отчасти с на­магниченностью горных пород и токами в радиационных поясах. Магнитное поле Земли на экваторе направлено горизонтально, a у магнитных полюсов вертикально (точка А). В остальных точках земной поверхности магнитное поле Земли направлено под некоторым углом (точка К).

Величина проекции напряженности земного магнитного поля Н на горизонтальную плоскость называют горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.

 

 

Рис. 1

 

Направление этой составляющей принимается за направление магнитного меридиана, а вертикальная плоскость, проходящая через него, называется плоскостью магнитного меридиана. Угол α между направлением магнитного поля Земли и горизонтальной плоскостью называют углом наклонения, а угол b между географическим и магнитным меридианом - углом склонения. Магнитная стрелка, которая может вращаться лишь около вертикальной оси, будет отклоняться в горизонтальной пло­скости только под действием горизонтальной составляющей магни­тного поля Земли H_З.

Это свойство магнитной стрелки используется в тангенс-галь­ванометре для определения H_З. Тангенс-гальванометр представля­ет собой плоскую вертикальную катушку радиуса r с некоторым числом витков n. Величина радиуса катушки и число вит­ков указаны на тангенс-гальванометре. В центре катушки в го­ризонтальной плоскости расположен компас. Магнитная стрелка компаса при отсутствии тока в катушке будет расположена по магнитному меридиану Земли NS. Поворотом катушки около вертикальной оси можно добиться совмещения плоскости катушки с плоскостью магнитного меридиана. Если после такой установки катушки по ней пропустить ток, то магнитная стрелка повернется на некоторый угол a. Объясняется, это тем, что на магнитную стрелку будут действовать два поля: горизонтальная составляющая напряженности поля Земли Н_З и созданное током Н₁ (рис. 2).

Под действием этих полей магнитная стрелка займет такое положение равновесия, при котором равнодействую­щая двух полей будет сов­падать с линией соединения полюса стрелки. На рис.2 NS - направление магнитного меридиана Земли, N₁S₁ - ма­гнитная стрелка компаса, по­мещенная в центре катушки, Нз - вектор горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли, Н₁ - вектор напряженности магнитного поля, созданного током в катушке (определяется по правилу буравчика).

 

Из рис. 2 видно, что tq a = следовательно Hз = (1)

Величина напряженности поля Н₁,

рис. 2

созданного током в центре витка, для системы СИ выражается по закону

Био-Саавара Лапласа, для случая кругового тока: H₁ = (2)

где I - ток, текущий в витке в амперах, r - радиус витка катушки в метрах.

Напряженность магнитного поля в катушке с числом витков n вычисляется по выражению (2) с учетом числа витков. Подставляя значение Н₁ в формулу (1), получим: Нз =

Этой формулой и пользуются для опытного определения Нз. В системе СИ напряженность магнитного поле измеряется в [А/м].