Экспериментальная часть Аппаратная часть. Приборы и оборудование.
Лабораторная работа выполняется на комбинированном лабораторном приборе ФКЛ-14К, имеющим сопряжение с ПК. Все параметры эксперимента, установленные и измеренные значения параметров выводятся в соответствующие окна программы-оболочки для работы с установкой – LabVisual 2.6 и дублируются на ЖКД LCD дисплее учебной установки. Лабораторный комплекс может работать как в сопряжении с ПК, так и в ручном режиме работы, для которого не требуется наличие компьютера.
Блок-схема установки для определения удельного заряда электрона представлена на рис. 5.
Р и с. 5
Электровакуумный диод 1Ц7С с радиусом анода b=7 мм помещен внутрь соленоида L1 так, что их оси совпадают. Для питания соленоида L1 используется регулируемый выпрямитель, собранный с помощью диодного моста VD1 и П – образного фильтра на емкостях C1 и С2 и катушке самоиндукции L2. Напряжение, вырабатываемое источником питания анода, составляет Uанода=150 Вольт и может регулироваться ступенчато кнопкой «УСТАНОВКА Ua» (переменный резистор R2 на рис. 5). Нажатие кнопки «УСТАНОВКА Ua» позволяет установить одно из трех рекомендуемых напряжений Ua лампы – 80, 100, 120 Вольт.
Кнопки управления «ТОК КАТУШКИ» (переменный резистор R1 на рис. 5) позволяет плавно регулировать ток катушки до 2 A с шагом 0.06 A. Все измеренные значения высвечиваются на ЖКД LCD индикаторе «ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР» (принятые обозначения Ik – ток катушки, А; U – напряжение анода, В; Iа – ток анода лампы, мА). Комбинированный «измерительный прибор» обеспечивает измерение напряжения на аноде лампы с точностью ±2 В, тока катушки с точностью ±0,02 А, тока анода с точностью ±0,02 мА. Допускается нестабильность показаний измерительных приборов в пределах указанных погрешностей.
Во избежание сбоев в работе, сопряжение с ПК посредством USB – порта и конфигурация USB-передатчика на учебном приборе осуществляется после включения установки в сеть и при последующем нажатии и удержании многофункциональной кнопки «ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ/START USB» (кнопка используется для конфигурации устройства сразу после включения).
При этом, после включения лабораторной установки в сеть и до выполнения конфигурации USB-передатчика учебного прибора, устройство должно быть отключено от USB – порта ПК до соответствующего приглашения пользователя, высвечиваемого на LCD ЖКД дисплее:
CONNECTING.....
После появления данного сообщения на ЖКД LCD дисплее учебного прибора, можно подключить прибор к USB – порту ПК и однократно нажать кнопку «СТАРТ» в программе-оболочке LabVisual (кнопка используется для конфигурации устройства сразу после включения).
При работе в ручном режиме (без подключения к персональному компьютеру) следует нажать и удерживать нажатой кнопку «ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ/START USB» до завершения процесса инициализации (на экране LCD ЖКД индикатора демонстрируется полоса, отображающая прогресс выполнения задачи). При этом начнется процесс инициализации прибора. В противном случае, возможна некорректная работа USB протокола и работа устройства. При работе в ручном режиме USB шнур можно не подключать.
После проведения инициализации, USB передатчик учебной установки отключается и прибор переходит в автономный режим работы без ПК «USB OFF». Для включения USB в приборе и последующей работы с программой приема и обработки данных LabVisual, либо для отключения USB и работы в ручном режиме, следует однократно нажимать кнопку «ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ/START USB», расположенную на панели учебной установки.
Управление установкой может производиться из лабораторной среды LabVisual, в специализированной программе управления установкой. Для этого в программу введены специальные переключатели и кнопки.
Поскольку длина соленоида значительно больше длины анода лампы, то расчет магнитного поля можно проводить по формуле (1.11). Параметры катушки: средняя длина намотки L=0,16 м, средний диаметр намотки D=0.05 м, количество витков N≈1000 витков.