Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Филиал Уральского государственного университета путей сообщения

Челябинский институт путей сообщения

Кафедра естественнонаучных дисциплин

Электричество Учебно-методическое пособие к лабораторным занятиям

Издание 3, дополненное

Челябинск

2015

УДК 537

Ш 95

В пособии приводятся основные понятия и законы, которые изучаются при выполнении лабораторных работ по разделу «Электричество» курса общей физики. Представлено описание лабораторных установок, указан порядок проведения эксперимента и обработки результатов измерений, даны вопросы для контроля знания изучаемой темы.

Предназначено для студентов очного и заочного отделений Челябинского института путей сообщения.

Составитель старший преподаватель кафедры

естественнонаучных дисциплин Шушарин А.В.

Рецензент кандидат технических наук, доцент кафедры

электротехники и транспортного производств ЧИПС

Казимиров А. Н.

Печатается по решению учебно-методического совета Челябинского института путей сообщения

© Филиал Уральского государственного университета путей

сообщения. Челябинский институт путей сообщения, 2015.

Вводное занятие

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

К лабораторным занятиям допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности и расписавшиеся в журнале по технике безопасности. При проведении работ студенты обязаны соблюдать меры личной безопасности и меры по сохранению оборудования:

- перед выполнением работы студент обязан изучить описание предстоящей работы;

- не допускать применение неисправных электрических вилок, розеток, проводов c нарушенной изоляцией, не допускать переплетения соединительных проводов;

- устанавливать рекомендованные пределы измерения приборов либо устанавливать максимальный предел; регуляторы напряжения и тока устанавливать на минимальные значения;

- не разрешается держать электрическую цепь под напряжением длительное время, цепь замыкать только на время измерений,

- запрещается прикасаться руками к элементам цепи, если она находится под напряжением;

- не разрешается класть на стол сумку, одежду; нельзя загромождать проходы сумками, стульями;

- по окончании измерений необходимо отключить приборы и привести рабочее место в порядок.

ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Электроизмерительные приборы – это устройства, предназначенные для измерения электрических величин: тока, напряжения, сопротивления. Например, вольтметры, амперметры. Процесс измерения основан либо на непосредственном отсчете показаний по прибору, либо на методе сравнения с образцовой мерой.

Основными характеристиками электроизмерительных приборов являются:

1. Вид тока: «–» – постоянный, « ~ » – переменный.

2. Знак системы, который определяется физическим явлением, положенным в основу его действия. В лаборатории используются приборы двух систем: а) – магнитоэлектрическая, по действию магнитного поля на рамку с исследуемым постоянным током; б) – электромагнитная, по притяжению ферромагнитного сердечника к катушке с исследуемым как постоянным, так и переменным током.

3 . Предел измерений Y₀ – это наибольшее значение диапазона измерений. Отсчет измеряемой величины определяется как произведение цены деления шкалы на число делений, которое показывает стрелка: Y = C N. Цена деления показывает значение величины, вызвавшей отклонение указателя (стрелки) на одно деление. Она равна отношению предела измерения прибора к числу делений шкалы: .

4. Знак класса точности прибора: 0,2; 0,5; 1,0; 2,5 – это выраженное в процентах отношение систематической погрешности к пределу измерения: . Систематическая погрешность прибора может быть определена по классу точности . Она одинакова при любом положении стрелки прибора. Поэтому рекомендуется подбирать предел измерения так, чтобы стрелка находилась в крайней трети шкалы.

Для цифровых приборов погрешность измерения равна единице последнего разряда на индикаторе.

ОСЦИЛЛОГРАФ

Осциллограф предназначен для исследования формы электрических процессов путем визуального наблюдения на экране и измерения их временных и амплитудных значений.

В лаборатории используются цифровые осциллографы АСК 2035. Цифровые осциллографы обладают большими возможностями обработки исследуемых сигналов. Часть этих возможностей используются при проведении лабораторных работ. Обычно используются следующие элементы управления.

5. Регулятор ввода данных. Поворотом ручки производится выбора п пунктов Меню и нажатием (щелчком) фиксируется выбор, производится управление линиями курсора.

6. Кнопка AUTO. При нажатии осциллограф автоматически выбирает значения настроек для получения осциллограммы.

7. Кнопка CURSOR. При нажатии появляется окно диалога для выбора кнопками «меню» и ручкой «регулятора ввода» режима курсорных измерений. При повторном нажатии в углу экрана появляется окно диалога, в котором ручкой «регулятора ввода» производится управление курсорными линиями. Там же считываются результаты измерений.

8. Кнопка RUN/STOP. При нажатии осциллограф прекращает регистрацию сигнала, осциллограмма останавливается на экране, кнопка загорается красным цветом. При повторном нажатии регистрация сигнала восстанавливается. Удобна для измерений при нестабильной осциллограмме.

9. Панель TRIGER. Производится выбор режима запуска. Правая кнопка используется для запуска одного сигнала, если на экране наблюдается наложение нескольких сигналов.

10. Панель VERTIKAL вертикального управления осциллограммами каналов СН 1 и СН 2. Подсвечен выбранный осциллографом канал. Снизу расположены ручки усиления (поворот по часовой стрелке), сверху − ручки вертикального перемещения осциллограммы.

11. Панель HORIZONTAL горизонтального управления осциллограммой. Нижняя ручка управляет горизонтальной разверткой, верхняя – смещением осциллограммы по горизонтали. Нажатием на кнопку HORIZ MENU вызывается окно диалога, в котором кнопками Меню выбирается режим X−Y (сложения колебаний) или другой режим.

14. Входы каналов СН 1 и СН 2. Для подключения используются только коаксиальные кабели Т5100 с сопротивлением 248 Ом.

15. Зона функциональных кнопок Меню. Пять кнопок служат для выбора функций и установок в окне диалога на экране.

20. Кнопка Сеть.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

Изучить теоретический материал по данному пособию, учебнику, конспекту лекций. Ответить преподавателю на контрольные вопросы по выполнению и теории работы. Получить допуск к проведению лабораторной работы.

Проверить работоспособность установки. Провести эксперимент. Внести результаты измерений в формуляр отчета. Представить результаты измерений для проверки корректности измерений преподавателю.

Произвести расчеты, построить при необходимости графики. Проанализировать результаты, сделать выводы.

Сдать отчет преподавателю.