Измерения и вычисления

Измерение сопротивления измерительного механизма (прибора).

а) Получите задание у преподавателя, на какой ток и какое напряжение следует производить расчет шунта и добавочного сопротивления.

б) Выпишите все данные измерительного механизма исходного прибора (номинальный ток, цена деления, класс точности).

Рис. 4.

С помощью моста сопротивлений постоянного тока (или омметра) произведите измерения внутреннего сопротивления исходного прибора. Измерив несколько раз сопротивление измерительного механизма R_пр и найдя среднее, рассчитайте сопротивление шунта по (1), взяв n в соответствии с указанным преподавателем значением тока, на который рассчитывается шунт.

3. Проверьте, удовлетворяет шунт основному условию – увеличивать предел измерения прибора по току в n раз. Эту проверку можно осуществить с помощью схемы рис. 4.

В качестве шунта используйте магазин сопротивлений, с помощью которого набирается необходимое значение R_ш. Установите подвижный контакт реостата в среднее положение. Включите источник питания ИЭПП-1. Изменением величины выходного напряжения ИЭПП-1 и положения ползунка реостата установите стрелку испытуемого прибора на максимальное деление шкалы. Контрольный прибор измеряет тот же ток. Разделив его показания на показания испытуемого прибора, найдите, во сколько раз в действительности оказался увеличенным предел измерения прибора. Сравните расчетное значение n с действительным при различных (меньших) показаниях испытуемого и контрольного приборов. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

№ п/п	Показания шунтируемого прибора	Показания контрольного прибора	Экспериментальное значение n	Расчетное значение n
1
2
3
4
5

Контрольные вопросы

1.Что такое сила тока? Напряжение?

2.Какой ток называется постоянным?

3.Что такое цена деления прибора?

4.Какие изменения вызывает ток в теле человека?

Лабораторная работа № 13 определение горизонтальной состовляющей магнитного поля земли

Цель работы: Ознакомиться с одним из способов измерения индукции магнитного поля.

Приборы и принадлежности: тангенс-гальванометр, реостат, источник питания ИЭПП-1, ключ, соединительные провода.

Описание установки и краткая теория

Земля, в целом, представляет собой огромный шаровой магнит. В любой точке пространства, окружающего Землю, и на её поверхности обнаруживается действие магнитных сил. Иными словами, в пространстве, окружающем Землю, создаётся магнитное поле, существование которого можно обнаружить с помощью магнитной стрелки. Это поле в каждой точке пространства характеризуется вектором индукции В, величина и направление которого определяется тремя взаимно перпендикулярными составляющими х, у, z (северной, восточной и вертикальной) или тремя элементами земного магнетизма. Горизонтальная составляющая В₀ даёт возможность определить величину и направление полной индукции магнитного поля в данной точке. Если магнитная стрелка может свободно вращаться вокруг вертикальной оси, то она будет устанавливаться под действием горизонтальной составляющей магнитного поля Земли и плоскости магнитного меридиана.

Рисунок 1

Для определения горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли поступают следующим образом: в центре кругового проводника из N витков, прилегающих достаточно плотно друг к другу, плоскость которых должна быть расположенной в плоскости магнитного меридиана, помещают магнитную стрелку, которая может вращаться около вертикальной оси. Под действием магнитного поля Земли она устанавливается вдоль В₀. Если по катушке пропустить ток I, то возникает магнитное поле с индукцией В.

Таким образом, на магнитную стрелку, помещенную в центр катушки, будут действовать при пропускании тока два магнитных поля: магнитное поле Земли и магнитное поле тока. Индукции обоих полей взаимно перпендикулярны.

На рисунке 1 изображено сечение катушки горизонтальной плоскостью. Здесь В – вектор индукции поля, создаваемый круговым током, В₀ – горизонтальная составляющая магнитного поля Земли. Стрелка установиться по направлению равнодействующей В₁, т.е. по диагонали параллелограмма, сторонами которого будут векторы магнитного поля В и В₀. Из рисунка видно, что

и

где N – количество витков,

R – средний радиус катушки,

I – ток, протекающей по катушке;

β – угол отклонения магнитной стрелки.

R = 12,5 см. µ=1; µ=4π·10^-7

Работа выполняется на установке, которая носит название тангенс–гальванометра. В центре кругового проводника из N витков расположена магнитная стрелка, которая может вращаться вокруг вертикальной оси. Поворот магнитной стрелки фиксируется по шкале, шайба служит для арретирования магнитной стрелки. Вся установка собрана на подставке и может вращаться вокруг вертикальной оси. На основании подставки выведены 4 клеммы. Число, стоящее возле клеммы, указывает на количество витков кругового проводника. Поворачивая подставку тангенс-гальванометра, устанавливают витки его катушки в плоскости магнитного меридиана, т.е. добиваются того, чтобы катушка и магнитная стрелка при разомкнутом ключе находились в одной плоскости. Поворачивая верхнюю часть барабана, в которой вмонтирована магнитная стрелка, подводят нулевые деления шкалы под концы стрелки.