- •Методические указания к лабораторным работам по разделу "электричество и магнетизм"
- •Введение
- •Правила выполнения работы и офрмления полученных результатов
- •Рекомендуемая литература
- •Практические задания
- •1. Регулировка тока в широких пределах с помощью реостата.
- •2. Регулировка напряжения с помощью потенциометра.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Практические задания
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Практические задания
- •1. Определение неизвестного сопротивления методом амперметра и вольтметра.
- •2. Определение неизвестного сопротивления мостовым методом.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Практические задания
- •1. Определение эдс и внутреннего сопротивления источника тока.
- •2. Проверка энергетических соотношений в замкнутых цепях постоянного тока.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Практические задания
- •1. Определение неизвестной эдс методом компенсации.
- •2. Определение компенсационным методом напряжений, токов и сопротивлений.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Практические задания
- •1. Предварительный расчет параметров зарядной и разрядной цепи.
- •2. Исследование зависимостей напряжения и тока от времени при зарядке и разрядке конденсатора.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Практические задания
- •1. Определение параметров воздушного конденсатора.
- •2. Определение емкости плоского конденсатора с диэлектрической пластиной и расчет диэлектрической проницаемости.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Практические задания
- •1. Снятие временных зависимостей.
- •2. Снятие вольт-вольтовых характеристик.
- •3. Определение частоты сигнала и сдвига фаз методом фигур Лиссажу.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Практические задания
- •1. Определение индуктивности, активного сопротивления катушки.
- •2. Расчет параметров колебательного контура и экспериментальное получение затухающих колебаний.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Лабораторная работа № 10
- •Практические задания
- •1. Определение емкости конденсатора.
- •2. Определение активного сопротивления и индуктивности катушки.
- •3. Проверка закона Ома для переменного тока.
- •4. Изучение резонанса напряжений в цепи переменного тока.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Лабораторная работа № 11
- •Практические задания
- •1. Исследовать зависимость анодного тока от напряжения между электродами при разных токах накала катода. Проверка закона Богуславского-Ленгмюра.
- •2. Расчет температуры катода при различных токах накала. Определение работы выхода электронов из вольфрама.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Оглавление
- •Электричество и магнетизм
- •3,5 Усл. Печ. Л. Тираж 250 экз. Заказ № 8
Практические задания
1. Расширение пределов измерения амперметра до ~ 10 100 мА.
По номинальным значениям цены деления по току CI и внутреннего сопротивления rG школьного демонстрационного гальванометра, указанным на гальванометрической шкале, можно определить предельный ток гальванометра , гдеk – число делений шкалы, и, зная силу тока, которую необходимо измерить I0, рассчитать сопротивление шунта:
.
Выбрав напряжение источника тока U0, необходимо рассчитать сопротивление, которое включается в цепь для создания тока I0: . Потом надо выбрать контрольный амперметр с пределом I0.
С обрать схему (Рис. 3), по контрольному амперметру выставить силу тока, заданную преподавателем, и убедиться, что гальванометр с рассчитанным шунтом показывает полное отклонение, т.е. имеет предел измерения, соответствующий именноI0. Если при этом токе отклонение стрелки гальванометра не максимально (крайнее деление) или выходит за пределы шкалы, то необходимо экспериментально скорректировать величину сопротивления шунта.
П
12
2. Расширение пределов измерения вольтметра до ~ 1 10 В.
Зная номинальные значения внутреннего сопротивления rGи предельное значение тока гальванометраIG, определить предел измерения гальванометра по напряжению. Получив у преподавателя значениеU0, рассчитать величину добавочного сопротивления:
.
Зная U0, необходимо выбрать контрольный вольтметр с пределом измеренияU0.
Собрать схему (Рис. 4), выставить по контрольному вольтметру требуемое напряжение U0, и, если есть необходимость, скорректировать величину добавочного сопротивления так, чтобы стрелка гальванометра отклонилась на последнее деление.
Отградуировать полученный вольтметр по контрольному прибору, меняя напряжение на источнике, и построить график соответствия напряжения делениям гальванометра .
Проанализировать полученные графики и сделать вывод о рабочих характеристиках полученных электроизмерительных приборов с расширенными пределами измерения.
Вопросы к зачету по работе.
Объяснить устройство и принцип действия электроизмерительных приборов магнитоэлектрической, электромагнитной и электродинамической систем.
Почему последовательное или параллельное подключение сопротивления меняет пределы измерения электроизмерительных приборов?
Т
13
еоретически вывести формулы для расчета величины сопротивлений шунта и добавочного сопротивления.
Лабораторная работа № 3
Методы экспериментального определения электрического сопротивления
Цель работы.
Изучить метод амперметра и вольтметра и мостовой метод определения сопротивления.
Знания, необходимые для допуска к работе.
Закон Ома для участка цепи постоянного тока;
Правила Кирхгофа для разветвленных цепей.
Краткие сведения из теории.
Д ля определения электрического сопротивления можно воспользоваться законом Ома для участка цепи, содержащего измеряемое сопротивление. Достаточно измерить падение напряжения на сопротивлении и силу тока, протекающего по нему. Но, в силу того, что электроизмерительные приборы также обладают сопротивлением, включение их в электрическую цепь приведет к изменению тока и падения напряжения на остальных элементах цепи, в том числе – и на исследуемом сопротивлении. Причем, в зависимости от того, как подключены амперметр и вольтметр, выдавать искаженные данные будет либо один, либо другой прибор.
П
14
Для измерения больших сопротивлений используется другой способ подключения (Рис.1, б). В этом случае уже вольтметр измеряет не напряжение на неизвестном сопротивлении, а сумму напряжений на сопротивлении амперметра и неизвестном сопротивлении . В таком варианте подключения желательно, чтобы выполнялось условие. Тогда падение напряжения на сопротивлении амперметрабудет незначительным, и показания вольтметра можно считать достаточно точными.
Ясно, что желательно при выборе электроизмерительных приборов соблюсти оба условия для их сопротивлений, и тогда обе схемы дадут достаточно высокую точность определения неизвестного сопротивления.
Д ругим методом измерения сопротивлений является мостовой метод. Простейший мост содержит источник питания, плечи соотношенияR1 и R2, плечо сравнения Rср и плечо, в которое включается неизвестное сопротивление Rx, гальванометр (индикатор нуля). Методика измерения состоит в приведении к нулю разности потенциалов в точках двух параллельных ветвей, к которым подключен гальванометр. Это достигается или смещением движка потенциометра, т.е. изменением соотношения плеч (линейный мост – Рис. 2, а), или изменением величины сопротивления плеча сравнения при неизменном соотношении плеч (магазинный мост – Рис. 2, б).
Гальванометр показывает отсутствие тока если:
.
Эти равенства можно записать через токи, текущие соответственно в ветви сравнения и неизвестного сопротивления и ветви соотношения моста,
,
а, поделив почленно эти равенства друг на друга, получаем условие равновесия моста:
15
откуда выводим формулу для расчета неизвестного сопротивления:
.
Если сопротивления плеч соотношения R1 и R2 равны, такой мост называется равноплечным, и позволяет измерить неизвестное сопротивления с наибольшей точностью. Но использовать равноплечный мост возможно не всегда, например, когда сопротивление плеча сравнения заведомо меньше неизвестного сопротивления, приходится использовать разноплечный мост с известным соотношением плеч . Возможны ситуации, когда необходимо пользоваться мостом с соотношением плеч < 1.