ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО РЫБОЛОВСТВУ

АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра физики

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ПО КУРСУ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ

РАЗДЕЛЫ: «Электричество и магнетизм».

АСТРАХАНЬ

2004

Учебно-методические указания для лабораторных работ предназначе­ны для студентов всех специальностей инженерно-технического профиля высших учебных заведений; содержит краткий теоретический материал, описание лабораторных работ, методические рекомендации для студентов по их выполнению, список литературы. - Астрахань, 2003. - с.

Составители:

Ассистент кафедры физики АГТУ Матросова О.Е.

Ассистент кафедры физики АГТУ Кушкин С.А.

Рецензенты:

Доктор технических наук, профессор АГУ Филин В.А.

Кандидат технических наук, доцент кафедры физики АГУ Хабаров П.С.

Кандидат физ.-мат. наук, доцент кафедры физики АГТУ Карибъянц В.Р.

Утверждено на заседании кафедры физики АГТУ: Протокол № 5 от 13 февраля 2004 г.

Астраханский государственный технический университет

Введение

Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ предназначены для студентов Астраханского государ­ственного технического университета. Их содержанием являются описания 10 лабораторных работ, методические рекомендации для студентов по их выпол­нению, список литературы.

Методика проведения занятий по молекулярной физике и термодинамике предусматривает выполнение работы за одну пару. Деятельность студента на за­нятии, состоит из следующих действий:

1) допуск к занятию; 2) выполнение рабо­ты; 3) осуществление вычислений; 4) получение результата; 5) оформление письмен­ного отчета.

Допуск к выполнению работы заключается в выяснении знаний студен­тами теоретического материала, понимания цели работы, знания эксперимен­тальной установки. Подготовка студента к занятию состоит в том, что он вни­мательно читает все, что написано относительно данной работы в настоящем руководстве. После этого необходимо обратится к литературе, указанной в ре­комендациях, чтобы подробнее ознакомится с теорией изучаемого явления и ответить на контрольные вопросы к работе. Затем надо ознакомится с прибора­ми, установкой, употребляемыми в данной работе.

Для получения зачета студенту необходимо иметь письменный отчет о работе, который оформляется в лабораторной тетради. Письменный отчет дол­жен содержать: название работы, перечень приборов и принадлежностей, тео­ретическое введение, описание установки и метода измерений, выполнение ра­боты (начертить таблицы вычислений и измерений, заполнить их, провести вы­числения искомой физической величины, посчитать погрешности, записать окончательный результат).

Основное назначение лабораторных работ - спо­собствовать формированию у студентов глубоких и прочных знаний, развитию мышления, познавательной самостоятельности, интеллектуальных и практиче­ских умений и навыков, в том числе умений выполнять простые наблюдения, измерения и опыты, обращаться с приборами, анализировать результаты экспе­римента, делать обобщения и выводы.

В пособие включены следующие виды заданий: 1) наблюдение и изуче­ние физических явлений; 2) наблюдение и изучение свойств веществ; 3) изме­рения физических величин; 4) исследования зависимостей между физическими величинами; 5) изучение физических законов.

Уровень трудности лабораторных работ соответствует требованиям дей­ствующей программы.

Лабораторная работа № 0.

Вводное занятие по курсу общей физики.

Разделы электричество и магнетизм.

Цель работы: изучить работу электроизмерительных приборов и их классификацию.

Оборудование: мультиметр, осциллограф, магазин сопротивлений, соединительные провода.

Краткая теория

Средствами электрических измерений называются такие технические устройства, которые используются: для работы с электрическими цепями, для определения различных параметров схем, и имеющие нормированные метрологические свойства.

Следует различать виды средств электрических измерений:

1. Меры.

2. Электроизмерительные приборы.

3. Измерительные преобразователи.

4. Электроизмерительные установки.

5. Измерительные информационные системы.

Классификация электроизмерительных приборов.

1. По принципу действия и по виду входных и выходных величин:

• Электрические-механические;

• Электрические-электрические;

• Тепловые-электрические.

2. По виду измерительной информации:

• Аналоговые преобразователи;

• Кодовые;

• Модуляционные.

3. По принципу действия измерительного механизма:

- прибор магнитоэлектрической системы. Он основан на действии вращательного момента однородного поля неподвижного, постоянного магнита на контур с током. Угол отклонения указателя пропорционален току, протекающему через рамку. Приборы такой системы применяются в качестве вольтметров и амперметров постоянного тока.

-

прибор электромагнитной системы. Основан на взаимодействии магнитного поля и тока, протекающего по обмотке неподвижной катушке с подвижным сердечником. Угол отклонения стрелки пропорционален квадрату силы тока, протекающего через катушку. Приборы этой системы могут применяться для измерения и переменного и постоянного тока.

• прибор электродинамической системы. В таких приборах взаимодействуют токи, протекающие по двум катушкам, подвижной и неподвижной. Угол отклонения указателя прибора пропорционален произведению токов.

Все приведенные выше обозначения можно увидеть на передней панели электроизмерительного пробора. Кроме них встречаются значки, обозначающие основные характеристики прибора:

или

- горизонтальное рабочее положение прибора.

или

- вертикальное рабочее положение прибора.

- под углом к горизонту.

- прибор содержит экран

- прибор содержит выпрямитель

- пробойное напряжение корпуса

- прибор рассчитан на работу с постоянным током

- прибор рассчитан на работу с переменным током

- прибор рассчитан на работу с постоянным и

переменным током.

Маркировка.

Электроизмерительные приборы исключительно раз­нообразны по назначению, конструктивному оформлению, принципу действия и техническим характери­стикам.

Внешний вид шкалы с нанесенными условными обозначениями согласно требованиям ГОСТа показан на рис. 0.1. Условные обозначе­ния характеризуют прибор как электромагнитный типа ЭЗЗО на 10 А, класса точности 1,5, пригодный для переменного и постоянного тока на номинальную частоту 45—100 Гц и расширенную частоту до 300 Гц, рассчитан для работы в вертикальном положении, изоляция прибора испытана напряжением 2 кВ: амперметр изготовлен заводом ЗИП в 1971 году по ГОСТ 8711—60 и выпущен под № 00000. Таким образом, по условным обозначениям можно получить полное представ­ление об основных технических характеристиках прибора.

При работе с электроизмерительными приборами необходимо знать их чувствительность и цену деления.

Чувствительностью (S) называется отношение углового или линейного перемещения указателя прибора d к вызвавшему это перемещение изменению измеряемой величины d.

.

Цена деления (С) это значение измеряемой величины, которое вызывает отклонение указателя на одно деление.

Точность прибора (класс точности) определяют как отношение абсолютной ошибки к предельному значению измеренной величины.

.

1

1

Класс точности обозначают: 1 , , .

Класс точности прибора означает, что основная приведенная погрешность в рабочем диапазоне шкалы, выраженная в процентах, не превышает в процентах значения, соответствующего классу точности прибора.

По точности измерения электроизмерительные приборы делятся на 8 классов точности: а) 0.05 б)0.1 в) 0.2 г) 0.5 д) 1 е) 1.5 ж) 2.5 з) 4

Класс точности прибора можно обнаружить на передней панели прибора.

Абсолютной погрешностью ΔU называется произведение предельного значения U_пред измеряемой величины на класс точности прибора γ.

.

Относительной погрешностью называется отношение абсолютной погрешности к результату.

.

Пример.

Многопредельный вольтметр, шкала которого имеет 75 делений (), рассчитан на измерение напряжения в пределах ():

1) 0÷3В 2) 0÷30В 3) 0÷300В.

Пусть при измерении двух различных напряжений стрелка отклонилась:

1. на одно деление (); 2) на 60 делений ().

Определить: а) чувствительность и цену деления;

б) абсолютную и относительную погрешность для предела 0÷300В ()

а) 0÷3В ().

Аналогично: 0÷30В С= 0,4 В/дел, S= 2,5 дел/B

0÷300В С= 4 В/дел, S= 0,25 дел/B

б) , , ,

U₁=C^. d₁= 4^.1=4 B. U₂=C^. d₂=240 B.

( U= 3B, E_U1=75%, E_U2=1,25%)

Т.о. точность измерения тем выше, чем ближе значение измеряемой величины к пределу измерения прибора. Абсолютную погрешность можно уменьшить, переключив прибор на более низкий предел измерения.

Начинать измерения следует с наивысших пределов измерения прибора!