МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА «ФИЗИКА»

Определение цены деления электроизмерительного прибора

Методические указания к фронтальной лабораторной работе

(раздел «Электричество»)

Ростов-на-Дону, 2013

УДК 530.1

Составители: доц. Т.В. Шкиль,

доц. И.В. Мардасова,

доц. Н. В. Пруцакова.

Определение цены деления электроизмерительного прибора: метод. указания. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2013. – 12 с.

Методические указания содержат краткое описание рабочей установки и методики определения цены деления исследуемого прибора.

Предназначены для студентов инженерных специальностей всех форм обучения в лабораторном практикуме по физике (раздел «Электричество»).

Печатается по решению методической комиссии факультета «Нанотехнологии и композиционные материалы»

Рецензент проф. Г.Ф. Лемешко.

Редактор Т.В. Колесникова

________________________________________________________

В печать 24.02.2013.

Объем 0,75 усл.п.л. Офсет. Формат 60x84/16.

Бумага тип №3. Заказ № Тираж 100 экз. Цена свободная

________________________________________________________

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия:

344000, г. Ростов-на-Дону, пл.гагарина, 1.

Определение цены деления электроизмерительного прибора

Цель работы: определение цены деления исследуемого электроизмерительного прибора.

Оборудование: исследуемый прибор, эталонные вольтметр и миллиамперметр, реостат, источник тока, соединительные провода.

Теоретическая часть

Все электроизмерительные приборы классифицируют по следующим общим признакам: по принципу действия (магнитоэлектрические, электромагнитные и др.); по роду измеряемой величины (амперметры, вольтметры и др.); по классу точности.

На шкалу прибора наносятся символы, указывающие: принцип действия прибора; род тока; положение прибора на лабораторном столе; пробивное напряжение изоляции; класс точности прибора (см. приложение).

Электроизмерительные приборы состоят из подвижной и неподвижной частей. При прохождении электрического тока вращающий момент подвижной части уравновешивается упругим моментом пружины или какого-либо другого устройства. При этом стрелка прибора фиксирует угол поворота подвижной части. Трение в деталях прибора или другие помехи влияют на показания, внося соответствующие погрешности.

Для скорейшего успокоения подвижной части прибора применяются специальные тормозящие устройства – демпферы, встроенные в прибор.

Принцип действия приборовмагнитоэлектрической системы (рис.1) основан на действии магнитного поля постоянного магнита на рамку с током. В воздушном зазоре между полюсными наконечниками магнитаи цилиндрическим сердечником1 из магнитомягкого материала создается радиальное магнитное поле. В этот зазор помещается рамка (катушка) 2 из тонкого изолированного медного провода, намотанного на легкий бумажный или алюминиевый каркас прямоугольной формы. Рамка может поворачиваться вместе с осью ОО’ и стрелкой 4 вокруг сердечника 1. Измеряемый ток подводится к рамке через две упругие спиральные пружины3, создающие противодействующий момент и возвращающие стрелку 4 в исходное положение, когда ток становится равным нулю.

Угол поворота рамки линейно растет с увеличением силы тока, т.е. шкала прибора равномерная. При изменении направления тока рамка будет поворачиваться в обратную сторону, поэтому прибор пригоден только для измерений в цепях постоянного тока.

Приборы магнитоэлектрической системы применяются в качестве амперметров и вольтметров постоянного тока как при технических измерениях, так и при контрольных лабораторных измерениях, поскольку дают большую точность и являются экономичными в смысле потребления энергии.

Принцип действия приборов электромагнитной системы (рис. 2) основан на взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки 1, обтекаемой измеряемым током , с подвижным ферромагнитным сердечником2, эксцентрично укрепленным на оси.

Противодействующий момент создается спиральной пружиной3. Стрелка 5 жестко укреплена на оси и вместе со шкалой 6 образует отсчетное устройство прибора. Успокоение подвижной части механизма осуществляется воздушным успокоителем 4.

Катушка с током представляет собой электромагнит, поэтому при пропускании через нее тока ферромагнитный сердечник втягивается в катушку, поворачиваясь при этом вокруг оси.

Согласно теории, между углом поворота стрелки прибора и силой тока в нем существует квадратичная зависимость, т.е. шкала прибора неравномерная (квадратичная), прибор не реагирует на направление тока, давая всегда отклонение в одну сторону. Следовательно, им можно измерять постоянные и переменные токи (градуировка шкалы при этом может быть разная).

Эти приборы получили широкое применение в качестве щитовых приборов переменного тока промышленной частоты, поскольку просты по конструкции и недороги, однако имеют меньшую точность измерения по сравнению с приборами других систем.

Амперметр– прибор для измерения силы тока. Поскольку сила тока при последовательном соединении одинакова на всех участках цепи, амперметр включают последовательно тому участку, на котором измеряют силу тока (рис. 3). Чтобы включение амперметра заметно не влияло на величину тока, сопротивление амперметра делают очень малым.

Вольтметр – прибор для измерения напряжения на данном участке цепи. Поскольку напряжение одинаково на параллельных участках цепи, вольтметр подключают параллельно тому участку АВ, на котором измеряют напряжение (рис. 4).

Для того чтобы включение вольтметра существенно не изменило силу тока на данном участке, сопротивление вольтметра должно быть во много раз больше сопротивления этого участка цепи. Поэтому вольтметр отличается от амперметра наличием очень большого по сравнению с амперметром внутреннего сопротивления.

В лабораторной практике часто используются реостаты со скользящим контактом.

Реостатпредставляет собой проводник, намотанный на фарфоровый или шиферный цилиндр. По проволоке скользит движок С (контакт), дающий возможность включить в цепь большее или меньшее сопротивление. Если реостат включается в цепь с целью изменить величину тока (рис.5,а), то при передвижении движка С от А к В сопротивление, вводимое в цепь, будет возрастать, а ток уменьшаться.

Иногда возникает необходимость подключить к нагрузке только часть напряжения, даваемого источником э.д.с. В этом случае реостат включается в цепь с целью деления напряжения (как потенциометр) (рис.5,б). Если движок С перемещать от А до В, то сопротивление участка АС будет возрастать, и разность потенциалов (напряжение) между точками А и С увеличится.