Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

физика все лабы / 201 / Лабораторная по физике №201 1

.doc
Скачиваний:
227
Добавлен:
30.03.2016
Размер:
274.43 Кб
Скачать

Министерство Путей Сообщения Российской Федерации

Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения

Кафедра физики. Лаборатория электрофизики.

Лабораторная работа № 201/1

Изучение вольтметра магнитоэлектрической системы

Выполнил: студент группы КИБ-208 Брылин Игорь Андреевич

Проверил:

Денисов Александр Владимирович

Цель работы: изучение вольтметра магнитоэлектрической системы.

Краткое теоретическое обоснование: вольтметр состоит из чувствительного прибора МЭС и добавочного сопротивления (R), включенного последовательно. Прибор МЭС, из которого в работе предлагается сделать вольтметр, смонтирован на отдельной панели. Схема включений приведена на рисунке 1.

Прибор подпаян к клеммам 1, 2. Добавочное сопротивление R нужно подключить к клеммам 2, 3. Клеммами вольтметра, который при этом получится, будут 1 и 3.

Основными характеристиками прибора МЭС являются максимальное значение тока I0 и внутреннее сопротивление прибора r. Обе характеристики приводятся на шкале прибора, например, I0 = 100 мкА, r = 750 Ом.

П

рис1

роизведение I0 · r = U0 определяет максимальное значение напряжения, которое может быть измерено данным прибором МЭС. Для приведенных значений I0 и r получим: U0 = 7,5·10–2 В. Диапазон измеряемых напряжений можно существенно расширить, включая последователь с прибором добавочное сопротивление R, как показано на рисунке 1. Определим величину R.

Предположим, что данным прибором нужно измерить напряжение U, которое в n раз больше, чем U0:

. (1)

Измеряемое напряжение U распределяется между последовательно включенными приборам МЭС и R следующим образом:

U = U0 + I0 · R (2)

Решим уравнение (2) относительно R:

Учитывая, что , получим:

R = r (n – 1) (3)

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

I часть – расширение пределов измерения и градуировка вольтметра.

Расширение пределов измерения.

  1. Со шкалы прибора МЭС, смонтированного на панели (см. рис. 1), описать значение предельного тока I0 и сопротивления r. По формуле I0 · r = U0 найти предельное напряжение U0.

  2. Поскольку U0 мало, надо расширить пределы измерения прибора до значения U, заданного преподавателем. Для этого следует вычислить добавочное сопротивление R, используя формулы (1) и (3).

  3. Установить на магазине сопротивлений R, магазин подключить к клеммам 2, 3 панели с прибором МЭС. Клеммы 1, 3 получившегося вольтметра подключить к клеммам 2, 4 установки параллельно смонтированному в ней вольтметру V (см. рис. 2).

рис. 2

Показать схему преподавателю или лаборанту.

Градуировка вольтметра.

  1. Включить выпрямитель в сеть (~ 220 В), перевести К1 в верхнее положение и, вращая ручку потенциометра П1, установить максимальное значение напряжения по вольтметру установки V или по изучаемому вольтметру.

Записать в таблицу 1 показания вольтметра установки и исследуемого прибора (U и α соответственно). Найти цену деления второго прибора .

  1. Диапазон напряжения разбить на 10-12 интервалов и снять зависимость U(α). Результаты измерений и вычисленные значения цены деления AU занести в таблицу 1.

Построить градуировочный график U(α).

  1. Вычислить среднее значение цены деления и погрешность цены деления .

I0 = А, r = Ом, U0 = B, U = B Таблица 1

U

α, дел

AU = U/ α,В/дел.

∆AU, В/дел.

(∆AU)2, В2/(дел.)2

дел.

В

II часть – определение сопротивления вольтметра и оценка погрешности измерений напряжения.

Определение сопротивления (rV) вольтметра установки.

Для этого изучаемый вольтметр нужно включить последовательно с вольтметром V установки, изображенной на рисунке 2. Цена деления AU и внутреннее сопротивление (r+R) изучаемого вольтметра известны. При последовательном соединении вольтметров через них проходит один и тот же ток. Выразим значение тока через напряжения и сопротивления вольтметров.

Т

(4)

ок через вольтметр V: ,

ток через изучаемый вольтметр:

где U – напряжение, измеряемое вольтметром установки V

U1 – напряжение, измеряемое изучаемым вольтметром.

Приравнивая значения токов (4), получим формулу для сопротивления rV вольтметра V установки:

. (5)

  1. Разомкнуть перемычку К2 установки (см. рисунок 2). К клеммам 6, 7 подключить изучаемый вольтметр последовательно с вольтметром установки V. Переключателем шкал прибора установить диапазон измерения U = 5 В, записать это значение в таблицу 2.

  2. С помощью сопротивления П1 установить 5-10 значений напряжения. Показания U вольтметра установки и соответствующие им показания α изучаемого вольтметра занести в таблицу 2. Используя значения цены деления изучаемого вольтметра (или градуировочный график U(α))? измеренным значениям α сопоставить напряжения U1.

  3. Повторить измерения по п.2 на втором пределе вольтметра установки V (например, U=10 В). Значение диапазона вольтметра V и результаты измерений U и α занести в таблицу 3, которая аналогична таблице 2. Закончив измерения, замкнуть клеммы 6, 7 установки перемычкой К2 (см. рис.2).

U = В Таблица 2

U, B

α, дел.

U1 = AU · α, В

rV, Ом

∆rV, Ом

(∆rV)2, Ом2

U, B

α, дел.

U1 = AU · α, В

rV, Ом

∆rV, Ом

(∆rV)2, Ом2

U = В Таблица 3

4

Соседние файлы в папке 201