Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Физика_лабораторный_практикум.doc
Скачиваний:
30
Добавлен:
03.11.2018
Размер:
8.67 Mб
Скачать

Приборы электродинамической системы

Принцип действия электродинамических приборов основан на взаимодействии токов, протекающих по двум катушкам, из которых одна подвижная, а другая неподвижная. Схема устройства электродинамического прибора показана на рис. 28. Прибор состоит из неподвижной катушки 1 и подвижной катушки 2, укрепленной на оси О внутри неподвижной. На оси О укреплена стрелка 3, поршень воздушного демпфера 5 и две пружины 4, назначение которых -создавать противодействующий момент и подводить ток в подвижную катушку.

Рис. 28

Угол поворота стрелки а является функцией произведения токов в катушках:

= KI1I2

где К - постоянная прибора;

I1 и I2- силы токов, протекающих по подвижной и неподвижной катушкам.

Приборы электродинамической системы применяются для измерения силы тока, напряжения и мощности в цепях постоянного и переменного токов. Точность и чувствительность таких приборов высоки (особенно для переменного тока).

Их недостатки: неравномерная шкала и чувствительность к влиянию внешних магнитных полей.

Приборы других систем Тепловая система

Принцип действия приборов основан на изменении длины проводника при его нагревании. Эти приборы могут измерять и постоянный, и переменный токи.

Термоэлектрическая система

Принцип действия приборов основан на использовании термоэлектродвижущей силы, возникающей на концах термопары при нагревании места спая измеряемым током. Прибор представляет собой сочетание измерительного механизма магнитоэлектрической системы с термопреобразователем, состоящим из одной или нескольких термопар. Эти приборы находят широкое применение для измерения тока в диапазоне радиочастот.

Электронная система

Принцип действия приборов основан на выпрямлении переменного тока электронной лампой и измерении при помощи измерительного механизма среднего значения выпрямленного тока. Этот прибор представляет собой сочетание измерительного механизма магнитоэлектрической системы с одной или несколькими электронными лампами. Наибольшее применение нашли вольтметры с включением электронной лампы в схему моста постоянного тока (катодные вольтметры). Они применяются в радиотехнических измерениях.

Индукционная система

Принцип действия основан на взаимодействии токов, индуцируемых в подвижной части прибора, с магнитным потоком неподвижного магнита.

Основные приборы, применяемые в физической лаборатории

Амперметр

Измерение величины тока в электрических цепях производится амперметрами, миллиамперметрами и микроамперметрами разных систем. Прибор для измерения силы тока включается в цепь всегда последовательно с потребителем и нагрузкой RН (рис. 29). Чтобы включение амперметра не влияло на величину тока, поступающего к потребителю, сопротивление прибора должно быть как минимум на порядок меньще по сравнению с сопротивлением внешней цепи RН.

Расширение пределов измерения амперметра достигается подключением параллельно его обмотке постоянного сопротивления, называемого шунтом (рис. 30). Сопротивление шунта Rш рассчитывается по формуле:

Rш = (6)

где n= - коэффициент шунтирования, т. е. число, показывающее, во сколько раз увеличивается предел измерения.

Рис. 29 Рис. 30

Таким образом, для расширения предела измерения силы тока данным прибором в n раз необходим шунт с сопротивлением в n - 1 раз меньше внутреннего сопротивления прибора RA.

Многопредельные приборы (с различными пределами измерения силы тока) имеют несколько шунтов, вмонтированных в прибор.

Вольтметр

Измерение напряжения производится вольтметрами, милливольтметрами и киловольтметрами разных систем. Прибор для измерения напряжения подключается всегда параллельно нагрузке RН (рис. 31). Чтобы включение вольтметра не вносило искажений в результаты измерений, его сопротивление должно быть возможно большим. Расширение пределов измерения вольтметров достигается подключением последовательно с обмоткой добавочного сопротивления Rg (рис. 32). Величину добавочного сопротивления определяют по формуле;

Rg = Rv(n-1) (7)

где Rv - сопротивление вольтметра;

n- коэффициент добавочного сопротивления, т. е. число, показывающее, во сколько раз увеличивается предел измерения.

Рис. 31 Рис. 32

Таким образом, для расширения пределов измерения напряжения в nраз необходимо добавочное сопротивление в n - 1 раз больше сопротивления прибора Rv.

Омметр

Этот прибор служит для измерения сопротивления. Индикатором омметра обычно является прибор магнитоэлектрической системы (гальванометр). Принципиальная схема омметра представлена на рис. 33. Отклонение стрелки гальванометра Г однозначно определяется величиной Rx, что позволяет проградуировать шкалу измерения непосредственно в омах.

Омметры, как правило, многопредельные. Питание их - чаще всего от сухих элементов, вмонтированных в корпус прибора. Установка нуля отсчета производится при замкнутом ключе К или замкнутых наконечниках А и Б.

Реостаты, потенциометры и магазины сопротивлений.

Для изменения силы тока в цепи часто применяются реостаты. В зависимости от назначения реостаты имеют различные виды. В лабораторной практике иногда используют ламповые реостаты, состоящие из нескольких ламп, соединенных параллельно или последовательно. Регулирование силы тока происходит за счет включения в цепь определенного числа ламп.

Большое применение получили реостаты со скользящим контактом. Эти реостаты состоят из фарфорового или шиферного цилиндра, на который намотана проволока (проводник), изготовленная из металла с большим удельным сопротивлением. По проводнику может перемещаться контакт (ползунок) d (рис. 34), позволяющий постепенно включать в цепь обмотку. Реостат включается в цепь через клемму , соединенную с ползунком d и клеммы b или с (удобнее подключать через клемму b). Если клеммы b и с соединить с полюсами источника тока (на рис. 34 показано пунктиром), то получим прибор, называемый потенциометром. Перемещая ползунок d, можно получить определенную разность потенциалов в интервале от О до U.

Рис. 34

Набор эталонных сопротивлений, представляющих собой катушки сопротивлений, называется магазином сопротивлений. Каждая катушка состоит из хорошо изолированной проволочной обмотки, изготовленной из манганина или константана. Сопротивление каждой катушки вполне определенно для данной температуры. Катушки набора помещаются в общий корпус. На эбонитовой крышке корпуса укреплены массивные медные пластины NN (рис. 35), сопротивление которых практически считают равным нулю. Концы каждой из катушек RR соединены с двумя соседними пластинами. Конические «штепсели» плотно вставляются в гнезда пластин и служат непосредственным контактом между пластинами.

Когда все «штепсели» вставлены, ток проходит от пластины к пластине без заметного сопротивления. Но если вынуть какой-либо «штепсель» из гнезда, то ток может пройти через соответствующую

катушку.

Многопредельные приборы

Измерительный прибор, который можно переключать для изменения интервалов измеряемой величины, называется многопредельным. Изменение пределов амперметров достигается включением различных шунтов, в случае вольтметров - включением добавочных сопротивлений. Иногда многопредельные приборы снабжаются различными шкалами. Отсчет производится по шкале, соответствующей включению прибора.

Часто многопредельные приборы имеют одну шкалу. Необходимо помнить, что при измерениях такими приборами на различных пределах цена деления шкалы будет различна.

Во избежание порчи многопредельных приборов их включают сначала на наибольший предел. В процессе измерений для точности переходят на тот диапазон, верхний предел которого ближе всего к значению измеряемой величины, но в то же время больше ее.