Порядок выполнения работы
1. Изучите электроизмерительные приборы, используемые в этой работе. Данные о них занесите в таблицу 1 рабочей тетради.
2. Для определения сопротивления миллиамперметра соберите цепь по схеме рис. 24.2.
3. Замкните ключ
К1.
При помощи магазина сопротивлений М
и ползунка Д
добейтесь такого режима в цепи, чтобы
при замыкании ключа К2
ток через гальванометр обращался в
ноль. Погрешность в определении
сопротивления миллиамперметра будет
наименьшей, когда
1
=
2.
Поэтому, поставив ползунок Д
посередине реостата АС,
необходимо добиться равенства нулю
тока в гальванометре подбором сопротивления
Rм
на магазине М.
Найдите R
по формуле (9).
4. По заданному преподавателем значению к рассчитайте сопротивление шунта Rш для миллиамперметра по формуле (3).
5. По формуле (4)
рассчитайте длину проволоки для
изготовления шунта; площадь сечения
проволоки S
и ее удельное сопротивление
известны. Результаты измерений и расчетов
занесите в таблицы 2 и 3 рабочей тетради.
6. Отрежьте проволоку
длиной (
+
2) см, зачистьте
концы (по 1 см) и присоедините к клеммам
миллиамперметра.
7. Проградуируйте
миллиамперметр. Для этого необходимо
собрать цепь по схеме рис.24.3, где Аэт
– эталонный амперметр, mA
– миллиамперметр, параллельно которому
присоединен шунт Rш,
r
– реостат, К
– ключ,
– источник постоянного тока.
Рис. 24.3
8. Замкните ключ К и при помощи реостата r плавно меняйте ток в цепи, замеряя при этом значения тока в амперах по эталонному амперметру и соответствующие им показания миллиамперметра в делениях шкалы. Снимите таким образом пять – семь показаний и результаты этих измерений занесите в таблицу 4 рабочей тетради.
9. По данным таблицы постройте график, на котором по оси абсцисс отложите ImA, а по оси ординат Iэт (рис. 24.4 ).
Рис. 24.4
Взяв на этом графике любую точку А, определите цену деления зашунтированного прибора по формуле
(10)
10. Зная число делений шкалы миллиамперметра n, найдите Imax.эксп – предел шкалы зашунтированного прибора
(11)
11. Найдите кэксп,
т.е. во сколько раз предел шкалы
зашунтированного прибора больше
предела измерения самого миллиамперметра,
по формуле
(12)
Сравните
со значением к,
заданным преподавателем.
12. Найдите ошибку по формуле
(13)
13. Результаты расчетов занесите в таблицу 5.
14. Сделайте выводы по результатам работы. Лабораторная работа №26 Измерение емкостей методом мостиковой схемы и расчет емкостных сопротивлений в цепях переменного тока
Емкость конденсатора равна отношению заряда одной из обкладок к разности потенциалов между ними.
(1)
Емкость является характеристикой конденсатора, зависящей от его формы, размеров и диэлектрической проницаемости среды.
Конденсатор,
включенный в цепь переменного тока,
создает емкостное сопротивление
, (2)
где
- циклическая частота:
.
П
(3)
(4)
Основным методом измерения емкостей является метод мостиковой схемы (рис.26.1)
Схема (рис. 26.1) состоит из четырех сопротивлений: R1 и R2 – сопротивления двух участков реостата, Z и Z0 емкостные сопротивления. Между точками С и Д включен измерительный прибор. По реостату перемещается подвижный контакт Д, делящий его на две части длиной l1 и l2 .
Передвижением движка реостата добиваются равенства потенциалов в точках С и Д, то есть отсутствия тока в ветви СД (в этом случае измерительный прибор покажет нулевое значение).
При этом через сопротивления Z и Z0 будет идти один и тот же ток I1, а через сопротивления R1 и R2 один и тот же ток I2. Кроме того, равны падения напряжения на участках АС и АД и на участках ВС и ВД. Поэтому можно записать :
Заменяя
напряжения по закону Ома, получаем:
(5)
(6)
Разделив
(5) на (6), находим:
и
(7)
Уравнение (7) является условием равновесия моста переменного тока.
Сопротивления плеч реостата R1 и R2 пропорциональны длинам плеч l1 и l2. Равенство (7) можно записать в виде:
(8)
Измеряя l1 и l2 при заданном сопротивлении Z0, можно определить сопротивление Z.
В
лабораторной работе в плечах Z0
и
Z
будут находиться ёмкости С0
и
Сх.
Тогда, подставив в формулу (8)
и
,
получим
. (9)