Контрольные вопросы

1. Какова природа сил поверхностного натяжения?

2. Единицы измерения коэффициента поверхностного натяжения.

3. Энергия поверхностного натяжения.

4. Методы определения коэффициента поверхностного натяжения.

5. Смачивающие и несмачивающие жидкости.

6. Поверхностно-активные вещества.

7. Устройство торсионных весов.

Литература

1. Ливенцев Н.М. Курс физики. – М., 1978. – Т.1, § 13, 14.

2. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. – М.: Высшая школа, 1999. – § 9.7, 9.8.

Лабораторная работа № 9

Знакомство с основными электроизмерительными приборами Основные электроизмерительные приборы

Электрические методы измерений находят очень широкое применение во всех отделах физики. Поэтому надо уже вначале ознакомиться с употреблением основных электрических приборов, к числу которых принято относить гальванометры, амперметры, вольтметры, ваттметры и омметры.

Все электроизмерительные приборы классифицируются по следующим основным признакам:

• по роду измеряемой величины: амперметры, вольтметры, ваттметры, счетчики, омметры и др.;

• по роду тока: приборы постоянного тока, приборы переменного тока и приборы постоянного и переменного тока;

• по принципу действия: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, индукционные, тепловые, электростатические и др.;

• по степени точности: классов 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 4.0.

Классы точности электроизмерительных приборов обозначают числом, указывающим допустимую для данного класса приведенную относительную погрешность (отношение абсолютной погрешности А измерения к некоторому числу А, определяемому ниже приведенными условиями и выраженную в процентах), т.е.

. (1)

Из приведенной относительной погрешности к можно рассчитать абсолютную (приборную) погрешность а рабочего электроизмерительного прибора

, (2)

где А – некоторое число, определяемое в зависимости от типа шкалы прибора следующими условиями:

• для приборов, имеющих одностороннюю шкалу и нуль в начале шкалы, число А в формулах (1) и (2) обозначает предел измерения;

• для приборов с двухсторонней шкалой число А равно сумме пределов измерений по левой и правой частям шкалы;

• для приборов с безнулевой шкалой число А вычисляется как среднее арифметическое из нижнего и верхнего пределов измерений;

• у омметров число А соответствует длине рабочей части шкалы, измеряемой в миллиметрах линейкой.

Если на приборе, например, указан класс точности 0.5, то это означает, что показания прибора отличаются от показания эталона не более чем на 0,5% всей действующей шкалы. Рассмотрим, например, вольтметр класса точности 1.0 со 150-вольтной шкалой, на которой нанесено 100 делений. Абсолютная погрешность этого прибора составляет

U = 0,01150 = 1,5 (В).

Если вольтметр показывает 120 В, то о напряжении мы можем только сказать, что оно лежит в пределах от (120 – 1,5)В = 118,5 В до (120 + 1,5)В = 121,5 В. Кратко это записывают так:

U = (1201,5)В, Е = 1,25 %.

Наиболее распространенные условные обозначения на шкалах электроизмерительных приборов приведены в таблице 1 (кроме приведенных в таблице обозначений на шкале прибора указывается марка завода, заводской номер и год выпуска).

Наиболее часто используются стрелочные электроизмерительные приборы. Значительно реже назначение указателя в приборе выполняет световое пятно («зайчик»). Часто для повышения точности отсчета по шкале под стрелкой-указателем помещают зеркальную полоску вдоль всей шкалы. Это позволяет исключить ошибку параллакса (отсчет производят тогда, когда стрелка и ее изображение в зеркале совмещаются).

Любой электроизмерительный прибор характеризуется чувствительностью.

Величина, численно равная отношению приращения угла поворота подвижной части прибора к приращению измеряемой величины, называется чувствительностью прибора. Если, например, приращение угла d вызвано приращением тока dI, то чувствительность по току

. (3)

Величина, обратная чувствительности С = I/S, называется ценой деления прибора. Цена деления определяет значение элек­трической величины, вызывающей отклонение указателя (стрелки, «зайчика» светового луча и т.д.) на одно деление.

Например, имеем прибор, который может измерять напряжение от 0 до 15 вольт. Шкала этого прибора разделена на 75 делений. Чувствительность этого прибора

.

Цена деления

Шкала прибора служит для производства отсчета измеряемой величины. Цифры возле делений шкалы обозначают либо число делений от ее начала, либо непосредственно значение измеряемой величины. В первом случае для получения значения измеряемой величины в практических единицах нужно определить цену одного деления шкалы прибора С и умножить ее на число отсчитанных делений. При отсчете луч зрения должен быть перпендикулярен шкале, иначе возможна погрешность от параллакса.

Таблица 1

Характеристики приборов и их обозначение

Класс точности (например, 0.5)

Рабочее положение вертикальное горизонтальное наклонное (напр., 60о к горизонтальной поверхности)

Ток, на который рассчитан прибор постоянный переменный постоянный и переменный трехфазный

Напряжение, при котором испытана изоляция прибора (например, 1,5 кВ)

Система прибора магнитоэлектрическая электромагнитная электродинамическая электростатическая детекторная тепловая термоэлектрическая электронная

Защита от внешних полей – экран (цифры указывают категорию защищенности) электростатический электромагнитный

Условия эксплуатации Закрытые отапливаемые помещения Закрытые сухие неотапливаемые помещения Полевые условия морские условия тропический климат