СМОЛЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
_________________________________________________
Кафедра методики обучения математике, физике
и информатике.
Лабораторная работа
«Электроизмерительные приборы»
(Рабочая тетрадь)
Смоленск 2009
Методические указания по подготовке к лабораторной работе.
Изучите содержание лабораторной работы.
Рассмотрите приборы, с которыми будете работать.
Познакомьтесь с содержанием паспортов приборов: амперметра и вольтметра с гальванометрами (демонстрационными).
Изучите теоретический материал по школьным и вузовским учебникам, необходимый для выполнения лабораторной работы.
А. Принцип работы приборов магнитоэлектрической системы
Б. Движение рамки с током в магнитном поле.
В. Расчет шунтов.
Г. Расчет добавочных сопротивлений.
Д. Явление электромагнимтной индукции.
Е. Принцип действия термопары.
Ж. Фотоэлементы.
Во время подготовки к работе особое внимание обратите на правила по технике безопасности (Т.Б.), необходимые при выполнении лабораторной работы.
Цель работы: 1. Изучить устройство и назначение школьного демонстрационного амперметра и вольтметра.
2. Научиться использовать эти приборы в разных
электрических цепях.
.
Теоретическая часть работы.
В
данной работе изучается гальванометр.Гальванометр
- прибор для изучения малых токов. В
приборах применена магнитоэлектрическая
система с выпрямляющим устройством,
как наиболее точная и стабильная.
Магнитная система состоит из магнита
(М), планок (П), полюсных наконечников
(Н) и сердечника (С). Подвижная часть
механизма прибора состоит из рамки (Р),
с двумя полуосями и жестко соединенной
стрелкой (Ст). Концы обмотки прикреплены
к специальным скобочкам. К отогнутым
язычкам этих скобочек припаяны две
спиральные бронзовые пружинки (Пр),
служащие для токопровода и для возвращения
рамки в нормальное положение.
В принципе действия гальванометра используется явление взаимодействия катушки с током и магнита. Проходящий по рамке постоянный ток, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита, создает пару сил, действующих на рамку. Под действием вращающего момента рамка поворачивается на некоторый угол, при котором вращающий момент уравновешивается противодействующим моментом, созданным пружинами (т.к. противодействующий момент пропорционален углу закручивания пружин, т.е. чем больше ток, тем больше угол поворота подвижной части). По углу поворота определяют величину тока или функционально связанную с ним другую измеряемую величину. Приборы снабжены успокоителями – приспособлениями для уменьшения времени колебания подвижной части относительно положения равновесия.
Магнитоэлектрические приборы, отличаясь большой точностью, пригодны только для измерения силы и напряжения постоянного тока.
Для использования этой системы при измерении переменных токов необходимо их выпрямить. В демонстрационных вольтметре и амперметре это выпрямление переменных токов производиться полупроводниковым выпрямителем по однополупериодной схеме.
Выпрямитель закреплен в нижней части футляра. Доступ к нему открывается, если снять дно (металлическую пластину) футляра, которое прикреплено к нижней части футляра четырьмя винтами.
Прямое сопротивление не остается постоянным, и при уменьшении подводимого напряжения меняется (увеличивается). Вследствие этого шкалы приборов с полупроводниковыми выпрямителями имеют неравномерные деления. В начале шкалы деления располагаются более близко друг к другу. Точность измерения в начале шкалы сильно ухудшается. Над первым рабочим делением ставится точка.
На передней панели корпуса имеется 5 клемм. 3 клеммы одного цвета, две другие (нижние) другого цвета. Между нижними клеммами написано: «Гальванометр».
У гальванометра имеется 3 шкалы, которые прикреплены к пластмассовым планкам. На планках сверху имеются обозначения «~», «-», «Г», соответствующие назначениям шкал. Так, у планки со шкалой, предназначенной для установки при измерении переменного тока, имеется обозначение «~», у шкалы гальванометра – обозначение «г», а у шкалы постоянного тока – обозначение «-».
Задняя сторона футляров также застеклена. Это позволяет вам следить за расположением стрелки во время проведения опытов
На задней стенке футляра расположена головка корректора, вращая которую устанавливают стрелку прибора в исходное нулевое положение.
В нижней задней части футляра имеется выдвижной ящик, предназначенный для хранения шунтов или добавочных сопротивлений.
С обратной стороны прибора, на шкале нанесены 10 делений. Начало и конец делений соответствуют началам и концам рабочих шкал. Эти деления предназначены для определения относительного положение стрелки, а также для контроля за работой при проведении демонстраций учителем.
Демонстрационный амперметр в режиме гальванометра.
Демонстрационный амперметр будет работать в качестве гальванометра, чувствительного к току, если внешнюю электрическую цепь подключить к нижним зажимам с надписью «Гальванометр». Необходимо взять соответствующую шкалу (с обозначением «Г»).
На шкале с обозначением «Г» амперметра нанесены его технические данные: сопротивление 385 Ом, цена деления С = 4*10-5 А. Шкала гальванометра имеет по 5 делений в каждую сторону от нуля. При силе тока 0,2 мА стрелка гальванометра отклоняется на всю шкалу от 0 до последнего (пятого) деления. Иначе говоря, прибор не годен для измерения токов более 0,2 мА. Стрелка выйдет за пределы шкалы и отсчет будет сделать невозможно, а при токах значительно превышающих 0,2 мА, обмотка рамки перегорает.