Описание установки

Рис.12.5

На лабораторной установке находятся (показаны схематически) следующие приборы: миллиамперметр М903 на ток 5 мА с ценой деления 0,1 мА и имеющий 50 делений, используемый в качестве гальванометра G, магазины сопротивлений R₁ и R₃ типа Р33, переменный резистор R₂ на 10 Ом со ступенчатым регулированием через 1 Ом, вольтамперметр М2051, используемый в качестве вольтметра, вольтамперметр М2044, используемый в качестве миллиамперметра (рис. 12.5).

Чтобы ток гальванометра не был большим, сопротивление R₂ должно быть малым, а сопротивление R₃ – максимальным.

Блок питания (БП) служит для питания лабораторной установки напряжением 6 – 9 В, который подключается к схеме с помощью тумблера Вк.

Порядок выполнения работы

Упражнение 1. Определение технических характеристик гальванометра.

1. Подготовить приборы к работе. Для этого поставить R₁ = 0, R₂ = 10 Ом, R₃ – максимальное сопротивление (все декады в положении «9»), ручку переменного резистора R повернуть против часовой стрелки до упора (минимум снимаемого с него напряжения).

2. Собрать электрическую цепь (рис.12.4), не включая пока источник питания. На вольтамперметре необходимо установить левый переключатель в положение X1, правый – 7,5 В.

3. Дать проверить схему преподавателю или лаборанту и после разрешения, установив напряжение на блоке питания 6, 7,5 или 9В (задается преподавателем), включить питание.

4. Ручкой потенциометра R установить по вольтметру напряжение 4 В. Оно должно поддерживаться на этом уровне во время измерений с помощью потенциометра R.

5. Уменьшить сопротивление R₃ (начиная с большой декады магазина), пока стрелка гальванометра не отклонится на всю шкалу (до деления N₁ = 50 делений). Значения N₁ и R₃ следует записать в таблицу 12.1.

6. Подобрать сопротивление на магазине R₁ так, чтобы стрелка гальванометра последовательно установилась на делениях N₂₁ = 45, N₂₂ = 40, N₂₃ = 35. Значения N_2i и R_1i записать в таблицу.

7. По формуле (12.23) вычислить R_Г для каждого измерения, вычислить среднее значение <R_Г>, используя среднее значение сопротивления гальванометра по формулам (12.24) и (12.25) вычислить C_I и C_U. Результаты вычислений занести в табл. 12.1.

8. Сравнить рассчитанное значение C_I с ценой деления прибора, определить относительную погрешность по формуле

Таблица 12.1 U = В, N₁ = 50 дел., R₃ = Ом.

№ изм	N2i, дел.	R1i, Ом	RГi, Ом	<RГ>, Ом	CI, А/дел	CU, В/дел
1	45
2	40
3	35

Упражнение 2. Работа гальванометра в режиме вольтметра.

1. Рассчитать величину сопротивления добавочного резистора по формулам (12.13) и (12.12) для указанного преподавателем предела измеряемого напряжения U₀ (от 4 до 9 В). Максимальное напряжение U, измеряемое прибором без дополнительного резистора, определяется по найденной выше цене деления C_U,

U = C_UN₁.

2. Собрать цепь (рис. 12.6). Роль добавочного резистора R_Д выполняет магазин сопротивлений R₁.

3. Дать проверить схему лаборанту или преподавателю.

4. Набрать на магазине R₁ рассчитанную величину R_Д.

Дальнейшие действия будут проверкой правильности расчетов, а также градуировкой нового вольтметра по контрольному V.

5. Поворачивая движок потенциометра R так, чтобы увеличивалось напряжение на вольтметрах, вывести стрелку гальванометра на наибольшее оцифрованное деление шкалы. Если сопротивление добавочного резистора рассчитано правильно, то контрольный вольтметр должен показывать заданное напряжение U₀. Если это условие не соблюдается, то нужно подобрать на магазине R₁ такую величину сопротивления, чтобы оно выполнялось.

6. Установив теперь на R₁ верное значение R_Д, снять градуировочный график изготовленного таким образом вольтметра. Для этого установить стрелку гальванометра на каждое оцифрованное деление с помощью потенциометра R и одновременно снять отсчеты по контрольному вольтметру. Данные измерений занести в табл. 12.2, и по ним построить график, на котором по оси абсцисс отложить показания гальванометра, по оси ординат – показания контрольного вольтметра.

Таблица 12.2 U₀ = В, R_Драсч = Ом, R_Дэксп = Ом

№ дел	50	40	30	20	10	0
UКОНТР, В

Упражнение 2. Работа гальванометра в режиме амперметра.

1. Рассчитать сопротивление шунта для указанного преподавателем предела I₀ (10,15,20,25,30,35,50,100 мА). Коэффициент расширения пределов n = I₀/I, где I = 5 мА – ток полного отклонения гальванометра.

2. Перед сборкой цепи поставить реостат R на максимальное сопротивление, а переменный резистор R₂ полностью вывести (сопротивление шунта минимально). Переключатели вольтамперметра установить в положения, чтобы предел измерений соответствовал выбранному току по возможности с небольшим запасом, например, если задан ток 20 мА, то устанавливаем 7,5 мА и X4, что соответствует максимальному току 30 мА.

Собрать электрическую цепь (рис.12.7).

3. Дать проверить схему лаборанту или преподавателю, и после разрешения подключить источник питания.

4. Установить на R₂ рассчитанную величину шунта R_Ш или ближайшее к ней значение сопротивления.

5. Регулируя ток в цепи реостатом R, установить стрелку гальванометра на наибольшее деление шкалы. Если шунт рассчитан и подобран правильно, то показания контрольного миллиамперметра будут совпадать с заданным предельным значением I₀ или отличаться от него незначительно.

6. Не изменяя величины шунта, отградуировать гальванометр. Уменьшая ток реостатом R, установить стрелку гальванометра на каждое оцифрованное деление и записать при этом показания контрольного миллиамперметра.

7. Данные измерений занести в табл. 12.3, и по ним построить градуировочный график, на котором по оси абсцисс отложить показания гальванометра, по оси ординат – показания контрольного миллиамперметра.

Таблица 12.2 I₀ = мА, R_Ш = Ом.

№ дел	50	40	30	20	10	0
UКОНТР, В

Сделать выводы по результатам проделанной работы.

88