- •Электричество и магнетизм практикум по физике
- •Устройство и принцип действия электроизмерительных приборов
- •1. Основные электроизмерительные приборы
- •2. Классификация приборов по принципу действия
- •3. Чувствительность и цена деления электроизмерительного прибора
- •4. Расширение пределов измерений приборов
- •Элементы теории погрешностей при электрических измерениях
- •1. Погрешности приборов
- •2. Оценка погрешностей электрических измерений
- •3. Определение ошибок косвенного измерения физической величины
- •4. Определение наиболее выгодных условий измерения
- •5. Проведение физических измерений и оформление полученных результатов
- •6. Запись экспериментальных результатов
- •Лабораторная работа № 1 измерение сопротивлений мостиком уитстона
- •1. Метод вольтметра и амперметра.
- •2. Метод омметра.
- •3. Мостовой метод или метод мостика постоянного тока (мостик Уитстона).
- •Устройство и принцип действия мостика Уитстона
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Погрешность измерений
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки и проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчёта
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 определение эдс методом компенсации
- •Теория метода
- •Метод компенсации и описание установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 изучение электростатического поля
- •Теория метода
- •Методика исследования
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности.
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 5 измерение электрической емкости мостиком сотти
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 изучение гальванометра
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 8 изучение законов кирхгофа
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •1. Определение эдс источников тока участков цепи
- •2. Проверка первого закона Кирхгофа
- •3. Проверка второго закона Кирхгофа
- •Погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 исследование зависимости электрического сопротивления металла от температуры
- •Теория метода
- •Описание установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •1. Измерение электрической постоянной.
- •2. Измерение относительной диэлектрической проницаемости диэлектриков.
- •Погрешность измерений
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 определение напряженности земного магнитного поля с помощью тангенсгальванометра
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов и погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 исследование индуктивности соленоида
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 13 изучение эффекта холла
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 15 изучение электромагнитной индукции
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 16 исследование резонанса в колебательном контуре
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 17 определение длины электромагнитной волны с помощью измерительной линии лехера
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 19 исследование энергетического режима цепи синусоидального тока
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 20 определение точки кюри ферромагнетика
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Исследование намагничивания ферромагнетика
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов Первый вариант
- •Второй вариант
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •394000, Воронеж, пр. Революции, 19
Метод компенсации и описание установки
Метод компенсации заключается в том, что величина неизвестной ЭДС сравнивается, с величиной известной ЭДС, образцового (эталонного) источника. Величина ЭДС образцового, эталонного источника должна оставаться постоянной в течение срока эксплуатации. Эталоном ЭДС служит так называемый нормальный гальванический элемент с электродами из ртути и сплава ртути с кадмием, погруженными в сульфатный электролит. Его ЭДС равна 1,0186 В при 20о С, слабо зависит от температуры и сохраняется неизменной десятки лет, потому что при измерениях от нормального элемента берут слабые токи 0,1... 0,01 мкА. В последнее время на смену нормальным элементам пришли специальные стабилизированные электронные источники эталонного напряжения.
Главной частью компенсационной схемы является потенциометр (делитель напряжения), с помощью которого можно получить любое напряжение в пределах от нуля до напряжения, поданного на потенциометр. В данной работе потенциометром служит реостатный реохорд ОА (рис. 1), к концам которого подведено напряжение от источника питания ИП, создающего в реохорде рабочий ток. Вдоль реохор да изменение напряжения равномерное от нуля в точке 0 до некоторого значения в точке А (рис. 2).
Если источник с эталонного ЭДС или исследуемой ЭДС E включить (соблюдая полярность) между точкой О и скользящим контактом В, то при перемещении скользящего контакта вдоль реохорда можно найти такие его положения Во или В, при которых потенциалы положительных полюсов источников или E будут такими же, как потенциалы точек В0 или В на реохорде. В этом случае ток, текущий через гальванометр G станет равным нулю, так как произойдет компенсация ЭДС или падением напряжения на участке l0 или l реохорда.
По реохорду от источника питания идет рабочий ток I. Условия компенсации - равенства , или , где R0 и R - сопротивления участков реохорда длиной l0 и l. Так как сопротивления участков однородного реохорда прямо пропорциональны их длинам, то . Расчетная формула метода компенсации:
.
Цепь установки собирают согласно рис. 1. Напряжение от источника питания подают на реохорд.
Одну из трех неизвестных ЭДС одну из двух эталонных ЭДС подключают к шести полюсному переключателю, позволяющему включать в цепь или , или . При монтаже цепи необходимо строго соблюдать полярность подключения.
Проведение измерений и обработка результатов
Сначала включают шести полюсным переключателем первую образцовую ЭДС , находят такое положение скользящего контакта, при котором ток в гальванометре обращается в нуль и записывают . Потом переключателем подсоединяют первую неизвестную ЭДС , осуществляют компенсацию и записывают . По расчетной формуле вычисляют - величину ЭДС, измеренную с помощью эталонной ЭДС . Затем вместо подсоединяют вторую известную ЭДС и записывают . Переключают шести полюсный переключатель на первую неизвестную ЭДС - осуществляют компенсацию и записывают . По расчетной формуле вычисляют - величину ЭДС измеренную с помощью эталонной ЭДС .
Таким же способом исследуют две другие неизвестные ЭДС. Процесс каждой компенсации рекомендуется повторять два - три раза, чтобы надежнее определять положение скользящего контакта.
Результаты всех измерений записывают в таблицу. Значения неизвестной ЭДС, полученные с помощью и должны быть близки, их отличие не должно выходить за рамки, определяемые погрешностью измерений. Другими словами, интервалы и должны частично перекрываться (рис. 3). То же относится и к и . Погрешности измерений вычисляют по формуле:
.
Эталонные ЭДС в работе заданы с погрешностью 0,05 В. Погрешности и составляют одно - два малых деления реохорда.
Желательно на каждом рисунке указать процент перекрытия интервалов и принять во внимание, что данная учебная установка не обеспечивает высокой точности измерения, а предназначена только для ознакомления с идеей метода компенсации.