- •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
Содержание отчета
1. Название работы.
2. Цель работы.
3. Устройство и принцип действия электроизмерительного прибора магнитоэлектрической системы (см. рис. 1).
4. Теория двух способов определения внутреннего сопротивления гальванометра.
5. Результаты измерений и расчетов.
6. Оценка погрешностей.
Вопросы допускного контроля
1. В приборах магнитоэлектрической системы измеряемый ток пропускают ...
а) через обмотку электромагнита;
б) через обмотку на подвижной рамке;
в) через неподвижную катушку прибора;
г) через прибор.
2. Вращающий момент, поворачивающий стрелку из нулевого положения, создается ...
а) плоскими спиральными пружинами;
б) за счет рамки в поле магнита;
в) парой сил Ампера, действующих на проводники в обмотке рамки;
г) благодаря тому, что у рамки есть ось вращения.
3. Что такое шунт?
а) шунт - это малое сопротивление, включаемое параллельно амперметру и предназначенное для расширения пределов измерения тока;
б) шунт - это сопротивление, предназначенное для защиты амперметра от перегрузок;
в) шунт - это дополнительное сопротивление;
г) шунт - это переключатель диапазонов измерения силы тока.
Контрольные вопросы
1. В чем заключаются физические законы, которые были использованы при конструировании электроизмерительного прибора магнитоэлектрической системы?
2. Расскажите о поведении рамки с током в постоянном магнитном поле.
3. Почему приборы магнитоэлектрической системы непригодны для цепей переменного тока, а электромагнитной системы - пригодны?
4. Как рассчитать сопротивление шунта, который расширит предел измерения амперметра в n раз?
5. Если стрелка гальванометра, использованного в данной работе, отклонилась на всю шкалу, то каким внутренним сопротивлением обладает источник с малой ЭДС, равной 200 мВ? Какова при этом величина напряжения на гальванометре?
6. Для измерения сопротивления методом вольтметра и амперметра использованы амперметр на 2А, класса точности 1,0 и вольтметр на 10В класса точности 0,5. Показания приборов такие: I = 1,75А, V = 8,40В. Чему равно измеряемое сопротивление? Чему равна погрешность его измерения?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА
МЕТОДОМ ЗАРЯДКИ
Цель работы: ознакомиться с измерением электроемкости конденсаторов методом зарядки; проверить выполнение законов параллельного и последовательного соединений конденсаторов.
Теория метода
Использованный в работе способ определения электроемкости основан на том, что при зарядке конденсатора напряжение между его обкладками U(t) достигает своего максимального значения, равного напряжению источника U0, не мгновенно, а возрастая по экспоненциальному закону (рис. 1).
Время полной зарядки конденсатора зависит от его емкости. Если время зарядки выбрать таким образом, чтобы оно не превышало времени 80 - 90 % от зарядки наименьшей из измеряемых емкостей, то при этом напряжения между обкладками (U1 и U2, рис. 1) однозначно связаны с емкостью конденсаторов.
Следовательно, зарегистрировав значение U(t*) и установив аналитическую связь параметров U(t*) и C, можно определить неизвестную электроемкость C.
Для вывода расчетной формулы используем схему, представленную на рис. 2. Конденсатор C заряжается от источника постоянного напряжения U0. Ток, текущий через сопротивление R в любой момент времени t, по закону Ома будет равен:
, (1)
где U(t) - напряжение между обкладками конденсатора, величина которого прямо пропорциональна накопленному им за время t заряду q(t) и . Продифференцируем это выражение по времени: . Так как , определим ток, текущий через конденсатор в момент времени t:
. (2)
Сила тока I(t) пропорциональна не напряжению (как в случае закона Ома для сопротивления), а скорости изменения напряжения на конденсаторе.
Из выражений (1) и (2) (величина I(t) в обоих уравнениях одинакова), следует:
, или .
Решение этого дифференциального уравнения:
.
Постоянную A определим из начальных условий: при t = 0 напряжение U(t) = 0, тогда A = -U0. Таким образом, напряжение на конденсаторе увеличивается по закону (см. рис.1):
. (3)
Из уравнения (3): , или
. (4)
Прологарифмировав выражение (4), получим:
,
откуда выразим измеряемую ёмкость:
.
Окончательно для фиксированного момента времени , получим:
, (5)
здесь k = t*/R, а величины U0, R и t* являются постоянными установки. Значение U0 указано на лицевой панели прибора.
Из рабочей формулы (5) следует, что постоянную k можно определить, измерив напряжение U(t*) конденсатора известной емкости C0.