- •Передмова
- •1 Інструкції по підготовці і виконанню лабораторних робіт
- •1.1 Вимірювання фізичних величин і розрахунок похибок вимірювання
- •1.1.1 Основні поняття
- •1.1.2 Обробка результатів прямих вимірювань
- •1.1.3 Обробка результатів непрямих (посередніх) вимірювань.
- •1.1.4 Метод найменших квадратів
- •1.2 Правила округлення
- •1.3 Правила побудови графіків фізичних величин
- •1.4 Електровимірювальні прилади
- •1.4.1 Магнітоелектричні прилади
- •1.4.2 Електромагнітні прилади
- •1.4.3 Електродинамічні прилади
- •1.4.4 Теплова система
- •1.5 Основні характеристики електровимірювальних приладів
- •1.6 Правила техніки безпеки при виконанні лабораторних робіт
- •Лабораторна робота № 1-II. Вимірювання питомого опору провідника
- •Лабораторна робота № 21. Вивчення вольтметра і амперметра. Вимірювання опорів методом вольтметра і амперметра. Розширення меж вимірювальних приладів
- •1.21 Теоретичні відомості
- •2.21 Експериментальні дослідження
- •3.21 Хід виконання лабораторної роботи
- •4.21 Контрольні запитання
- •5.21 Література
- •Лабораторна робота № 22. Вивчення електричного поля
- •1.22 Теоретичні відомості
- •2.22 Експериментальна установка
- •3.22 Порядок виконання вимірів
- •4.22 Виконання розрахунків
- •5.22 Контрольні запитання
- •6.22 Література
- •Лабораторна робота № 23. Вимірювання ємності конденсатора за допомогою балістичного гальванометру
- •1.23 Теоретичні відомості
- •2.23 Експериментальна установка
- •3 .23 Порядок виконання лабораторної роботи
- •4.23 Контрольні запитання
- •5.23 Література
- •Лабораторна робота № 24. Вимірювання опорів за допомогою мосту постійного струму
- •1.24 Теоретичні відомості
- •2.24 Експериментальна установка
- •3.24 Хід виконання роботи
- •4.24 Контрольні запитання
- •5.24 Література
- •Лабораторна робота № 26. Визначення внутрішнього опору джерела струму методом «несправжнього нуля»
- •1.26 Теоретичні відомості
- •2.26 Експериментальна установка
- •3.26 Хід виконання лабораторної роботи
- •4.26 Контрольні запитання
- •5.26 Література
- •Лабораторна робота № 27. Градуювання термопари і вимірювання коефіцієнту термоелектрорушійної сили
- •1.27 Теоретичні відомості
- •2.27 Експериментальна установка
- •3.27 Послідовність виконання лабораторної роботи
- •4.27 Опрацювання результатів вимірювання.
- •5.27 Контрольні запитання
- •6.23 Література
- •Лабораторна робота № 28. Дослідження вольт-амперних характеристик вакуумного тріода і визначення його параметрів
- •1.28 Теоретичні відомості
- •2.28 Хід виконання лабораторної роботи
- •3.28 Контрольні запитання
- •4.28 Література
1.4 Електровимірювальні прилади
Для
кількісного виміру електричних (
,
,
,
…) і магнітних (
,
,
, …)
величин у лабораторному практикумі
застосовуються різні електровимірювальні
прилади: гальванометри
,
амперметри
,
вольтметри
і інші прилади, а також комбінації цих
приладів у різних вимірювальних схемах.
За принципом роботи ці прилади є перетворювачі енергії електромагнітного поля струмів у механічну роботу переміщення вказівника (стрілки) індикатору відносно шкали приладу. Існують різні системи приладів, які розрізняють взаємодією рухомої і нерухомої частин і їх будовою. Позначення основних систем приладів приведено в Таблиці 1.4.1.
Таблиця 1.4.1. |
|
1.4.1 Магнітоелектричні прилади
Розглянемо
принцип дії магнітоелектричного
приладу з рухомою рамкою. Цей
прилад (див. Рис. 1.4.1.1) складається з
рухомої рамки з немагнітного матеріалу,
на яку намотана дротяна котушка
,
і розміщений всередині цієї котушки
нерухомий циліндр з магнітом’якого
матеріалу
,
розташований між полюсними наконечниками
постійного магніту
.
Рухома рамка утримується пружинними
контактами в зазорі між полюсними
наконечниками постійного магніту і
циліндром з магнітом’якого матеріалу.
Тобто рамка з котушкою знаходиться в
області, де концентроване магнітне поле
постійного струму. Пружинні контакти
служать провідниками, через які в рамку
подається вимірюваний струм. До рамки
приєднана стрілка, що повертається з
каркасом і рамкою. При проходженні
струму через котушку на неї діє обертальний
момент, пропорційний силі струму
.
Під дією цього моменту котушка
повертається і закручує пружинки доти,
доки момент деформації пружинок
,
що протидіє обертанню не зрівноважить
дії поля. З рівності
випливає, що кут повороту котушки
пропорційний силі струму:
|
|
|
|
Рис. 1.4.1.1 |
Лінійна залежність кута повороту котушки від сили струму забезпечує рівномірність шкали приладу. Завдяки високій чутливості магнітоелектрична система використовується для побудови гальванометрів.
Стала
приладу
,
що визначається силою струму, який
викликає відхилення індикаторної
стрілки на одну поділку шкали, для
особливо чутливих приладів становить
10-7 – 10-8 А/поділку. Такі
прилади називаються гальванометрами.
Гальванометри,
у яких момент інерції
рамки з котушкою має таку величину, що
час відхилення стрілки на всю шкалу
становить долі секунди або більше,
можуть використовуватись для вимірювання
не тільки сили струму, але і кількості
електрики – повного електричного заряду
,
який проходить через електричне коло
з гальванометром при короткочасних
процесах. Якщо струм
проходить через рамку протягом короткого
проміжку часу
,
то заряд, що пройшов через рамку
гальванометру рівний
.
Магнітний обертаючий момент, що виникне
при протіканні струму
,
збільшить момент імпульсу рамки, тобто
|
|
|
де
- зміна кутової швидкості обертання
протягом часу
.
В результаті поштовху рамка отримає
кінетичну енергію обертання
і почне закручувати пружину. При цьому
виконуватиметься робота проти сил
пружності, і, через якийсь час, звичайно,
5 – 10 с рамка зупиниться, повернувшись
на деякий кут
.
Прирівнявши кінетичну енергію рамки
потенціальній енергії пружної деформації
нитки підвісу отримаємо
|
|
|
де
- модуль кручення пружини. З цієї рівності
слідує, що
.
Після послідовних перетворень отримаємо
|
|
|
Іншими словами, кут відхилення стрілки такого гальванометру прямо пропорційний електричному заряду , що пройшов через цей гальванометр за час . Такі гальванометри називаються «балістичними».
Позитивними якостями магнітоелектричних приладів є сталість їх чутливості у всьому діапазоні вимірів і нечутливість до зовнішніх магнітних полів, оскільки вони мають власне сильне магнітне поле. До їх недоліків відноситься відносно складна конструкція, висока вартість і недостатня стійкість до перевантажень.
