Содержание отчета

1. Формулировка цели работы.

2. Результаты измерений и расчетов в табличной форме.

3. Электрическая схема колебательного контура.

4. Графики зависимостей Т_эксп = f(L), Т_расч = f(L), и .

5. Анализ погрешности измеренных и расчетных величин.

Контрольные вопросы

1. Описать превращения энергии в простом колебательном контуре и роль каждого элемента схемы.

2. Каков физический смысл коэффициента затухания , логарифмического декремента затухания и добротности Q?

3. Какие параметры контура задают величины  и Q?

4. За какое время амплитуда колебаний уменьшится в е раз (возьмите любой коэффициент затухания по выбору)?

5. При каких условиях наблюдается апериодический процесс?

Работа 3. Изучение зеркального гальванометра магнитоэлектрической системы

Цель работы – определить чувствительность, внутреннее сопротивление и постоянную гальванометра по току.

Общие сведения

Гальванометры – приборы, применяющиеся для измерения слабых электрических токов (до 10^–11 А) и напряжений (до 10^–8 В). Для измерений силы тока используется поворот подвижной плоской рамки с током в поле неподвижного постоянного магнита.

Зеркальный гальванометр (рис.1) состоит из постоянного магнита P, цилиндра Z из мягкого железа и подвижной четырехугольной рамки C, составленной из плотно уложенных витков изолированной проволоки.

Рамка, подвешенная на тонкой металлической нити E, к которой прикреплено легкое зеркальце L, свободно поворачивается в зазоре между полюсными наконечниками и цилиндром. Свет от специального осветителя попадает на зеркальце и, отражаясь от него, дает на шкале прибора изображение визирной линии. Ток к подвижной системе подводится через нить подвеса и тонкую гибкую проволочку, не мешающую рамке свободно вращаться.

Измерение силы тока основано на наблюдении углов поворота рамки C. При протекании тока через обмотку рамки последняя испытывает вращающий момент сил, действующий на ток в магнитном поле. При установившемся отклонении момент сил, действующих на рамку со стороны магнитного поля, равен крутящему упругому моменту нити подвеса:

M_вр = M_кр.

Известно, что M_вр = BNSI и M_кр = D, где B – индукция постоянного магнита, неизменяемая по величине при любом положении рамки С (благодаря использованию цилиндра картина силовых линий, пронизывающих рамку, имеет радиальный характер); N – число витков рамки; S – площадь рамки; I – сила измеряемого тока в рамке; D – удельный момент кручения нити подвеса рамки;  – угол поворота рамки.

Уравнение, таким образом, принимает вид

BNSI = D,

откуда следует, что угол поворота рамки  в равновесном состоянии пропорционален силе тока I.

Угол поворота

,

где S_пр = BNS/D называется чувствительностью гальванометра по току и определяется конструктивными характеристиками прибора.

Величину С_пр, обратную чувствительности S_пр, называют постоянной гальванометра по току:

.

Согласно схеме измерений (рис.2), источник ЭДС подключается к большому сопротивлению R – магазину сопротивлений (рис.3). Гальванометр G, включенный последовательно с сопротивлением R₂, соединяется параллельно к сопротивлению R₁, причем R₁ << R₂ + R_G, где R_G – сопротивление гальванометра. Поэтому можно считать, что напряжение на участке R₁ (первая декада магазина сопротивлений)

U = R₁/R

и согласно закону Ома, ток, протекающий через гальванометр,

.

Здесь – среднее значение сопротивления гальванометра.

Постоянная гальванометра по току

.

Для определения внутреннего сопротивления гальванометра достаточно измерить смещения d₁ и d₂ светового указателя по шкале при двух различных значениях и . Решив систему уравнений

; ,

получим

.