22835

МЕТОД КОМПЕНСАЦІЇ В ЕЛЕКТРИЧНИХ ВИМІРЮВАННЯХ

Лабораторная работа

Физика

МЕТОД КОМПЕНСАЦІЇ В ЕЛЕКТРИЧНИХ ВИМІРЮВАННЯХ Вимірювання електрорушійної сили джерела струму методом компенсації. джерела струму дорівнює різниці потенціалів на полюсах розімкненого елемента. Вимірювання термоелектрорушійної сили диференціальної термопари за допомогою потенціометра постійного струму. Принцип роботи потенціометра постійного струму такий.

Украинкский

2013-08-04

232 KB

6 чел.

Робота 2. МЕТОД КОМПЕНСАЦІЇ В ЕЛЕКТРИЧНИХ ВИМІРЮВАННЯХ

  1.  Вимірювання електрорушійної сили джерела струму методом компенсації.

Електрорушійна сила /е.р.с./ джерела струму дорівнює різниці потенціалів на полюсах розімкненого елемента. Тому для вимірювань е.р.с. джерел створюють умови, при яких струм через джерело не проходить.Досягається це компенсаційним методом, який є одним з основних точних електричних вимірювань. Схема методу показана на мал.3. На ділянку опорів  подається напруга від джерела . Джерело з невідомою е.р.с.  підключається до частини  назустріч . При довільних опорах  та  на ділянках кола проходять струми , , .

За законами Кірхгофа , , , де  та  - сумарні опори відповідних джерел та з’єднувальних провідників. Якщо струм через  не проходить //, , ,  /1/
можна визначити, не вимірюючи безпосередньо  та . Для цього після вимірювання опору , при якому струм через  відсутній, замість  включається джерело з відомою е.р.с. , величина якої з часом не змінюється. За таке джерело звичайно править нормальний елемент /елемент Вестона/
[1].

При попередньому значенні сумарного опору  знайдемо нове значення опору , при якому струм через елемент  дорівнює нулю. Тоді
. /2/

З /1/ та /2/ знаходимо
. /3/

Таким чином, вимірювання е.р.с. зводиться до вимірювання опорів, яке можна виконати з високою точністю.

  1.  Вимірювання термоелектрорушійної сили диференціальної термопари за допомогою потенціометра постійного струму.

Диференціальна термопара – це пристрій з двох різних провідників, кінці яких з’єднані надійними контактами /зварені або зпаяні/. Якщо контакти термопари підтримувати при різних температурах, в колі виникає термоелектрорушійна сила: тим більша, чим більша різниця температур контактів /мал.5/. Для деяких, найбільш застосовуваних на практиці термопар, т.е.р.с. в широкому інтервалі лінійно залежить від різниці температур контактів: . Термопари широко використовуються для вимірювання температури. Для цього треба вимірювати т.е.р.с., що при точних дослідах виконується компенсаційним методом.

У даній роботі використовується мідь-константанова термопара та стандартний прилад для вимірювань компенсаційним методом. Такі прилади називаються потенціометрами. Для вимірювання т.е.р.с. у даній роботі використовується потенціометр типу ПП-63.

Принцип роботи потенціометра постійного струму такий.

В схемі /мал.4/  /1/ при відсутності струму через . Можна задати сталим робочий струм , наприклад , тоді опір, на який замикається  в момент компенсації, може бути проградуйований в одиницях е.р.с. Для встановлення робочого струму  нормальний елемент з  підключається до опору , регулюванням опору  досягають компенсації і тим самим створюють у колі з  заданий робочий струм . Після встановлення робочого струму включається джерело з  і регулюванням опору  досягається компенсація. При цьому в потенціометрі контакти опорів  та  з’єднані між собою так, що умова незмінності  /при зміні / виконується автоматично: опір, що включається в одному магазині, виключається в другому.

              

  1.  Вимірювання сили струму компенсаційним методом.

Для вимірювання сили струму в колі джерела  /мал.6/ у це коло крім необхідних у цьому приладів /у нашому випадку джерело , змінний опір , опір-навантаження , міліамперметр/ включається  еталонний опір . Із співвідношення  знаходять силу струму в колі. Для визначення  клеми 1 і 2   підключаються до клем 1- 2 схеми мал.4 замість ;  визначається таким самим методом, як .

Компенсаційні виміри сили струму можуть бути використані для градуювання міліамперметра. Тому в колі, в якому вимірюється сила струму, крім постійного опору-навантаження , є ще змінний опір  та міліамперметр. Змінний опір дозволяє змінювати струм через міліамперметр. Струм вимірюється компенсаційним методом. Будується графік залежності струму через міліамперметр від показів приладу.

  1.  Вимірювання опорів компенсаційним методом.

Припустимо, треба виміряти опір  в схемі мал.6. Через  та  проходить струм однакової сили. Тому  та , де  та  відповідно значення падіння напруг на  та . Тому, якщо виміряти  та  компенсаційним методом, знайдемо:
.
Для цього до клем схеми мал.4 підключаються по черзі клеми 1-2 та 3-4 схеми мал.6 та методом компенсації вимірюються  та . Виміри виконуються при різних значеннях сили струму в колі. Всі виміри починаються при максимальному значенні  /мал.4/ і закінчуються при .

Мета роботи: ознайомитись з основними характеристиками і будовою джерела е.р.с.; з’ясувати особливості вимірювань е.р.с. гальванічних елементів методом компенсації; виміряти е.р.с. гальванічного елемента і термо-е.р.с. диференціальної термопари.

Необхідні прилади: досліджуваний гальванічний елемент, нормальний елемент Вестона, джерело постійного струму 5-8, е.р.с. якого більша за е.р.с. досліджуваного елемента, два послідовно з’єднані декадні магазини опорів, магазин опорів типу МСВ/ Ом/, гальванометр з нулем відліку в центрі, перемикач, телеграфний ключ.

Для виконання роботи використовується робоча схема, наведена на мал.4. Тут  - джерело на 6 В;  - змінний опір від 0 до  Ом, який обмежує струм через еталонне джерело, а також дозволяє змінювати чутливість схеми;  - телеграфний ключ, який вмикає коло вимірювального елемента на короткий час, щоб уникнути поляризації елемента та зміни його е.р.с. Нормальний елемент Вестона має е.р.с.: .

Завдання та обробка результатів вимірюваннь

  1.  Скласти схему /мал.4/.
  2.  Встановити максимальний опір , замкнути . Вибрати  Ом, перемикачем  ввімкнути . Змінюючи співвідношення між  та  /при незмінній їх сумі/, звести струм через гальванометр до нуля. Поступово зменшуючи опір  до нуля, знов досягти відсутності струму в колі гальванометра, остаточно визначити .
  3.  Перемикачем  ввімкнути джерело з . Скомпенсувати  при  Ом, поступово підвищуючи чутливість схеми. Визначити .
  4.  Повторити досліди /п.п.2,3/ при ,  Ом та ін.
  5.  Розрахувати  за /3/. Результати вимірювань зручно навести в таблиці:

        (Ом)

(Ом)

(Ом)

(В)

(В)

  1.  Виміряти т.е.р.с. диференціальної термопари. Для цього один спай термопари опустити в колбу з водою, що кипить. Спай повинен знаходитись у парах води /температура спаю /. Другий спай вміщується у резервуар з водою при кімнатній температурі, або в дюар з водою при температурі плавлення льоду /температура /.
  2.  Згідно з інструкцією до роботи з потенціометром /видається окремо/ підключити термопару до потенціометра і виміряти  - т.е.р.с., що відповідає різниці температур .
  3.  Обчислити температурний коефіцієнт термопари .

Контрольні питання

  1.  Як визначити е.р.с. джерела струму?
  2.  Якими способами вимірюється е.р.с.?
  3.  У чому полягає ідея методу компенсації?
  4.  Розповісти про устрій елемента Вестона і правила роботи з ним.
  5.  Вивести формулу для визначення е.р.с. досліджуваного елемента.
  6.  Природа т.е.р.с. Внутрішня та зовнішня контактна різниця потенціалів. Залежність їх від теиператури.

Список літератури

  1.  Борбат О.М. та ін. Електричний практикум. – К., 1964. – с.4-6.
  2.  Калашников С.Г. Электричество. – М., 1970. – с.162-163.
  3.  Сивухин Д.В. Общий курс физики. – М., 1983. – с.198-203.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

36865. Построение трехмерных графиков в Scilab 676.5 KB
  Функции plot3d и plot3d1 В Scilb поверхность можно построить с помощью функций plot3d или plot3d1. Их отличие состоит в том что plot3d строит поверхность и заливает ее одним цветом а plot3d1 поверхность каждая ячейка которой имеет цвет зависящий от значения функции в каждом соответствующем узле сетки. Обращение к функциям следующее: plot3dxyz[thetlphlegflgebox][keyn=vluen] plot3d1xyz[thetlphlegflgebox][keyn=vluen] здесь x векторстолбец значений абсцисс; y векторстолбец значений ординат; z матрица значений...
36866. ПОДГОТОВКА ДОКУМЕНТА MS EXCEL К ПЕЧАТИ 64.5 KB
  ПОДГОТОВКА ДОКУМЕНТА MS EXCEL К ПЕЧАТИ Цель работы: рассмотреть этапы подготовки документов MS Excel к печати. Вопросы компетенции навыки для освоения: Изучить элементы интерфейса MS Excel служащие для подготовки документа к печати. Освоить технологии и рассмотреть этапы подготовки документов MS Excel к печати. Подготовить к печати документ большого объема.
36867. Построение поверхностей заданных параметрически с помощью функций param3d и param3d1 752 KB
  Затем обратимся к функции prm3d передав ей математические выражения функций y y1 и y2 а также углы в градусах под которыми наблюдатель будет видеть формируемый график 45 и 35 Листинг 6. Построение линии заданной параметрически с помощью функции prm3d t=[0:0. Построение линии заданной параметрически с помощью функции prm3d t=50pi:0. Для построения графиков линий в одной системе координат обратимся к функции prm3d1.
36868. ОСНОВНЫЕ ВСТРОЕННЫЕ ФУНКЦИИ MS EXCEL 284 KB
  Имя функции описывает операцию которая эта функция выполняет. 1 или нажатием кнопки Вставить функция в строке Формул. В этом окне сначала следует выбрать категорию функции из списка Категория а затем в открывшемся алфавитном списке Функция указать нужную функцию. Математические функции Функция СУММ Функция СУММ суммирует множества чисел.
36869. Решение нелинейных уравнений и систем 120.5 KB
  Всякое алгебраическое уравнение относительно x можно записать в виде 0xn1xn−1 n−1xn = 0 где 0 0 n 1 и i коэффициенты алгебраического уравнения nй степени. Решение алгебраического уравнения в Scilb состоит из двух этапов. Примеры символьных операций с полиномами p1=poly[1 2]xc p1 = 1 2x p2=poly[3 7 2]xc p2 = 2 3 7x 2x p1p2 Сложение ns = 2 2 5x 2x p1p2 Вычитание ns = 2 4 9x 2x p1p2 Умножение ns = 2 3 3 13x 16x 4x p1 p2 Деление ns = 1 3 x p1^2 Возведение в...
36870. ВВОД И РЕДАКТИРОВАНИЕ ФОРМУЛ. СТАНДАРТНЫЕ ФУНКЦИИ EXCEL 312 KB
  На первом листе повторитеОбразец 1 Образец 2 Образец 3 и Образец 4 используя команды форматирования ячеек Таблица 1 и средства автозаполнения команда меню Правка Заполнить Прогрессия. Образец 1 Образец 2 Образец 3 Образец 4 Таблица 1 Команда меню вкладка Опции Действие Формат Ячейкивкладка Граница области Все Отдельные и Линии Создание границ таблицы или обрамление таблицы Формат Ячейкивкладка Число список Числовые форматы Изменениечислового формата Формат Ячейкивкладка Выравнивание раскрывающиеся списки по...
36872. Исследование дешифраторов 42 KB
  Цель лабораторной работы: исследовать основные способы построения и работу дешифраторов. Задание: снять временные диаграммы определить таблицы состояний и особенности работы дешифраторов. Порядок выполнения: включить персональную ЭВМ запустить на выполнение программный пакет EWB и далее следовать порядку работы в пакете. В отчете приводится наименование и номер лабораторной работы цель работы программа работы с указанием всех необходимых экспериментов полученных результатов их объяснения и выводов.
36873. Фильтрация данных и вычисление итоговых характеристик 151 KB
  Удалите все листы кроме первого исходного листа Реки Украины. Примечание: Уровень оценки Количество листов для копирования Обязательное для выполнения задание 4 4 сортировка 1 условие 1 автофильтр 1 автофильтр 2 5 5 То же что и на 4 сортировка 2 6 7 6 То же что и на 5 сортировка и структура 7 8 7 То же что и на 7 условие 2 9 10 8 То же что и на 7 8 расширенный фильтр 11 12 9 Дополнительно 13 сводных таблицы Задания для выполнения: На листе Сортировка 1 необходимо отсортировать данные таблицы следующим образом: 1...