22858

ВИВЧЕННЯ РОБОТИ ДЗЕРКАЛЬНОГО ГАЛЬВАНОМЕТРА

Лабораторная работа

Физика

ВИВЧЕННЯ РОБОТИ ДЗЕРКАЛЬНОГО ГАЛЬВАНОМЕТРА Дзеркальний гальванометр – вимірювальний прилад магнітоелектричної системи. Вимірювання сили струму зводиться до реєстрації кутів повороту рамки рухомої системи гальванометра. Найбільш точними дзеркальними гальванометрами можна вимірювати силу струму з точністю до 1011 А і різницю потенціалів до 108 В. Рух рамки із струмом у полі постійного магніту з індукцією В можна описати таким рівнянням: 1 У цьому рівнянні  момент інерції рухомої системи гальванометра  момент сил що протидіють...

Украинкский

2013-08-04

95.5 KB

2 чел.

Робота № 8. ВИВЧЕННЯ РОБОТИ ДЗЕРКАЛЬНОГО ГАЛЬВАНОМЕТРА

Дзеркальний гальванометр – вимірювальний прилад магнітоелектричної системи. Прилад складається з постійного магніту, між полюсними наконечниками якого розміщена легка рамка з обмоткою. Якщо через рамку проходить струм, вона повертається в полі постійного магніту. Вимірювання сили струму зводиться до реєстрації кутів повороту рамки (рухомої системи) гальванометра. Найбільш точними дзеркальними гальванометрами можна вимірювати силу струму з точністю до 10-11 А і різницю потенціалів до 10-8 В.

Рух рамки із струмом у полі постійного магніту з індукцією В можна описати таким рівнянням:

  ( 1 )

У цьому рівнянні   момент інерції рухомої системи гальванометра,   момент сил, що протидіють рухові рамки, D  момент сил, обумовлених пружністю підвісу рамки, BNQI  момент сил, обумовлений взаємодією рамки з струмом з магнітним полем постійного магніту, де N кількість витків обмотки, Q  площа витка,       кутове відхилення рамки.

Слід мати на увазі, що P = P1 + P2 , де P1 коефіцієнт    гальмування рухомої системи під впливом тертя; P2 - коефіцієнт електромагнітного гальмування, яке є наслідком того, що в рамці під руху виникають індукційні струми.

Аналіз розв’язку диференційного рівняння ( 1 ) показує, що можливі три режими руху рамки гальванометра:

а)      -  коливний із затухаючою амплітудою;

б)       -  аперіодичний;

в)       -  аперіодичний з найбільш швидким

урівноваженням рамки.

Режим в) називається критичним. Опір зовнішнього кола, що його забезпечує, називається критичним ( Rкр ) . Коли рамка врівноважена d = 0 , момент сил, що діють на рамку з боку магнітного поля, зрівнюється з моментом закручування нитки підвісу:

BNQI = D0 , ( 2 )

де I - сила струму, що проходить по виткам рамки і викликає її відхилення на кут 0 .

Характеристиками гальванометра є динамічна стала Ci та струмова чутливість Si . Динамічна стала дорівнює силі струму, який відхиляє рухому систему гальванометра на кут в один радіан . Таким чином, з формули ( 2 ) випливає, що

 ,       .  ( 3 )   

Вольтова чутливість гальванометра Su визначається із співвідношення

,           ( 4 )

де RG  -  внутрішній опір гальванометра.

Гальванометр магнітоелектричної системи можна використати для вимірювання малих значень електричного заряду. При цьому необхідно, щоб час дії імпульсу струму був значно менший за період власних коливань рухомої системи T0 . Тоді перше відхилення рухомої системи пропорційно заряду, який переносить через рамку імпульс струму. Такий режим роботи гальванометра називається балістичним. Визначимо балістичну сталу та балістичну чутливість гальванометра магнітоелектричної системи.

Рухома система балістичного гальванометра за час  << T0 майже не переміщується.  Тому для часу 0 < t <  можна вважати     = 0 .

 За цих умов рівняння руху рамки (1) набуває вигляду

.  ( 5 )

Після інтегрування правої та лівої частин в межах від 0 до  одержуємо

.   ( 6 )       

Оскільки   ,  (0)= ( )=0      то

.                        ( 7 )                                  

В ( 6 ) та ( 7 ) q - заряд, що протікає за час   через рамку гальванометра. При визначенні кутової швидкості рамки на момент  t =   необхідно врахувати, що вся кінетична енергія рамки перетворюється на потенціальну енергію пружної деформації підвісу при першому повороті рухомої системи на кут 0 , тобто

. ( 8 )

Звідси .  ( 9 )

Підставляючи це значення до виразу ( 7 ), маємо

. ( 10 )

Отже,балістична стала

,  ( 11 )

балістична чутливість

.  ( 12 )

Мета роботи: ознайомитись з роботою вимірювальних приладів магнітоелектричної системи; визначити чутливість гальванометра до струму та напруги; виміряти внутрішній опір гальванометра та критичний опір; визначити балістичну сталу гальванометра.

Необхідні прилади: дзеркальний гальванометр, магазини опорів, джерело напруги, ємності на 1 і 2 мкФ, вольтметр, ключі.

Для вимірювання характеристик дзеркального гальванометра застосовується схема, наведена на мал. 17. Дзеркальний гальванометр дозволяє пропускати струм 10-6 – 10-9 А. Тому для нього необхідно прикладати напругу не більше 10-4 В ( опір гальванометра 106 Ом ). У нашій роботі цього досягають за допомогою подільника напруги R і опору R2. Напругу від батареї      ( 2.5 В ) прикладають до подільника напруги R ( 105 Ом ), частину якого підключають до дзеркального гальванометра G. У коло гальванометра послідовно з ним ввімкнений змінний опір
R2 =2*104 Ом , за

  

допомогою якого остаточно встановлюється необхідна величина струму. Ключ К3 служить для демпфірування дзеркального гальванометра. Оскільки RG + R2 >> R1, то струм у колі гальванометра

,

де U -  напруга, що прикладається до подільника напруги.

Якщо R2 і R1  замінити таким чином, щоб сила струму залишалась незмінною, то при U =const  ,

або R1( R2 + RG  ) = R1( R2 + RG  ), звідки

.

Тепер можна визначити динамічну сталу гальванометра Ci :

.

Зміщення світлового показчика на шкалі n відраховано в см ~  .

Тоді  ( A/поділ ) ,

Або  .

Завдання та обробка результатів вимірювань

  1.  Зібрати схему на мал. 17.
  2.  Перевести К2 в положення 1. Змінюючи R1 i R2 , добитись відхилення світлового показчика на шкалі.
  3.  Змінити R1 i R2 так, щоб відхилення показчика на шкалі гальванометра n залишалось без зміни. Дослід повторити три рази, залишаючи n = const.
  4.  Визначити період коливань для різних R2 , критичний опір, опір гальванометра і динамічну сталу.
  5.  Для визначення Cбал скласти схему, наведену на
    мал. 18. Встановити ємність 1 мкФ. Зарядити її до певної різниці потенціалів. Потім перевести ключ
    К2, ємність розрядити через опір R2 + RG . Дослід повторити, змінюючи різницю потенціалів на обкладинках конденсатора та ємність останнього. Визначити балістичну сталу та балістичну чутливість.

Контрольні питання

  1.  Принцип дії приладів магнітоелектричної системи.
  2.  Чутливість гальванометра до струму і напруги, її звязок з динамічною сталою приладу.
  3.  Метод вимірювання внутрішнього опору і динамічної сталої дзеркального гальванометра.
  4.  Що таке балістичний режим роботи гальванометра?

Список літератури

  1.  Сивухин Д. В. “Электричество”. - М., 1983. – С. 553 - 557.
  2.  Савельев И. В. “Курс общей физики”. – М., 1978. – С. 38-42.  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46912. Документ і правила його складання. Регламентація оформлення документів державними стандартами 36.5 KB
  Кожний документ складається з окремих елементів які звуться реквізитами а сукупність розміщених у встановленій послідовності реквізитів складає формуляр документа його зразок. За стадіями створення: оригінали основний і єдиний його примірник з усіма підписами і засвідченням копії точне відтворення оригіналу з позначкою копія вгорі праворуч виписки якщо треба відтворити частину документа дублікати якщо документ загублено. Формулярзразок це єдина модель побудови комплексу документів яка встановлює сукупність реквізитів...
46914. Вплив архітектурних рішень на технологію влаштування покрівель 36.5 KB
  Конструктивнотехнологічні рішення покрівель залежать від типу та класу споруди; типу та конструкції даху; місця влаштування покрівлі завод будівельний майданчик. Загороджувальні та несівні конструкції будинків і споруд які працюють у вологих умовах або постійно контактують з водою поступово втрачають свої теплофізичні якості та міцність і починають руйнуватися. Причини і способи потрапляння вологи в будівельні конструкції різні рис. Для запобігання руйнівному впливу ґрунтових вод та атмосферних чинників конструкції покривають...
46915. Цикличность развития экономики и экономические кризисы 36.72 KB
  Учет готовой продукции Готовая продукция это изделия и полуфабрикаты полностью законченные обработкой соответствующие действующим стандартам или утвержденным техническим условиям принятые на склад или заказчиком. Планирование и учет готовой продукции ведут в натуральных условнонатуральных и стоимостных показателях. Условнонатуральные показатели используют для получения обобщенных данных об однородной продукции. В состав продукции работ услуг входят: готовая продукция и полуфабрикаты собственного производства; работы и услуги...
46917. Влияние Чернышевского на современников и на русскую молодежь 37 KB
  С точки зрения художественной ценности стиля роман можно оценить невысоко. Чернышевский получает мировое признание роман переведен на много языков. Каким образом роман вышел в печать 2 версии: 1 тюремная цензура понадеялась на внешнюю а внешняя решила что тюремная его уже проверила 2 цензор решил что раз роман написал таким ужасным стилем то он скомпрометирует сам идеи которые в нем изложены.
46920. Complex sentence, its definition and composition. The two approaches to the principles of classification of subordinate clauses. Connection of the clauses in a complex sentence 37 KB
  Subordination is usually defined as a non-symmetrical relation, that is, in a complex sentence with a minima composition of two clauses, one is the basic element, whereas the other is a constituent or part of the first. The first one is called the main (or principal) clause, the second the subordinate clause