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

15819. Начало работы с Microsoft SQL Server 2005 187 KB
  Начало работы с Microsoft SQL Server 2005 Утилита SQL Server Management Studio Подавляющую массу задач администрирования SQL Server можно выполнить в графической утилите SQL Server Management Studio. В ней можно создавать базы данных и все ассоциированные с ними объекты таблицы представления ...
15820. Основы Transact SQL: Добавление, изменение и удаление данных 63 KB
  Основы Transact SQL: Добавление изменение и удаление данных. Основы Transact SQL: Добавление изменение и удаление данных в таблицах Запросы рассмотренные ранее были направлены на то чтобы получить данные содержащиеся в существующих таблицах базы данных. Главным ключевым сло...
15821. Основы Transact SQL: Простые выборки данных 241.5 KB
  Основы Transact SQL: Простые выборки данных SQL это аббревиатура выражения Structured Query Language язык структурированных запросов. SQL основывается на реляционной алгебре и специально разработан для взаимодействия с реляционными базами данных. SQL является прежде всего инфор...
15822. Основы Transact SQL: Простые выборки данных 199.5 KB
  Основы Transact SQL: Простые выборки данных Создание вычисляемых полей Конструкция SELECT кроме имен столбцов таблиц может также включать так называемые вычисляемые поля. В отличие от всех выбранных нами ранее столбцов вычисляемых полей на самом деле в таблицах базы дан...
15823. Основы Transact SQL: Сложные (многотабличные запросы) 173.5 KB
  Основы Transact SQL: Сложные многотабличные запросы Основы Transact SQL: Сложные многотабличные запросы В SQL сложные запросы являются комбинацией простых SQLзапросов. Каждый простой запрос в качестве ответа возвращает набор записей таблицу а комбинация простых запросов...
15824. Создание ограничений в SQL Server 2005 416 KB
  Создание ограничений в SQL Server 2005 Создание ограничений Перед тем как начать работать с таблицами следует ограничить вводимые в них данные в целях обеспечения так называемой целостности данных т. е. ограничить возникновение в базе данных некорректных или п
15825. Создание таблиц в SQL Server 2005 376.5 KB
  Создание таблиц в SQL Server 2005 Создание таблиц и ограничений Таблицы представляют собой объекты базы данных используемые непосредственно для хранения всех данных. Одним из самых главных правил организации баз данных является то что в одной таблице должн
15826. Мифологическое знание как разновидность модельных представлений о психической регуляции труда 28.77 KB
  Мифологическое знание как разновидность модельных представлений о психической регуляции труда Для исторической науки в целом реконструкция религиозных представлений является важным критерием уровня духовного развития человеческой общности изучаемого периода иб...
15827. Изобразительные средства фиксации представлений о труде у древних славян и их предков 19.51 KB
  Изобразительные средства фиксации представлений о труде у древних славян и их предков Первыми способами применения визуальных средств для фиксации элементов труда были несомненно изображения животных объектов охоты на стенах пещер в эпоху каменного века. Множес...