Практикум на тему электричества (1115549), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Подсоедините параллельно к конденсатору С, второй конденсатор С, и повторите аналогичные измерения для параллельно-соединенных конденсаторов С„., б. Выключите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров Таблица Средняя точка (Приложение 1 1) Обработка результатов измерений 1. Рассчитайте и запишите в таблицу емкость конденсатора С„, по форму- ле для параллельного соединения: С... =С,+С,=...мкФ 2. На одном поле чертежа постройте графики зависимостей ~У1 — ~ф и Й ~У1= ~ф для конденсатора С,, а на другом ~1„., — гф игл ~У„., — ~ф длякондерасатора С„,, располагая ось напряжения Г с левой стороны, а ось |п à — с правой. 3. Определите по графикам 1л У1 — ~ф и Й У„, — ~ф угловые коэффициенты К, и К„., линейных зависимостей (см.
приложение 1 формула (1)) и 39 1 1 постоянные времени цепи г = — — и г = — для каждого значения 1 ~- ларал 1 ларал емкости. 4. Рассчитайте сопротивление вольтметра Я по формуле (5) для каждого значения емкости: 1 ларал 5. Оцените относительную погрешность измеренных величин: РУ = Р~д +4 =6 И лУ = 1~6 +Р~д =РУ где Б и 6, — погрешности угловых коэффициентов (см. формулу (4) в приложении 1).
6. В выводе по работе сделайте анализ полученных экспериментальных зависимостей и оцените точность метода определения постоянной времени. К о н т р о л ь н ы е в о и р о с ы 1. Какой ток называют квазистационарным? Сформулируйте условие квазистационарности электрического тока. 2. Какие физические законы и формулы используются для получения зависимости напряжения от времени при разряде конденсатора? 3. По какому закону изменяются со временем при разряде конденсатора следующие величины: 1) заряд обкладки, 2) напряжение конденсатора, 3) ток в ЛС-цепи? 4. Какую величину называют постоянной времени цепи и что она показывает? 5.
Как связана постоянная времени ПС-цепи с параметрами этой цепи? б. Укажите режим работы мультиметра при проведении измерений: измеряемая величина, режим и входы для подключения прибора 7. Какое назначение имеет источник питания в исследуемой электрической цепи? 8. С какой целью в работе строят график зависимости 1п ~У=ф)? 9.
Каким образом можно показать, что опытная зависимость является экспоненциальной? ~ 10.Как экспериментально определяют постоянную времени цепи, содержа- щейЯ и С? 11.Каким способом в данной работе измеряют сопротивление вольтметра? 12.Какие формулы используют в работе для определения следующих величин: а) постоянной времени цепи, б) сопротивления мультиметра? 13.Как оценивают в работе погрешность определения постоянной времени? 40 Работа М 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ Ъ'ДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА ЦЕЛЬ: освоить приборы и методы измерения сопротивления проводников, определить удельное сопротивление проводника. ОБОРУДОВАНИЕ: миниблок «Сопротивление проводника», регулируемый источник постоянного напряжения, мультиметры, магазин сопротивлений, миниблоки «Сопротивление». В в е д е н и е (2) Ме то дыизмерений В работе реализуют три метода измерения сопротивления проводника: 1) технический метод — по измеренным значениям тока и напряжения; 2) с использованием омметра; 3) с помощью моста Уитстона.
Технический метод можно осуществить по схеме рис. 1. При этом точно- измеряется ток 1 через сопротивление Я и суммарное напряжение Это позволяет рассчитать неизвестное сопротивление Л, если известно сопротивление амперметра Ад. У В= — — А,. (3) 1 Использование омметра является наиболее простым методом: достаточно подключить измеряемое сопротивление к входам омметра.
42 Электрическое сопротивление характеризует противодействие проводника протеканию тока. Для постоянного тока согласно закону Ома В= —. ~1 (1) 1 Это активное сопротивление зависит от формы и размеров проводника: сП л=~р— о Для однородного проводника с поперечным сечением о и длиной 1 1 А= р —. Б Удельное электрическое сопротивление является характеристикой материала проводника. В соответствии с формулой (2) измерение величины р сводится к измерению сопротивления проводника постоянному току Л и геометрических параметров проводника 1 и о.
Рис. 1. Электрическая схема: 1 — регулируемый источник постоянного напряжения «О... +15 В»; '! 2 — мультиметр ~режим Р.— '..20В, входы СОМ И2); 3 — мультиметр ~рвлсим А.—.. 200 иА, входы СОМ тА); 4 — миниблок «Сопротивление проводника» с сопротивлениемВ В основе работы омметров обычно лежит приближенный технический метод; шкалу прибора градуируют с использованием формулы (3) при фиксированном напряжении 17 батареи элементов. Этот метод используют, когда не нужна высокая точность измерений.
Наиболее точным является метод измерений с помощью моста постоянного тока. Измерительные мосты — это высокоточные приборы, предназначенные для измерения электрических сопротивлений, емкостей, индуктивностей и других параметров методом уравновешенных мостовых цепей. На рис. 2 приведена схема простейшего моста Уитстона, который используется для измерения величин сопротивлений. Рис. 2. Электрическая схема простейшего моста Уитстона: 1 — магазин сопротивлений с сопротивлением В; 2 — миниблок «Сопротивление проводника» с сопротивлением 1<; 3 — мультиметр; 4 — миниблок «Сопротивление» с сопротивлением В~ = 100 Ом; 5 — миниблок «Сопротивление» с сопротивлением Н~ = 10 Ом; б — миниблок «Сопротивление» с сопротивлением В, = 470 Ом, 7 — источник стабилизированного постоянного напряжения с<+15 В» Подбирая значение сопротивления В„, добиваются равенства потенциалов точек а и б, при этом ток 1„, текущий через амперметр, обращается в нуль.
В таком уравновешенном состоянии для моста можно записать; 1мйм 1Р1', .И =12Л2', 1м=1; 11 = 12. Используя эти соотношения, получаем расчетную формулу: 1~ м 1~2~ 1~1. ~4) Для ограничения тока, протекающего через мост, используют ограничительное сопротивление Л,. О п и с а н и е у с т а н о в к и Технический метод и метод измерения с помощью омметра Электрическая схема технического метода показана на рис. 1, монтажная— на рис. 3. Рис.
3. Монтажная схема: 2,3,4 — см. на рис. 1 Л1етод измерения с помощью моста Уитстона Электрическая схема моста Уитстона показана на рис. 2, монтажная - на рис. 4. Рис. 4. Монтажная схема: 1, 2,3,4, 5, 6 — см. рис. 2 П о р я д о к в ы п о л н е н и я р а б о т ы Выполнение измерений а) Технический метод 1. Соберите электрическую цепь (см. рис. 1) по монтажной схеме, приве- денной на рис. 3.
2. Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров. Нажмите кнопку «Исходная установка» (поз. 19, см. рис. 1 на стр. 6). 3. Кнопками установки напряжения «0...15 В» (поз.14, рис. 1, стр. 6) уста- новите ток 1 = 10 мА. Значения тока и напряжения запишите в таблицу. 4. Проведите аналогичные измерения увеличивая ток на =10 мА до 50мА. 5. Выключите кнопкой «Сеть» питание блока генераторов напряжений.
Таблица б) Измерение омметром б. Подключите омметр к миниблоку «Сопротивление проводника» (см с. 15). В качестве омметра используют мультиметр: режим ье 200 Ом, входы СОМ, Уй. 7. Установите требуемый режим и диапазон измерения. 8. Запишите показания прибора в таблицу. в) Измерение мостом Уитстона 9. Соберите монтажную схему (см. рис. 4) по схеме (см.
рис. 2). 10. Включите кнопкой «Сеть» питание блока генераторов напряжений. Нажмите кнопку «Исходная установка» (поз. 19, см. рис. 1 на стр. 6). 11. Установите все декады магазина сопротивлений в нулевое положение. 12. Подберите такое сопротивление магазина А, при котором показния амперметра будут находиться вблизи нуля а) начните с декады с наибольшим сопротивлением; б) увеличьте сопротивление декады на одно значение; в) если ток, текущий через амперметр, уменьшился, но не изменил знак, то продолжайте увеличивать сопротивление декады; г) как только знак тока изменится на противоположный, то сопротивление магазина больше сопротивления исследуемого проводника и переключа- 4б тель следует вернуть в предыдущее положение, после чего перейти к подбору сопротивления следующей декады; д) подбирайте сопротивление Л на декадах магазина до тех пор, пока показание амперметра не будет равно нулю. Запишите полученное сопротивление Л„в таблицу. 13.
Выключите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров. Обработка результатов измерения 1. Рассчитайте сопротивление проводника Л при техническом ыетоде изыерения (см формула (3)): ~Л, Л = — '=...Ом, Л = '=' =...Ол, Л=Л вЂ” Л =...Ол Л ''' ' сРед 2 Р ''' сРед А с Результаты расчетов запишите в таблицу. 2. Вычислите по формуле (4) сопротивление проводника Л, измеряемого с помощью моста: Л =Л вЂ” '= ...Ом 2 "Л, Результат с точностью до трех значащих цифр запишите в таблицу.
3. Рассчитайте удельное сопротивление проводника: Б р= — =...Ол л, 1 используя значение Л, полученное наиболее точным методом — мостовым. Определите материал проводника, сравнив полученное значение р с таб- личными значениями для проводников. По полученным результатам сделай- те вывод, не забудьте указать источник справочной информации. 4. Оцените погрешности 6,измеренных величин: а) в техническом методе по разбросу полученных значений: ЛЛ ( еее» где) у 100дс 2 ' Л б) для омметра см.
стр. 11; в) при использовании моста погрешность ЛЛ составляет 0,5 единицы последнего записанного разряда числа; например, для результата измерений Л = 8,37 Ом величина ЛЛ = 0,005 Ом и соответствующая ей б, = 0,06 ',4. 5. В выводе по работе сравните результаты, полученные различными методами измерений, и сопоставьте точность этих методов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
