Градуировка шкалы гальванометра и определение цены деления по току

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА  № 4

ГРАДУИРОВКА ШКАЛЫ ГАЛЬВАНОМЕТРА

Цель работы: проградуировать шкалу гальванометра и определить цену деления по току.

Приборы и принадлежности:

1.  Нуль - гальванометр типа ФЭП;

2.  Постоянное сопротивление ( r₁ =100 Ом - реостат);

3.  Постоянное сопротивление ( r₂ =1000 Ом - реостат);

4.  Магазин сопротивлений, тип Р-33;

5.  Источник тока (аккумулятор Е =4 вольта);

6.  Ключ;

7.  Соединительные провода.

Теоретическое  введение

Проградуировать шкалу гальванометра – это значит установить, какой силе тока соответствует то или иное деление шкалы. Зная силу тока и соответствующее отклонение  n  стрелки гальванометра, можно построить кривую  I = f (n) . Если эта зависимость представляет собой линейную функцию, то можно определить «цену деления» или еще ее называют «постоянной» гальванометра, понимая под этим термином ту силу тока, которая отклоняет стрелку гальванометра на одно деление шкалы. Величина, обратная цене деления, называется «чувствительностью» гальванометра.

Единица измерения постоянной гальванометра по току:

                А/дел;                             мА/дел;                          мкА/дел.

Единица измерения чувствительности гальванометра по току:

                дел/А;                             дел/мА;                          дел/мкА.

В данной работе мы будем определять цену деления шкалы гальванометра по току.

Для градуировки гальванометра используется цепь, схема которой дана на рисунке 1,

где  Е  – аккумулятор, питающий цепь;

                r₁  и  r₂  - постоянные сопротивления;

                r  - магазин сопротивлений,

r_г – внутреннее сопротивление гальванометра.

Чтобы установить зависимость силы тока, протекающего по гальванометру от параметров цепи, воспользуемся законом Кирхгофа.

Принимая во внимание обозначение и направления токов, данные на рисунке 1, напишем следующее уравнение:

для точки  А  (по первому закону Кирхгофа)

                                                                                                              ( 1 )

для контура  АГВЕА  (по второму закону Кирхгофа)

                                                                            (2)

для контура АГВА (по второму закону Кирхгофа)

                                                                                      (3)

Решая эти три уравнения, для силы тока I, протекающего через гальванометр. получаем выражение:

                                                        (4)

Таким образом, зная ЭДС аккумулятора Е, сопротивление r₁, r₂, r и r_г, можно вычислить силу тока, протекающего в гальванометре. При неизменных значениях Е, r₁, r₂, r_г силу тока в гальванометре можно менять, задаваясь различным значением r.

Порядок проведения работы

1. Познакомиться с приборами и дать полную характеристику на каждый прибор.

2. Заготовить таблицу записи наблюдений.

3. Собрать электрическую цепь по схеме рис. 1.

Рис.1

Правильно и рационально располагайте приборы на рабочем столе.

В качестве постоянных сопротивлений r₁ и r₂ служат реостаты со скользящим контактом, в качестве переменного сопротивления служит 6–ти декадный магазин сопротивлений Р–33. Перед началом работы сопротивление магазина  должно быть минимальным (=0), то есть все декады магазина r должны быть выведены.

4. Собрав схему, включают в магазине r такое сопротивление (вводить в магазине сопротивление r надо с наименьшего), при котором стрелка гальванометра будет отклонена до конца шкалы (n = 10 делений).

5. Записывают значения сопротивлений r₁ , r₂ , r и деление n , на котором стоит стрелка гальванометра, в таблицу наблюдений.

6. Уменьшая сопротивление r так, чтобы стрелка гальванометра стояла против некоторого деления, например, 9-го (n =9), опять записывают значения сопротивления r и n. Все данные заносят в таблицу записи наблюдений.

7.Уменьшая сопротивление r (при неизменном значении r₁ и r₂) проходят всю шкалу до нуля, делая, таким образом, 10 отсчетов.

8. Проделывают наблюдения в обратном порядке, увеличивая (при неизменном r₁ и r₁) r и устанавливают стрелку гальванометра на прежних делениях шкалы.

Обработка результатов опыта

1.  Из двух значений r , соответствующих одному и тому же отклонению n стрелки гальванометра, находят среднее .

2.  Для каждого значения  вычисляют  I  по формуле (4-1), при этом r_г – внутреннее сопротивление гальванометра дается на шкале прибора.

3.  Строят градуировочный график , откладывая по оси абсцисс значение n , по оси ординат I.

4.  Определяют цену деления шкалы гальванометра по формуле:

                     (А/дел.),

где k – номер опыта (измерения).

Необходимо определить 10 значений С_г . После этого вычисляют среднее значение .

График зависимости

Данные для расчетов:

          Е =4 вольта;

          r₁  =100 Ом;

          r₂ =1000 Ом;

          r_г =385 Ом .

Таблица записи наблюдений

n, . дел.	, Ом	, Ом	, Ом	I, А	Cr, А/дел	,
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1

Контрольные вопросы

1.  Назначение гальванометра. Назовите системы гальванометров.

2.  Устройство и принцип действия гальванометра магнитоэлектрической системы.

3.  Основные параметры гальванометра. Что такое цена деления по току? по напряжению? Единицы измерения цены деления по току, по напряжению.

4.  Сформулируйте законы Кирхгофа для разветвленной цепи.