Цель работы: изучение устройства, принципа действия и характеристик основных электроизмерительных приборов, используемых в лабораторном практикуме, освоение методов простейших измерений.
Принадлежности: прибор магнитоэлектрической системы, прибор электромагнитной системы, вольтметр универсальный В7-26, вольтметр универсальный цифровой В7-27А, осциллограф универсальный С1-68, источник постоянного тока, блок резисторов, релаксационный генератор, набор соединительных проводов.
Устройство, принцип действия и характеристики основных
электроизмерительных приборов физического практикума:
Стрелочные электроизмерительные приборы:
В зависимости от принципа действия стрелочного механизма стрелочные магнитно-измерительные приборы в основном подразделяются на две системы: приборы магнитоэлектрической системы и электромагнитной системы.
Приборы магнитоэлектрической системы:
Работа приборов магнитоэлектрической системы основана на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита и подвижной катушки по которой протекает измеряемый ток.
Устройство и принцип действия таких приборов: Между полосами постоянного магнита установили цилиндрический ферромагнитный сердечник. В зазоре между полосами магнита и цилиндрическим сердечником может свободно вращаться подвижная рамка из тонкого медного провода, намотанного на тонкий алюминиевый каркас. На оси вращения алюминиевой рамки закреплена указательная стрелка, которая перемещается по шкале прибора. На оси также закреплены 2 спиральные пружины, создающие противодейственный вращательный момент и одновременно выполняющих роль токопроводящих проводников.
В состоянии покоя плоскость рамки расположена параллельно силовым линиям магнитного поля постоянного магнита. При протекании тока рамка создаёт магнитное поле, вектор индукции которой перпендикулярен её плоскости. В результате взаимодействия полей рамка будет стремится перевернуться перпендикулярно силовым линиям постоянного магнита, пока её вращающий момент не уравновесится противодействующим моментом спиральных пружин. В конечном итоге рамка перевернётся на некоторый угол α, величина которого возрастает с увеличением значения измеряемого тока I.
Характерной особенностью приборов магнитоэлектрической системы является пропорциональная зависимость между вращающим моментом рамки МI и силой протекающего по его обмотке тока: МI=k1I, где k1- коэффициент, зависящий от конструкции прибора.
В то же время противодействующий момент Мn , создаваемый спиральными пружинами, пропорционален углу поворота рамки: Мn=k2α, где k2- жёсткость спиральных пружин.
Равновесие рамки определяется равенством двух этих сил: МI= Мn, то есть α=kI, где k=k1/k2.
Таким образом угол отклонения рамки находится в линейной зависимости от величины измеряемого тока, что обеспечивает высокую равномерность шкалы прибора.
В качестве других достоинств приборов магнитоэлектрической системы следует отметить малое энергопотребление, слабую восприимчивость к внешним магнитным полям, высокую чувствительность и точность показаний. Благодаря тому что каркас рамки выполнен из алюминия, подвижная система прибора характеризуется высокой апериодичностью. Индукционные токи, возникающие в каркасе при его движении в магнитном поле, создают сильный тормозящий момент, приводящий к сильному успокоению. Стрелка устанавливается на соответствующем делении шкалы почти без переколебаний.
К недостаткам приборов этой системы следует отнести чувствительность к перегрузкам и возможность проведения измерений только в цепях постоянного тока.
Приборы электромагнитной системы:
Работа приборов электромагнитной системы основана на взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки, по которой протекает измеряемый ток, и ферромагнитного сердечника, являющегося подвижной частью прибора.
Устройство и принцип действия таких приборов: Ферромагнитный сердечник имеет особую форму и установлен эксцентрично на оси вращения так, что может свободно входить в плоскую щель неподвижной катушки. На оси также закреплены стрелки указателя, шток воздушного успокоителя колебаний стрелки и спиральная пружина, обеспечивающая противодействующий вращающий момент.
В состоянии покоя сердечник выведен из щели катушки, а указатель располагается на нулевой отметке шкалы. При протекании тока в катушке возникает магнитное поле, которое, в свою очередь, намагничивает подвижный ферромагнитный сердечник. В результате взаимодействия полей катушки и сердечника, последний стремится втянуться в щель катушки, поворачиваясь при этом вокруг своей оси. Вращение продолжается до тех пор, пока вращающий момент сердечника не уравновесится противодействующим моментом спиральной пружины. В конечном итоге сердечник повернётся на некоторый угол α, значение которого определяется величиной измеряемого тока I.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
