Министерство Путей Сообщения Российской Федерации
Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения
Кафедра физики. Лаборатория электрофизики.
Лабораторная работа № 201/1
Изучение вольтметра магнитоэлектрической системы
Выполнил: студент группы КИБ-208
Брылин
Игорь Андреевич
Проверил:
Денисов Александр Владимирович
Цель работы: изучение вольтметра магнитоэлектрической системы.
Краткое теоретическое обоснование: вольтметр состоит из чувствительного прибора МЭС и добавочного сопротивления (R∂), включенного последовательно. Прибор МЭС, из которого в работе предлагается сделать вольтметр, смонтирован на отдельной панели. Схема включений приведена на рисунке 1.
Прибор подпаян к клеммам 1, 2. Добавочное сопротивление R∂ нужно подключить к клеммам 2, 3. Клеммами вольтметра, который при этом получится, будут 1 и 3.
Основными характеристиками прибора
МЭС являются максимальное значение тока I0 и
внутреннее сопротивление прибора r. Обе характеристики приводятся на шкале прибора, например,
I0 = 100 мкА, r = 750 Ом.
|
Предположим, что данным прибором нужно измерить напряжение U, которое в n раз больше, чем U0:
. (1)
Измеряемое напряжение U распределяется между последовательно включенными приборам МЭС и R∂ следующим образом:
U = U0 + I0 · R∂ (2)
Решим уравнение (2) относительно R∂:
Учитывая, что , получим:
R∂ = r (n – 1) (3)
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
I часть – расширение пределов измерения и градуировка вольтметра.
Расширение пределов измерения.
1. Со шкалы прибора МЭС, смонтированного на панели (см. рис. 1), описать значение предельного тока I0 и сопротивления r. По формуле I0 · r = U0 найти предельное напряжение U0.
2. Поскольку U0 мало, надо расширить пределы измерения прибора до значения U, заданного преподавателем. Для этого следует вычислить добавочное сопротивление R∂, используя формулы (1) и (3).
3. Установить на магазине сопротивлений R∂, магазин подключить к клеммам 2, 3 панели с прибором МЭС. Клеммы 1, 3 получившегося вольтметра подключить к клеммам 2, 4 установки параллельно смонтированному в ней вольтметру V (см. рис. 2).
|
Показать схему преподавателю или лаборанту.
Градуировка вольтметра.
4. Включить выпрямитель в сеть (~ 220 В), перевести К1 в верхнее положение и, вращая ручку потенциометра П1, установить максимальное значение напряжения по вольтметру установки V или по изучаемому вольтметру.
Записать в таблицу 1 показания вольтметра установки и исследуемого прибора (U и α соответственно). Найти цену деления второго прибора .
5. Диапазон напряжения разбить на 10-12 интервалов и снять зависимость U(α). Результаты измерений и вычисленные значения цены деления AU занести в таблицу 1.
Построить градуировочный график U(α).
6. Вычислить среднее значение цены деления и погрешность цены деления .
I0 = А, r = Ом, U0 = B, U = B Таблица 1
U |
α, дел |
AU = U/ α,В/дел. |
∆AU, В/дел. |
(∆AU)2, В2/(дел.)2 |
|
дел. |
В |
||||
II часть – определение сопротивления вольтметра и оценка погрешности измерений напряжения.
Определение сопротивления (rV) вольтметра установки.
Для этого изучаемый вольтметр нужно включить последовательно с вольтметром V установки, изображенной на рисунке 2. Цена деления AU и внутреннее сопротивление (r+R∂) изучаемого вольтметра известны. При последовательном соединении вольтметров через них проходит один и тот же ток. Выразим значение тока через напряжения и сопротивления вольтметров.
|
ток через изучаемый вольтметр:
где U – напряжение, измеряемое вольтметром установки V
U1 – напряжение, измеряемое изучаемым вольтметром.
Приравнивая значения токов (4), получим формулу для сопротивления rV вольтметра V установки:
. (5)
1. Разомкнуть перемычку К2 установки (см. рисунок 2). К клеммам 6, 7 подключить изучаемый вольтметр последовательно с вольтметром установки V. Переключателем шкал прибора установить диапазон измерения U = 5 В, записать это значение в таблицу 2.
2. С помощью сопротивления П1 установить 5-10 значений напряжения. Показания U вольтметра установки и соответствующие им показания α изучаемого вольтметра занести в таблицу 2. Используя значения цены деления изучаемого вольтметра (или градуировочный график U(α))? измеренным значениям α сопоставить напряжения U1.
3. Повторить измерения по п.2 на втором пределе вольтметра установки V (например, U=10 В). Значение диапазона вольтметра V и результаты измерений U и α занести в таблицу 3, которая аналогична таблице 2. Закончив измерения, замкнуть клеммы 6, 7 установки перемычкой К2 (см. рис.2).
U = В Таблица 2
U, B |
α, дел. |
U1 = AU · α, В |
rV, Ом |
∆rV, Ом |
(∆rV)2, Ом2 |
U, B |
α, дел. |
U1 = AU · α, В |
rV, Ом |
∆rV, Ом |
(∆rV)2, Ом2 |
U = В Таблица 3
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.