Требования к технике безопасности
Для электропитания лабораторной установки используется сетевое напряжение 220В. Все токоведущие части установки, кроме реохорда, закрыты, что исключает их случайное касание.
При выполнении работы необходимо:
а) внимательно ознакомиться с заданием и оборудованием;
б) визуально проверить целостность изоляции токоведущих проводов;
в) не оставлять без присмотра включенную лабораторную установку;
г) не загромождать рабочее место посторонними предметами и оборудованием, не относящимся к выполняемой работе;
д) о замеченных неисправностях немедленно сообщить преподавателю или лаборанту;
е) по окончании работы отключить установку от сети, привести в порядок рабочее место.
Экспериментальная часть
Приборы и принадлежности
4.1.1 Специальная установка.
4.1.2 Мост постоянного тока.
4.1.3 Источник питания.
Описание лабораторной установки
Блок–схема лабораторной установки показана на рисунке 4.1.
 |
Рисунок 4.1
Установка (рис. 4.2) состоит из основания 1 с регулируемыми ножками 2, к которому крепится блок питания 3 и стойка 4. На стойке 4 установлены два неподвижных кронштейна 5 и 6, к которым крепится тонкий провод. Токосъемный контакт 8 ограничивает длину провода, сопротивление которого изменяется. Длина провода отсчитывается по линейке 9, нанесенной на стойке 4. Цена деления линейки 1мм, отсчет берется по положению визирной метки 10. Контакт 8 может свободно перемещаться по стойке 4 при ослабленном винте 11. Переместив контакт 8, винт 11 необходимо снова закрепить.
На лицевой панели блока питания расположена кнопка 12 переключения метода измерения сопротивления: моста или амперметра–вольтметра. Здесь же находятся кнопка 13 для включения схемы (а) или (б) рисунка 2.1, вольтметр 14, амперметр 15, тумблер 16 включения установки в сеть и сигнальная лампочка 17. Выходные клеммы 18 служат для подключения измеряемого сопротивления ко внешней цепи.
Рисунок 4.2
Источник питания (рисунок 4.1) служит для питания моста постоянного тока. Он подключается к специальным клеммам моста 4 (рисунок 4.3). Измеряемое сопротивление подключается к клеммам Rx.
 |
Рисунок 4.3
Выполнение работы
4.3.1 Определение сопротивления методом компенсации.
4.3.1.1 Включить тумблеры “СЕТЬ” блока питания установки ФМП–01 и источника питания.
4.3.1.2 Переключатель 12 (рисунок 4.2) рассположить в полдожение “мост”. Кнопка отжата.
4.3.1.3 Поворотом переключателя 6 (рисунок 4.3) в положение (–) подключить в схему моста источник питания.
4.3.1.4 Подключить в цепь моста гальванометр, расположив переключатель 2 в положение “грубо”.
4.3.1.5 Заметив отклонение стрелки, изменяя положение переключателя 3, добиться ее отклонения в противоположную сторону. Когда отклонение стрелки гальванометра будет лежать в пределах шкалы прибора или меняться на противоположные при соседних положениях переключателя 3, добиться нулевого показания гальванометра вращая рукоятку 4 кругового реохорда 5. Тумблер 2 перевести в положение “точно” и снова уравновесить мост. Величина измеряемого сопротивления равна показанию шкалы кругового реохорда 5, умноженному на показание переключателя 3. Записать значение измеренного сопротивления.
4.3.1.6 Отключить гальванометр и питание моста Уитстона. Выключить источник питания.
4.3.2 Определение сопротивления методом амперметра–вольтметра
4.3.2.1 Переключатель 12 (рисунок 4.2) на лицевой панели блока питания ФПМ–01 установить в положение V–A. Кнопка нажата.
4.3.2.2 Переключатель 13 установить в положение «СХЕМА а» (рисунок 2.1). Кнопка нажата.
4.3.2.3 Изменяя ручкой «Регулировка тока» величину тока, провести измерения напряжения для пяти различных значений тока.
Результаты занести в таблицу.
| схема | № | J | U | U / RV | U / J | RX | eпогр , % |
 a)
| . . . | ||||||
| б) | . . . |
4.3.2.4 Провести подобные измерения для схемы б) рисунка 2.1, для чего переключатель 13 установить в соответствующее положение. Кнопка отжата.
4.3.2.5 Отключить блок питания от сети.
4.3.2.6 Рассчитать неизвестное сопротивление по формулам (2.20) или (2.21) в зависимости от схемы включения, приняв RV=19750 Ом и RА=0,29 Ом.
4.3.2.7 Рассчитать относительную ошибку eпогр, используя класс точности амперметра и вольтметра.
4.3.2.8 Рассчитать мощности Na и Nб, выделяемые на сопротивлении RХ при включении его в цепь по схемам а и б рисунка 2.1. Формулы для расчета величин Na и Nб вывести самостоятельно.
Требования к отчету
Отчет должен содержать:
- номер, название и цель работы;
- краткий конспект теоретической части, включая расчетные формулы;
- схематическое описание лабораторной установки и метода измерений;
- таблицу с результатами измерений по методу амперметра–вольтметра;
- результат измерений мостовым методом, расчеты мощности выписать отдельно;
- вывод по результатам работы.
Контрольные вопросы
1. Что понимается под силой тока, плотностью тока, ЭДС источника и напряжением?
2. Сформулируйте законы Ома и Джоуля–Ленца.
3. Сформулируйте правила Кирхгофа.
4. Почему метод компенсации более точен, чем метод амперметра–вольтметра?
5. Для чего гальванометр, используемый в мосте постоянного тока, имеет двустороннюю шкалу?
6. Докажите справедливость соотношения (2.23)
7. Выведите формулы для расчета мощности, выделяемой на сопротивлении Rx , при его включении в цепь по схемам а) и б) рисунка 2.1.
Список литературы
1. Детлар А.А, Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1989, §19.1–19.3.
2. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2. – М.: Наука, 1989, §31,33–36,38.
Составитель ТРОФИМОВА Евгения Владимировна
ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ
ПОСТОЯННОГО ТОКА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
лабораторной работе № 32
по курсу общей физики
Редактор Г.Р. Юнусова
ЛБ № 020258 от 08.01.98.
Подписано к печати 03.09.2001.Формат 80 х 64 1/16.
Бумага оберточная. Печать плоская. Гарнитура Times New Roman.
Усл. печ. л. 1,0.Усл.-кр.-отт. 1.0. Уч-изд.л. 0,9. Тираж 300 экз.
Заказ
Уфимский государственный авиационный технический университет
Уфимская типография № 2 Министерства печати и массовой информации Республики Башкортостан
450000, Уфа-центр, ул. К.Маркса, 12