Головна
Банківська справа  |  БЖД  |  Біографії  |  Біологія  |  Біохімія  |  Ботаніка та с/г  |  Будівництво  |  Військова кафедра  |  Географія  |  Геологія  |  Екологія  |  Економіка  |  Етика  |  Журналістика  |  Історія техніки  |  Історія  |  Комунікації  |  Кулінарія  |  Культурологія  |  Література  |  Маркетинг  |  Математика  |  Медицина  |  Менеджмент  |  Мистецтво  |  Моделювання  |  Музика  |  Наука і техніка  |  Педагогіка  |  Підприємництво  |  Політекономія  |  Промисловість  |  Психологія, педагогіка  |  Психологія  |  Радіоелектроніка  |  Реклама  |  Релігія  |  Різне  |  Сексологія  |  Соціологія  |  Спорт  |  Технологія  |  Транспорт  |  Фізика  |  Філософія  |  Фінанси  |  Фінансові науки  |  Хімія

Вивчення компенсаційного методу вимірювань - Фізика

 Лабораторна робота ВИВЧЕННЯ КОМПЕНСАЦІЙНОГО метод вимірювання

Мета роботи:

Ознайомлення з методом компенсації в практиці вимірювань фізичних величин, отримання навичок користування приладами мостового типу.

Обладнання: міст Уитстона, змонтований на панелі; джерело постійного струму, магазин опорів Р33 або резистор відомого номіналу, набір резисторів, мультиметр, потенціометр постійного струму (ПП-63 або аналогічний), термопара.

1. Теоретична частина

Вимірювання електричного опору провідника (резистора) можна зробити за допомогою закону Ома (рис 1.) :.

Однак введення в електричний ланцюг амперметра і вольтметра неминуче призводить до певних погрішностей. Введення в ланцюг амперметра неминуче зменшують силу струму в ланцюзі, а, значить і показання вольтметра. Підключення в ланцюг вольтметра збільшують силу струму і показання амперметра. Звичайно, хороші вимірювальні прилади виготовляються так, щоб опір амперметра було якомога більше малим, а опір вольтметра якомога більше більшим. Тим не менш, метод амперметра - вольтметра неможливо принципово позбавити від зазначених недоліків.

Електрорушійна сила e дорівнює різниці потенціалів на полюсах джерела струму за відсутності розрядного струму. Напруга U, що вимірюється вольтметром при його підключенні до джерела струму пов'язано з протіканням струму в вийшла ланцюга. При цьому показання вольтметра неминуче виявляються менше істинного значення е.р.с. на величину падіння напруга на самому джерелі струму: U = e - I ? r (рис. 2).

Боле точні результати вимірювань різних електричних величин можна отримати тільки компенсаційними методами, суть яких полягають у тому, що вимірювана величина порівнюється з аналогічною величиною, виміряної з високою точністю. Момент настання «рівноваги» фіксується за допомогою нуль-індикаторів тієї або іншої конструкції. Роль нуль-індикатора полягає не в тому, щоб вимірювати струм, а в тому, щоб встановлювати його відсутність. При цьому через нуль-індикатор протікає дуже маленький струм, що дозволяє практично виключити вплив вимірювального приладу на процес вимірювання. Стрілочні нуль-індикатори мають дзеркальну шкалу, яка містить усього кілька поділок і дуже тонку стрілку. При вимірюванні необхідно дивитися на прилад «прямо зверху», при цьому сама стрілка і її зображення в дзеркалі повинні збігатися.

До приладів компенсаційного типу відноситься міст постійного струму Уитстона, призначений для вимірювання опору провідників, і потенціометр, призначений для вимірювання е.р.с. джерел тока.Мост постійного струму Уитстона для вимірювання опору

На рис. 3 зображена схема моста Уитстона. Він складається з чотирьох послідовно з'єднаних опорів, що утворюють чотирикутник АВБДА. В діагональ ДВ включений нуль-індикатор G (гальванометр або мікроамперметр з центральною стрілкою). Вимірюваний опір rxобразует гілка АВ, а в гілку БД включений еталонний резистор, опір якого r0ізмерено з великим ступенем точності. Опору r1і r2можно підібрати такими, що різниця потенціалів між точками В і Д дорівнюватиме нулю. При цьому струм через гальванометр не йде, настає рівновага моста.Пріменім друге правило Кірхгофа для контурів АВД і ВБД

(1)

Рішення системи (1) дає

(2)

Зазвичай гілка АДБ являє собою реохорд (реохордний міст Уитстона). В даному приладі це пряма дріт постійного перетину з рухомим контактом (рис. 4). Балансування моста досягається переміщенням контакту вздовж реохорда. При цьому величини опорів r1і r2пропорціональни довжинах плечей реохорда l1і l2і формула (2) перетвориться в

(3)

Формально похибка вимірювання невідомого опору визначається похибкою вимірювання плечей реохорда і похибкою еталонного опору:

(4)

Зазвичай ця похибка невелика. Але слід враховувати, що вона збільшується при великому нерівність плечей реохорда. Наприклад, при l1 / l2 = 4 або 0,25 вона в 1,5 рази більше, ніж при l1 / l2 »1. Це означає, що бажано проводити вимірювання так, щоб еталонне і вимірюється опору були порівняні по величині rx» r0. Великий вплив на похибку вимірювань також надає точність проведення нульового відліку, тобто фактично чутливість нуль-індикатора. Що уникнути інших похибок застосовують спеціальні прийоми, один з яких буде описаний в завданні до роботи.

Потенціометр для вимірювання е.р.с.

Принципова схема потенціометра показана на рис. 5. Джерело живлення з е.р.с. e0, свідомо перевершує е.р.с. досліджуваного джерела струму, підтримує постійну силу струму в ланцюзі реохорда АБ. Переміщаючи движок реохорда Д, можна отримати на ділянці АД падіння напруга, пропорційне опору r цієї ділянки, т. Е. Фактично довжині цієї ділянки реохорда

(5)

Якщо зустрічно до цієї ділянки підключити через гальванометр джерело струму, у якого е.р.с. одно цього напрузі (e = U), то відбудеться компенсація напруг і струм через гальванометр не буде проходити. В якості зразкового джерела струму в даному потенціометрі використовується нормальний елемент Вестона, е.р.с. якого (1,0183 В) практично не змінюється з часом. При підключенні його і балансуванню потенціометра виконується:

(6)

Потім замість нормального елемента можна підключити джерело з невідомі е.д.с і знову зрівноважити прилад:

(7)

З формул (6) і (7) виходить робоча формула

, (8)

де вимірюванням підлягають довжини плечей l1і l2.2. Виконання експерименту

Завдання 1. Вимірювання опорів

Міст Уитстона зібраний на панелі, при цьому монтажна схема повністю відповідає принциповій, що зазвичай не робиться в заводських приладах. В якості зразкового опору використовується високоякісний резистор з відомим опором r0ілі магазин опорів Р33, на якому за допомогою ручок-декад можна набирати опору від 0,1 до 99999,9 Ом. Напруга, що подається на прилад можна регулювати в межах 0 - 4 В. У роботі використовуються набір резисторів, розпаяних на «лінійці», опір яких невідоме.

1. Підключіть зразковий резистор або магазин опорів до «правого» плечу приладу. Розпаяні на лінійці резистори №1-№6 мають номінал 500 - 3000 Ом. Тому на магазині опорів можна встановити r0 = 1000 Ом і залишати це значення при всіх вимірах.

2. Підключіть до «лівого» плечу приладу резистор №1.

3. Підключіть джерело струму (полярність не має значення). Встановіть річний регулятора напруги середня напруга.

4. Переміщуючи движок реохорда, уравновесьте міст.

5. Запишіть у таблицю 1 звіту значення довжин плечей реохорда l1і l2.

6. За формулою (3) обчисліть значення невідомого опору. Результати можна округляти до цілих значень.

7. Виміряйте опір резисторів №2 - №6.

8. Одна з труднощів при виготовленні моста Уитстона полягає в тому, що важко досягти повної електричної симетрії «лівої» і «правою» сторін мосту. Це призводить до появи систематичної похибки, яку важко врахувати. Один із способів обійти цю складність полягає в тому, що треба повторити вимірювання опорів всіх резисторів, помінявши місцями магазин опорів і лінійку з резисторами. Потім, в якості остаточного значення можна взяти середнє арифметичне з двох вимірів.

9. Виміряйте опору резисторів №1 - №6 за допомогою мультиметра (омметра) - таблиця 2.

10. Розрахуйте у відсотках середнє розбіжність між результатами, отриманими за допомогою моста і за допомогою мультиметра.

Завдання 2. Вимірювання електрорушійної сили джерела струму

Принцип компенсаційного методу вимірювання е.р.с. втілений в промисловому потенціометрі постійного струму ПП-63 (класу точності 0,05). Крім вимірювання е.р.с. ПП-63 може служити в якості джерела регульованої напруги (ИРН). Зовнішній вигляд потенциометра показаний на рис. 6

Перед початком роботи органи управління і регулювання потенциометра повинні знаходиться в таких положеннях:

- Перемикач живлення приладу «ХАРЧУВАННЯ» - у відключеному положенні.

- Перемикач нормального елемента в положення «В» - внутрішній нормальний елемент. (При використанні зовнішнього нормального елемента він підключається до клем «НЕ» і перемикач переводиться в положення «Н»).

- Перемикач гальванометра в положення «В» - внутрішній гальванометр. (При використанні зовнішнього гальванометра він підключається до клем «Г» і перемикач переводиться в положення «Н»).

- Перемикач живлення в положення «В» - внутрішнє харчування (зовнішній джерело живлення підключається до клем «БП» і перемикач переводиться в положення «Н»).

- Перемикач полярності потенціометра «+», «-» - в положення «+».

- Кнопки «ГРУБО» і «ТОЧНО» - в віджатих (розфіксувати »положеннях).

У даній роботі в якості джерела струму використовуватися хромель-алюмелівая [1] термопара. Якщо спай термопари нагріти, то вона стане джерелом струму. е.р.с. якої і треба виміряти.

1. Підключіть термопару до клем «Х» потенціометра.

2. Встановіть перемикач «РІД РОБОТИ" в положення "Потенціометром».

3. Встановіть перемикач «ХАРЧУВАННЯ» в положення «ВКЛ».

4. Встановіть перемикач меж вимірювань - штепсель в положення «'1». Положення цього штепселя визначається межами виміру е.р.с .: «'0,5» - при вимірюванні е.р.с. до 25 мВ, «'1» - при вимірюванні е.р.с. до 50 мВ, «'2» - при вимірюванні е.р.с. до 100 мВ.

Проведіть установку (контроль) робочого струму потенціометра. Для цього:

- Встановіть перемикач «К» - «І» у положення «К». При цьому підключається нормальний елемент.

- Встановіть стрілку гальванометра на «0» обертання рукояток «ГРУБО» (верхня рукоятка) і «ТОЧНО» (нижня рукоятка) регулятора «РОБОЧИЙ ТОК», спочатку при натиснутій (зафіксованої) кнопці «ГРУБО», а потім - «ТОЧНО».

- Досягнення компенсації в цьому випадку означає виконання умови (6) .5. Проведіть вимір невідомої е.р.с. Для цього

- Затисніть один спай термопари двома пальцями.

- Встановіть перемикач «К» - «І» в положення «І».

- Встановіть стрілку гальванометра на «0» обертанням рукояток секційного перемикача «mV» і реохорда «mV», спочатку при кнопці «ГРУБО», а потім «ТОЧНО».

- Досягнення компенсації в цьому випадку означає виконання умови (7).

- Значення вимірюваного е.р.с. в мілівольтах дорівнюватиме сумі показань секційного перемикача і реохорда, помноженої на значення множника, встановленої на перемикачі меж вимірювань за допомогою штепселя.

- При підключенні джерела струму (термопари) до потенціометра необхідно дотримуватись полярності. Якщо полярність джерела струму невідома, і він підключений до клема «Х» неправильно, то компенсації при вимірюванні домогтися неможливо (джерела включені «не прийнято»). Для зміни полярності слід скористатися тумблером «+», «-».

6. Опустіть спай термопари гарячу воду або нагрійте його запальничкою. Виміряйте Е.Д, з цього джерела струму.

[1] Хромель, алюмель - сплави на основі хрому та алюмінію, спай яких дає більшу термо-е.р.с.
Грабарь Ігор Еммануїлович
ГРАБАРЬ Ігор Еммануїлович (1871-1960), російський живописець і мистецтвознавець, народний художник СРСР (1956), академік АН СРСР (1943) і дійсний член Академії мистецтв СРСР (1947). Життєрадісні, пронизані світлом пейзажі («Березневий сніг», 1904), натюрморти, портрети («Н. Д. Зелінський»,

Готичний стиль і схоластика
Реферат на тему: «Готичний стиль і схоластика» Готичний стиль і схоластика Домінуючими в духовній атмосфері середньовіччя все ж лишалися релігійне світовідчуття і богословські інтелектуальні шукання, що спричинило виникнення схоластики. Схоластична методологія, яка багато в чому сприяла

Готичний стиль
Готичний стиль Важко знайти відповідні слова, щоб передати враження від готичних соборів. Вони високі і тягнуться до неба нескінченними стрілами веж і башточок, вимпергов, фіалів, загострених арок. Але більше вражає не стільки висота, скільки багатство аспектів, що відкриваються, коли обходиш

Дослідження електричного кола змінного струму з активним і індуктивним опором
Дослідження електричного кола змінного струму з активним і індуктивним опором Мета роботи: Вивчити нерозгалужений ланцюг змінного струму, навчитися будувати векторні діаграми, навчиться визначати фазовий зсув векторів напруги на активному й індуктивному опорі. Хід роботи: 1. Зібрав схему Рисунок

Дослідження стійкості розімкнутої системи електропривода ТПН-АД
ДОСЛІДЖЕННЯ СТІЙКОСТІ розімкнутої системи ЕЛЕКТРОПРИВОДА ТПН-АД 1. Природа виникнення коливань, види та особливості коливальних процесів Одним з актуальних питань дослідження динамічних режимів роботи електроприводу «Тиристорний перетворювач напруги - асинхронний двигун» є дослідження стійкості

Дослідження сегнетоелектриків
Кафедра конструювання і технології електричної ізоляції Лабораторна робота Тема: Дослідження сегнетоелектриків 2007 Мета роботи: дослідження основних діелектричних властивостей сегнетоелектриків в залежності від напруженості зовнішнього електричного поля і температури осцилографічних методом.

Дослідження розподілу напруги по гірлянді ізоляторів
Зміст 1 Введение... 3 2 Опис установки... 4 2.1 Розподіл напруги по елементах справної гірлянди ... 5 2.2 Розподіл напруги по елементах гірлянди з пошкодженими изоляторами... 5 2.3 Розподіл напруги по елементах справної гірлянди з екраном 5 3 Вывод... 6 1 Введення Змінне і імпульсна напруги

© 2014-2022  8ref.com - українські реферати