Файл: MetodichkaElektrika.doc

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТУ

імені гетьмана Петра Конашевича-Сагайдачного

Зорька Олександр Володимирович

Федотов Володимир Григорович

Лупіна Тетяна Олексіївна

Лабораторний практикум з фізики

ЕЛЕКТРИКА І МАГНЕТИЗМ

Київ-2012

Рецензент: к.ф.-м.н., проф. Барановський В.М.

Методичні рекомендації включають описання лабораторних робіт з розділів курсу фізики «Електрика» та «Магнетизм». Описання лабораторних робіт виконані за чіткою структурою та включають теоретичні відомості, схеми лабораторних установок, методику вимірювання, порядок виконання експериментів, таблиці результатів вимірювань і обчислень, контрольні питання з теми.

Крім оригінальних лабораторних робіт, розроблених спеціально для підготовки бакалаврів з напряму «Морський та річковий транспорт», в методичних рекомендаціях використані лабораторні роботи з інших практикумів. Причому описання цих лабораторних робіт удосконалено і приведено у відповідність з програмою курсу фізики для напряму «Морський та річковий транспорт».

Рекомендовано до друку кафедрою природничих і технічних дисциплін,

протокол № _____ від “___”____________2012 р.

ЗМІСТ.

Інструкція

з техніки безпеки

під час проведення лабораторних робіт

Розділ “Електрика і магнетизм”

Під час проведення лабораторних робіт необхідно пам’ятати всі практичні поради і вказівки, надані при виконанні лабораторних робіт з механіки та молекулярної фізики. Крім того, необхідно враховувати специфіку роботи електричних та електромагнітних приладів:

1. Виконання лабораторної роботи починати з перевірки наявності необхідного обладнання та ознайомлення зі шкалами вимірювальних приладів: визначити клас, систему, ціну поділки.

2. Скласти електричне коло відповідно до вибраної схеми. При цьому джерело струму не під’єднувати до тих пір, поки коло не буде перевірено викладачем.

3. При складанні схеми слідкувати за чистотою контактів між клемами.

4. Якщо за характером роботи не потрібна неперервна подача напруги в коло, то джерело струму вмикати тільки на час вимірювань, особливо у випадку використання гальванічних елементів, які при тривалій роботі поляризуються і змінюють свою ЕРС.

5. Необхідно уникати коротких замикань, які особливо шкідливі для кислотних акумуляторів. При складанні схеми рухомий контакт реостату повинен бути в положенні максимального опору. Гальванометри повинні бути зашунтовані.

6. При наявності в колі джерела струму не допускати будь-якого вмикання або розмикання кола під час проведення лабораторної роботи.

7. Закінчуючи експериментальну частину, необхідно вимкнути джерело струму, знайти вимірювану величину, обчислити абсолютну похибку та показати результати викладачу.

Ступінь враження електричним струмом залежить від цілого ряду чинників: значення сили струму, електричного опору тіла людини, тривалості протікання через нього струму, роду і частоти струму (змінний, постійний), індивідуальних особливостей людини та умов оточуючого середовища.

Основним фактором, що зумовлює ступінь враження людини, є сила струму. Поріг чутливості до струму залежить від стану нервової системи та фізичного розвитку людини. Для жінок порогове значення струму в 1,5 рази нижче, ніж для чоловіків.

Людина починає відчувати змінний струм промислової частоти приблизно з 1 мА. При струмі 10-15 мА виникає судорожне скорочення м’язів. Найнебезпечніша частота струму для людини - 50 Гц.

Найнебезпечнішим шляхом струму є: рука - ноги, рука - рука, особливо при проходженні струму через мозок, серце, легені.

Опір людини залежить від стану її нервової системи, фізичного розвитку. З віком опір організму людини різко зменшується, ймовірним стає ураження найважливіших органів.

Найбільш небезпечним є змінний струм частотою 20 - 1000Гц. Змінний струм небезпечніше постійного, але це характерно для напруги до 250 - 300В. При більших напругах небезпечним стає постійний струм. Деякі захворювання людини роблять її сприйнятливою до ураження електричним струмом. Тому до обслуговування електричного обладнання допускаються особи, які пройшли спеціальний медичний огляд. На важкість враження струмом впливає стан оточуючого середовища (підвищена вологість повітря).

Аналіз нещасних випадків, пов’язаних з дією електричного струму, дозволяє виявити їх основні причини, які можна об’єднати у такі групи:

1) випадкове доторкання до струмопровідних частин, що перебувають під напругою;

2) несправність захисних засобів, якими потерпілий доторкається до струмопровідних частин;

3) поява напруги на металевих частинах обладнання в результаті пошкодження ізоляції струмопровідних частин, замикання фази на землю тощо;

4) поява напруги на відключених частинах електрообладнання в результаті помилкового включення обладнання, замикання струмопровідних частин тощо;

5) виникнення крокової напруги на поверхні землі або підлоги, на якій стоїть людина, в результаті замикання проводу на землю, несправності заземлення.

Характеристика дії електричного струму

на організм людини залежно від його виду та величини

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р О Б О Т А № 301.

Вивчення правил користування електровимірювальними приладами.

Мета роботи:

1. Ознайомлення з технічними характеристиками електровимірювальних приладів.

2. Вимірювання опору резисторів за допомогою вольтметра та амперметра.

3. Ознайомлення з принципом роботи цифрового вольтметра.

4. Визначення температури нитки розжарення.

Прилади і матеріали: амперметр, вольтметр, джерело струму, два дротяних резистори, лампа розжарення, монтажна плата.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ.

Вимірювальні прилади (вольтметри, амперметри, ватметри, омметри), зразкові або робочі міри фізичних величин (магазини опорів, ємностей, індуктивностей), а також вимірювальне приладдя (реостати, додаткові опори, котушки індуктивності) складають вимірювальні засоби.

До числа найважливіших технічних характеристик вимірювальних засобів відносяться: клас точності, діапазон вимірювань (для багатомежових приладів – декілька діапазонів), опір або максимальна сила струму, що може бути пропущена через прилад тощо.

За принципом дії, який використовується для вимірювання електричної або магнітної величини, прилади відносять до різних систем: магнітоелектричної, електромагнітної, електродинамічної, електростатичної, теплової тощо – позначення яких вказано на панелі приладу. Крім системи, за допомогою спеціальних символів на панелі вказано клас точності, вид струму, вимірювальна величина та інші технічні характеристики.

Клас точності приладів визначається відношенням (у відсотках) абсолютної приладової похибки до діапазону вимірювань приладу :

Вимірювальні прилади мають наступні класи точності: 0,05 (тобто 0,05%=0,0005); 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4. Прилади перший трьох класів є прецизійними (використовуються для точних відповідальних вимірювань), прилади, клас точності яких вище 4, називаються позакласними. За позначеним в паспорті (на панелі) приладу класом точності визначають приладову похибку.

Шкала вимірювального приладу має таку кількість поділок , щоб приладова похибка дорівнювала ціні однієї (або половині) поділки: . Тому вимірювання варто робити з точністю до половини або однієї поділки шкали. Відносна похибка вимірювань тим менша, чим ближче вимірювальна величина до діапазону вимірювань . Тому діапазон багатомежових приладів потрібно вибирати так, щоб працювати з правою половиною шкали.

Таблиця 1. Умовні позначення деяких елементів електричних схем.

Цифрові вимірювальні прилади

Принцип дії цифрових вимірювальних приладів заснований на перетворенні вимірювального неперервного сигналу в електричний код, який відображається у цифровій формі.

У загальному випадку цифровий прилад містить вхідний пристрій, аналогово-цифровий перетворювач і цифровий відліковий пристрій.

Вхідний пристрій призначений для забезпечення великого вхідного опору, зміни діапазону вимірювання та визначення полярності вхідного пристрою. Аналогово-цифровий перетворювач перетворює аналоговий розмір у дискретний сигнал у вигляді електричного коду пропорційний вимірювальній величині. Результат вимірювання реєструється на табло цифрового відлікового пристрою.