Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 55
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ОТЧЕТ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №200
Задание 1 Знакомство с электроизмерительными приборами
Изучите шкалы электроизмерительных приборов, используемых в работе (амперметра и вольтметра). Заполните таблицу.
| Характеристика прибора | Амперметр | Вольтметр |
| Прибор постоянного, переменного тока или комбинированный | Прибор постоянного тока | Прибор постоянного тока |
| Система (электромагнитная или магнитоэлектрическая) | Магнитноэлектрическая | Магнитноэлектрическая |
| Количество делений шкалы | 50 | 30 |
| Цена деления шкалы | 5 мА | 0,05 В |
| Класс точности | 1,5 | 1,5 |
| Наибольшая абсолютная погрешность  | 3,75 мА | 0,0225 В |
| Приборная ошибка  | 1,875 мА | 0,01125 В |
| Сопротивление прибора | 0,01 Ом | |
| Рабочее положение шкалы | Вертикальное | Вертикальное |
Задание 2 Изучение лабораторной установки и выбор схемы для снятия вольтамперной характеристики (ВАХ)
Установка для определения сопротивления проводника показана на рисунке. В металлическом корпусе уже собраны две возможные схемы для определения сопротивления.
Рисунок 8 - Установка для определения сопротивления проводника
Исследуемый проводник – участок проволоки, находящийся между средним и нижним кронштейнами установки.
На лицевой панели располагаются:
-
Кнопка «Сеть»; -
Кнопка «Мост»; -
Кнопка регулятор тока (в дальнейшем «Рег. тока») - позволяет изменять напряжение, подаваемое на исследуемый проводник, и, следовательно, ток в нем; -
Шкалы измерительных приборов – амперметра и вольтметра.
Перед включение установки в сеть убедитесь, что рукоятка «Рег. тока» повернута до упора против часовой стрелки.
1 Включите установку (включите шнур в розетку, нажмите кнопку «Сеть» - на лицевой панели загорается лампочка).
2 Нажмите кнопку «Мост».
3 Кнопка выбора схемы может находиться в любом положении
4 Подайте на исследуемый резистор произвольное напряжение. Снимите показания вольтметра и амперметра.
По показаниям приборов оцените сопротивление исследуемого куска проволоки
Оцените относительную погрешность сопротивления (смотри страницу 8 описания работы).
Для схемы 1
Для схемы 2
Сравните систематические погрешности сопротивления, которые дают схемы 1 и 2, сопоставьте их с инструментальной погрешностью измерительных приборов. Определите, какая из возможных схем определения сопротивления дает меньшую ошибку, обоснуйте свой выбор.
Задание 3 Снятие вольтамперной характеристики (ВАХ)
Вольтамперной характеристикой какого-либо элемента цепи называется зависимость силы тока от напряжения. Знание вольтамперной характеристики принципиально важно при расчете электрической цепи. Почему?
Рисунок 9 – ВАХ проводника
Если зависимость силы тока от напряжения выглядит так, как показано на рисунке 9, то говорят, что вольтамперная характеристика линейная. В этом случае сила тока в данном элементе цепи прямо пропорциональна приложенному к его концам напряжению. Прямая пропорциональность между током и напряжением – это не что иное, как закон Ома. Следовательно, в случае прямой вольтамперной характеристики для участка цепи, содержащей данный элемент, можно использовать закон Ома.
Если вольтамперная характеристика не является линейной, говорят, что «элемент нелинейный». При расчете цепи с нелинейным элементом
НЕЛЬЗЯ применять закон Ома к участку цепи, содержащей нелинейный элемент. В этом случае используют законы последовательного и параллельного соединения и строят так называемую нагрузочную прямую.
Для снятия вольтамперной характеристики собирают схему, дающую наименьшую погрешность. Этот выбор Вами уже сделан ранее. На лабораторной установке выставите кнопку выбора схемы в нужное положение.
Приготовьте таблицу для снятия ВАХ.
| Увеличиваем напряжение | Уменьшаем напряжение | |||
 |  |  | | |
| 0,30 | 0,060 | 0,75 | | |
| 0,35 | 0,070 | 0,65 | | |
| 0,40 | 0,085 | 0,55 | | |
| 0,45 | 0,100 | … | … | |
| 0,5 | 0,120 | | | |
| 0,55 | 0,122 | | | |
| 0,60 | 0,135 | | | |
| 0,65 | 0,140 | | | |
| 0,70 | 0,155 | | | |
| 0,75 | 0,167 | | | |
| 0,80 | 0,175 | | | |
| 0,85 | 0,190 | | | |
| 0,90 | 0,195 | | | |
1 При помощи рукоятки «Рег. тока» увеличивайте напряжение, подаваемое на исследуемый резистор с шагом 0,1 В. Показания вольтметра и амперметра заносите в таблицу.
2 Проведите измерения в обратном направлении, уменьшая напряжение с шагом 0,1 В. Результаты измерений заносите в таблицу.
3 По результатам измерений постройте на миллиметровой бумаге вольтамперную характеристику резистора. Воспользуйтесь правилами построения графиков по экспериментальным точкам.
4 По виду ВАХ сделайте вывод, является ли исследуемый проводник линейным или нелинейным элементом. Возможно ли применение закона Ома к участку цепи, содержащему данный проводник?
5 По вольтамперной характеристике резистора определите его сопротивление и рассчитайте погрешность определения сопротивления резистора:
Шаг 1 Находим среднее значение
как угловой коэффициент вольтамперной характеристики: 
, где 
и 
- значения тока и напряжения, взятые на прямой в некоторой точке у ее конца.Шаг 2 Относительную погрешность
оцениваем по формуле:
Шаг 3 Значения приборных ошибок
и 
определены по классу точности приборов (смотри таблицу в задании № 1).Ш
аг 4 Рассчитываем абсолютную погрешность измерения :-
Записываем окончательный результат в виде:
Контрольные вопросы
1 Что называют классом точности прибора. Что он позволяет определить?
Класс точности показывает относительную погрешность измерения (в процентах) при отбросе стрелки прибора на всю шкалу
.
Важно помнить, что класс точности стрелочных электроизмерительных приборов определяет максимальную (предельную) абсолютную погрешность, величина которой не меняется вдоль всей шкалы.
2 Как определить приборную ошибку электроизмерительного прибора?
. Поэтому иногда допустимо абсолютную погрешность измерения принимать равной половине максимальной
.3 Почему электрические измерения рекомендуется производить на второй половине шкалы?
Вернемся к нашему примеру с вольтметром. Показания прибора всегда будут записаны с одинаковой абсолютной погрешностью 0,1 В – это максимальная погрешность, рассчитанная по классу точности. Например:
В
идим, что при неизменности абсолютной погрешности, относительная погрешность резко меняется при снятии показаний с разных участков шкалы:Видим, что качество измерения существенно улучшается при работе на второй половине шкалы. Отсюда следует рекомендация: выбирать прибор (или шкалу многопредельного прибора) так, чтобы стрелка при измерениях всегда находилась на второй половине шкалы.
4 В чем причина систематической ошибки, даваемой различными схемами, при определении сопротивления ?
возникающей из-за упрощения расчетной формулы
5 Какую схему соединения приборов следует выбрать, если сопротивление исследуемого участка цепи много меньше внутреннего сопротивления вольтметра?
Рассмотрим пример 1: Пусть
. Оценим по формулам (1) и (2) величины поправок при измерении сопротивления 
:Для схемы 1
, то есть поправка составляет 1 %.Для схемы 2
, то есть поправка составляет 20 %.Вывод: для измерения небольших сопротивлений меньшую ошибку дает схема 1, схемой 2 в этом случае никто не пользуется.