Файл: Лабораторная работа 2412 Расширение предела измерения вольтметра.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.12.2023

Просмотров: 98

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА


Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»


(ФГБОУ ВО ПГУПС)

Факультет безотрывных форм обучения


Кафедра «Физика»

Лабораторная работа № 241




Выполнил (а)

Группа:

Номер зачет:

Проверил:

Санкт- Петербург 2023


Лабораторная работа № 241-2 Расширение предела измерения вольтметра.

Определение внутреннего сопротивления эталонного вольтметра



Цель работы: ознакомление с принципом работы электроизмерительных приборов магнитоэлектрической системы, градуировка прибора, расширение предела измерения прибора.

Краткая теория:


Теоретические данные:

В электроизмерительной техничке для измерения силы тока и напряжения применяют приборы магнитоэлектрической системы (МЭС). Принцип работы приборов МЭС основан на взаимодействии постоянного магнитного поля и проводника с током. Между полюсами магнита N и S помещена рамка D, состоящая из нескольких витков провода, навитых на железный цилиндр. Железный цилиндр усиливает магнитное поле в зазоре между полюсами магнита. Ток к рамке проводится через специальные пружины.

\

Рис.1.

При пропускании тока на провод рамки, расположенные вдоль боковой поверхности цилиндра, действуют силы Ампера
F. Момент М пары сил Ампера относительно оси ОО равен

M BSIN

где B– индукция магнитного поля, N- число витков рамки, S- площадь рамки.

Под действием вращающего момента Мрамка поворачивается на угол и закручивает пружину. Поворот рамки фиксирует стрелка Св делении шкалы прибора L. При деформации

пружины возникает противодействующий момент упругих сил пропорциональный углу поворота рамки

MI, прямо

MI k

где k– коэффициент пропорциональности, зависящий от устройства прибора (упругих свойств материала, размеров и числа витков пружины).

Поворот рамки прекращается при некотором угле , когда M MI. При этом

BSIN k

Очевидно, что отклонении стрелки по шкале прибора прямо пропорционально силе тока I, проходящего через рамку:

IkBSIN

A1

Прибор, в котором показания стрелки зависят от силы тока получил общее название гальванометр и служит для качественного обнаружения тока. Гальванометр, используемый для измерения силы тока, называется амперметром. Гальванометр, используемый как амперметр, может измерять очень малые токи порядка микроамперов. Для измерения токов порядка миллиамперов или амперов гальванометр шунтируют – подключают параллельно малое сопротивление. Амперметр включается в цепь последовательно, чтобы весь измеряемый ток проходил через измерительную рамку, Чтобы включение амперметра в цепь возможно меньше искажало измеряемый ток, сопротивления амперметра должно быть много меньше сопротивления цепи.

в формате – цена деления амперметра, равна силе тока отклоняющего стрелку на одно деление шкалы; измеряется в ампер/дел.

Прибор МЭС может быть использован как вольтметр для измерения напряжения. вольтметр включается параллельно участку цепи, между концами которого измеряется напряжение. На вольтметр ответвляется ток I– часть общего тока I0 . По закона Ома

напряжения на измерительной рамке, сопротивления которой rравно:


U Ir

krBSN

AU

и равно напряжению на измеряемом участке АВ.

AU-цена деления вольтметра, равна напряжению, при котором стрелка отклоняется на одно деление шкалы прибора; измеряется в вольт/дел.

Чтобы подключение вольтметра возможно меньше изменяло сопротивление цепи,

сопротивление вольтметра должно быть много больше сопротивления цепи. Это достигается последовательным подключением к гальванометру добавочного сопротивления.

В зависимости от назначения прибора МЭС производится его градуировка. Градуировка есть соответствие показаний стрелки по шкале прибора значения величины

тока или напряжения, измеряемых эталонными приборами. Приборы МЭС различаются по классу точности. Класс точности есть отношение максимальной ошибки прибора к его пределу измерения, выраженное в процентах. Известны следующие классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5 и др.

Прибора МЭС используются в цепях постоянного тока. приборы МЭС имеют равномерную шкалу измерений, работают при малых токах, имеют высокую чувствительность и точность измерений. Приборы МЭС не чувствительность и точность измерений. приборы МЭС не чувствительны к внешним магнитным полям.

Контрольные вопросы:


  1. Какой закон физики положен в основу работы прибора МЭС?

Закон Ампера. Принцип работы основан на взаимодействии постоянного магнитного поля и проводника с током.

  1. При каком классе точности прибора 0,1 или 2,0 выше точность измерений? При 0,1 (Класс точности есть отношение максимальной ошибки прибора к его пределу измерения, выраженное в процентах);

  2. Что значит градуировка прибора?

Градуировка – это соответствие показаний стрелки по шкале прибора значениям силы тока или напряжения, измеряемых эталонными приборами;

  1. Как увеличить предел измерения амперметра?

Прибор, в котором показания стрелки зависят от силы тока, называется гальванометром. Гальванометр, используемый для измерения силы тока, называется амперметром, используемый как амперметр, может измерять очень малые токи, порядка микроампера. Для измерения токов порядка миллиампера или микроампера гальванометр шунтируют – подключают параллельно малое сопротивление.

Амперметр включается в цепь последовательно, чтобы весь измеряемый ток проходил через измерительную рамку.

  1. Как увеличить предел измерения вольтметра?

Увеличить предел можно подключив к гальванометру добавочное сопротивление.
Задание1.Расширениепределаизмерениявольтметра

  1. r

410 (указано на табло прибора);

  1. Получить от преподавателя значение нового предела измерения амперметра

U 410 300 10 -6 0,123 В или число n

  1. Рассчитать добавочное сопротивление:

6 48,78 ;

0,123

R rn 1 410 48,78 1 19590 Ом 4.Собрать электрическую схему:



Рис.2

Таблица №3

№ изм.
UЭ , Вольт
,делений
Цена делений,

АUВольт/дел.
АUВольт/дел.
А2 Вольт/дел. 2

U

1
1,03
5
0,206
0,004
0,0000128

2
2,04
10
0,204
0,002
0,0000025

3
3,04
15
0,203
0,0002
0,0000001

4
4,04
20
0,202
-0,0004
0,0000002

5
4,98
25
0,199
-0,003
0,0000104

6
6,02
30
0,201
-0,002
0,0000031







Среднее:
0,202



АU2 0,000029



Рис. 3. График зависимости α=f(U)


Погрешность цены деления:

Среднее арифметическое значение:

1 n
1,215

АU

Среднеквадратическое отклонение:

Ai


n
6
i1

0,202


0,00098 , где n 6 - кол-во измерений
Случайную погрешность:

AU СЛ

tnP

2,1 0,00098  0,002 , где tnP- коэффициент Стьюдента

Окончательный результат:
AU 0,202 0,002
Вольт/дел


Задание2.Определениевнутреннегосопротивленияэталонноговольтметра

Таблица №4

№ изм.
UЭ ,В
,делений
U,В
rЭ ,Ом
rЭ ,Ом
r2 ,Ом2

Э

1
0,88
3
0,607
0,029
5,87·10-4
3,45·10-7

2
1,73
6
1,215
0,028
0,93·10-4
0,09·10-7

3
2,54
9
1,822
0,028
-5,10·10-4
2,61·10-7

4
3,46
12
2,429
0,028
0,93·10-4
0,09·10-7

5
4,29
15
3,036
0,028
-1,37·10-4
0,19·10-7

6
5,15
18
3,644
0,028
-1,26·10-4
0,16·10-7

Смотрите также файлы