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: 612

Скачиваний: 28

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 № 241-2Расширениепределаизмерениявольтметра.

Определение внутреннего сопротивления эталонного вольтметра

Цельработы:ознакомлениеспринципомработыэлектроизмерительныхприборовмагнитоэлектрическойсистемы,градуировкаприбора,расширениепределаизмеренияприбора.

Краткая теория:

Теоретическиеданные:В электроизмерительной техничке для измерения силы тока и напряжения применяютприборы магнитоэлектрической системы (МЭС). Принцип работы приборов МЭС основан навзаимодействиипостоянногомагнитногополяипроводникастоком.Междуполюсамимагнита N и Sпомещена рамка D, состоящая из нескольких витков провода, навитых нажелезный цилиндр. Железный цилиндр усиливает магнитное поле в зазоре между полюсамимагнита.Ток крамкепроводится через специальныепружины.\Рис.1.При пропускании тока на провод рамки, расположенные вдоль боковой поверхностицилиндра, действуют силы Ампера
F. Момент М пары сил Ампера относительно оси ООравенMBSINгдеB–индукциямагнитногополя,N-числовитковрамки,S-площадьрамки.ПоддействиемвращающегомоментаМрамкаповорачиваетсянауголи закручиваетпружину.ПоворотрамкификсируетстрелкаСвделениишкалыприбораL.Придеформации

пружины возникает противодействующий момент упругих сил пропорциональный углу поворота рамки 

MI, прямо
MIkгдеk–коэффициентпропорциональности,зависящийотустройстваприбора(упругихсвойствматериала, размеров и числавитков пружины).Поворот рамки прекращается при некоторомугле, когдаMMI.ПриэтомBSINkОчевидно,чтоотклонениистрелкипошкалеприборапрямопропорциональносилетокаI, проходящегочерез 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:


UIr

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 поклассуточности.Классточностиестьотношениемаксимальнойошибкиприборакегопределу измерения, выраженное в процентах. Известны следующие классы точности: 0,05;0,1;0,2; 0,5; 1,0; 1,5 и др.ПрибораМЭСиспользуютсявцепяхпостоянноготока.приборыМЭСимеютравномернуюшкалуизмерений,работаютпрималыхтоках,имеютвысокуючувствительность и точность измерений. Приборы МЭС нечувствительность и точностьизмерений.приборы МЭСнечувствительныквнешниммагнитнымполям.

Контрольные вопросы:


  1. Какой закон физики положен в основу работы прибора МЭС?
Закон Ампера. Принцип работы основан на взаимодействии постоянного магнитногополяипроводникастоком.

  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 силытокаилинапряжения,измеряемыхэталоннымиприборами;

  1. Как увеличить предел измерения амперметра?
Прибор, в котором показания стрелки зависят от силы тока, называетсягальванометром. Гальванометр, используемый для измерения силы тока, называетсяамперметром, используемый как амперметр, может измерять очень малые токи,порядка микроампера.Для измерения токов порядка миллиампера или микроамперагальванометршунтируют–подключаютпараллельномалоесопротивление.Амперметр включается в цепь последовательно, чтобы весь измеряемый ток проходилчерезизмерительную рамку.

  1. Как увеличить предел измерения вольтметра?
Увеличитьпределможноподключивкгальванометрудобавочноесопротивление.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  rn 1  410  48,78  1  19590 Ом 4.Собрать электрическую схему:
Рис.2Таблица№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.Графикзависимостиα=f(U)

Погрешность цены деления:

Среднее арифметическое значение:

1 n
1,215

АU

Среднеквадратическое отклонение:

Ai

n 6i1

0,202


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

AU СЛ

tnP

2,10,00098  0,002 , где tnP- коэффициент Стьюдента

Окончательный результат:
AU0,2020,002
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