ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Слов'янський державний педагогічний університет

Слов'янський державний педагогічний університет

Кафедра фізики

Лабораторія методики навчання фізики

Лабораторна робота

Електровимірювальні прилади.

Слов'янськ 2011

МЕТА : оволодіти прийомами роботи з демонстраційним амперметром і вольтметром, демонстраційним гальванометром, навчитися користуватися авометром.

 

ЛІТЕРАТУРА:

1. Л.И.Анциферов «Практикум по методике и технике школьного физического эксперимента» М: Просвещение ,1984.

2. А. А. Марголис «Практикум по школьному физическому эксперименту» М: Просвещение, 1960.

3. Є.В.Коршак та ін. «Фізика 9 кл.» К: Генеза, 2009.

4. Е.В.Коршак «Методика і техніка шкільного фізичного експерименту» К: Вища школа, 1981.

5. Інструкції до приладів.

6. Програми для загальноосвітніх навчальних закладів 7-11 кл. «Фізика»

 

Обладнання:

- амперметр демонстраційний;

- вольтметр демонстраційний;

- гальванометр демонстраційний М1023;

- авометр типа Ц4352-М1;

- реостат РПШ-05 15 Ом;

- електрична лампа на підставці 6 В;

- фотоелемент напівпровідниковий;

- випрямляч ВС-4-12;

- універсальний трансформатор;

- РНШ або В-24;

- магазин конденсаторів.

 

 

Питання допуску:

1. Наведіть перелік систем електровимірювальних приладів.

2. Поясніть будову і принцип дії різних електровимірювальних систем приладів, вкажіть їх переваги та недоліки:

А) магнітоелектричної;

Б) електромагнітної;

В) електродинамічної;

Г) електростатичної (індукційної);

Е)вібраційної;

Ж) теплової.

3. У будові яких приладів використовується кожна із систем?

4. Зобразіть умовні позначки кожної із систем.

5. Які класи точності приладів ви знаєте?

6. Розшифруйте наступні умовні позначки:

7. Чим демонстраційні прилади відрізняється від лабораторних?

8. Які електровимірювалні прилади вивчаються в шкільних підручниках (вкажіть клас, назву розділу й тему)?

 

 

 

 

При підготовці до роботи повторіть по курсу електротехніки наступні питання:

а) будова і принцип дії приладів електровимірювань різних систем;

б) розрахунок шунтів і додаткових опорів до гальванометра.

Уважно вивчить будову шкільних приладів електровимірювань по даній інструкції. Замалюйте в зошиті:

а) принципові схеми демонстраційного амперметра, вольтметра і ватметра, підсилювачів постійного струму;

б) запишіть технічні дані і основні правила експлуатації шкільних приладів електровимірювань.

 

При підготовці, виконанні та захисту роботи керуйтеся загальними вказівками, даними на сторінках до лабораторних робіт по основному устаткуванню.


План узагальненого характеру для вивчення фізичного приладу:

  1. Назва, позначення на схемі.
  2. Призначення.
  3. Будова.
  4. Принцип дії, робота.
  5. Застосування й правила користування, техніка безпеки.

 

ЗАВДАННЯ 1:

1. Ознайомтеся з призначенням демонстраційного амперметра, його будовою. Зобразіть в зошит електричну схему підключення приладу, правила користування демонстраційним амперметром. (1) стр.23-24, (2) стр.65-67, (4) стр.59, інструкції до приладів.

2. Ознайомтеся з призначенням демонстраційного вольтметра. Замалюйте в зошит електричну схему його підключення. Зобразіть данні приладу і правила користування ним. (1) стр.24-25, (2) стр.67, інструкції до приладів.

3. Виміряти потужність, споживану електричною лампочкою, і опір її спіралі в робочому стані. Для цього зберіть електричне коло за схемою:

 

 

 

- демонстраційний амперметр з шунтом на ЗА;

- демонстраційний вольтметр з додатковим опором на 15В;

- електрична лампочка на 6-12 В;

- джерело постійного струму Б-5-7;

- реостат РПШ-05 15 Ом;

- вимикач.

Установити напругу на 4-6 В і виміряти силу струму в ланцюзі розжарювання лампи. За отриманими даними обчислити значення споживаної потужності і опору спіралі лампи.

4. Застосувати демонстраційний амперметр (вольтметр) як гальванометр, підключивши до нього фотоелемент (2)стр.68 завдання 8.

 

ЗАВДАННЯ 2:

 

1. Ознайомтеся з будовою, технічними даними і правилами роботи з демонстраційним гальванометром М1032. (1) стр.27-28, (2) стр.63.

2. Підготуйте демонстраційний гальванометр М1032 до роботи. Під'єднайте клеми гальванометра до фотоелемента, на який падає світло.

3. Спостерігайте відхилення світлового штриха при різних чутливостях приладу.(1)

 

ЗАВДАННЯ 3:

Ознайомтеся з будовою, технічними даними і експлуатацією демонстраційного ватметра.

1. Ознайомтеся з будовою демонстраційного ватметра і правилами його підключення в електричне коло.

2. Виміряйте потужність в ланцюзі однофазного змінного струму з активним навантаженням за допомогою зображеної схеми:

 

- демонстраційний ваттметр, підключений в електричне коло через додатковий опір на 30 В і через клему 5 А;

- демонстраційний амперметр з шунтом на 10 А;

- демонстраційний вольтметр з додатковим опором на 15 В змінного струму;

- реостат РПШ-05 15 Ом.

 

3. Визначить споживану в ланцюзі потужність за показами амперметра і вольтметра і порівняйте її з показами ватметра.

4. Виміряйте потужність в ланцюзі з реактивним навантаженням (рис.2). Замість реостата включить котушку на 12 В від універсального шкільного трансформатора із залізним осердям.

Виміряйте потужність за допомогою амперметра і вольтметра (повна потужність), і ватметра (активна споживана потужність). Розділивши активну потужність на повну, визначить, яка частина енергії використовується корисно. Це буде коефіцієнт потужності, який чисельно дорівнює косинусу зсуву фаз між силою струму і напругою в ланцюзі змінного струму. (4) стр.59-60.

УВАГА !Змінна напруга в дослідах береться до 15 В від В-24, РНШ або універсального трансформатора.

 

 

ЗАВДАННЯ 4:

Навчиться користуватися авометром.

1. Ознайомтеся з призначенням шкільного авометра і порядком роботи з ним (згідно з планом узагальненого характеру для вивчення фізичного приладу ).

2. За допомогою авометра виміряйте:

- напругу постійного струму в лампочці для кишенькового ліхтаря, приєднаного до джерела живлення Б-5-7;

- напругу змінного струму на первинній і вторинній обмотках трансформатора;

- силу змінного струму в лампочці на 6,3 В, приєднаної до клем на 6 В обмотки універсального трансформатора;

- опір резисторів з різними номіналами.

Навчиться перевіряти електричне коло на розрив і коротке замикання, а також приблизно визначати ємність конденсаторів. (1) стр.28-33, (4) стр.60.


 

Амперметр демонстраційний.

При вимірюванні постійного і змінного струму використовуються одні і ті ж шунти. Принципова схема приладу показана на малюнку 1-2.

Шкала постійного струму на 3 А має 15 поділок, шкала на 10 А -- 20 поділок.

Для підготовки амперметра до вимірювань в електричному колі постійного струму необхідно:

а) приєднати шунт до правих верхніх клем. (позначеним знаком «+») і до середньої клеми;

б) у передній паз на кришці приладу поставити шкалу постійного струму тієї ж межі вимірювання, що і встановлений шунт;

в) встановити за допомогою коректора стрілку на нульову поділку.

Для вимірювання сили змінного струму необхідно:

а) приєднати відповідний шунт до лівих верхніх клем;

б) встановити відповідну шкалу змінного струму;

в) встановити стрілку на нульову поділку.

Як видно з схеми амперметра (мал. 1-2), обмотка рамки приладу через спіральні пружини підключається безпосередньо до нижніх клем з написом «гальванометр». Тому для використання приладу як гальванометр, що чутливий до струму, необхідно (ціна поділки гальванометра указується на його шкалі):

а) у передній паз на кришці приладу поставити шкалу з нулем посередині;

б) встановити за допомогою коректора стрілку на нульову поділку шкали;

в) приєднати досліджуване електричне коло до клем гальванометра (нижні).

При роботі з гальванометром необхідно пам'ятати про його високу чутливість і не включати в електричне коло з силою струму більше 0,25 мА, щоб уникнути згорання обмотки або пошкодження стрілки.

 

Вольтметр демонстраційний.

Принципова схема приладу показана на малюнку 1-3.

Основу його складає гальванометр магнітоелектричної системи, чутливий до напруги. (Ціна поділки гальванометра вказана на його шкалі.) Дроти від вимірювального механізму виведені до нижніх клем на корпусі приладу. Для вимірювання напруги прилад забезпечений додатковими опорами, на яких вказані рід вимірюваної напруги («= »або «~») і верхня межа.

Цей прилад може бути використаний як вольтметр постійного струму з межами вимірювання 5 і 15 В і ціною поділки відповідно 0,5 і 1 В;

як вольтметр змінного струму з межами вимірювання 15 і 250 В і ціною поділки відповідно 1 і 25 В; як гальванометр з чутливістю 2 • 10-3 В на одну поділку шкали.

.

Для підготовки приладу до вимірювання напруги в електричному колі постійного струму необхідно:

а) встановити в передньому пазу кришки приладу шкалу постійного струму потрібної межі вимірювань;

б) до клеми, поміченої знаком «+» (крайня права), підключити додатковий опір відповідно вибраній межі вимірювання і роду напруги;

в) встановити стрілку в нульове положення.

Для підготовки приладу до вимірювання напруги в електричному колі змінного струму необхідно:

а) встановити в передньому пазу кришки приладу шкалу змінного струму потрібної межі вимірювань;

б) до клеми, поміченої знаком «~» (крайня ліва), підключити додатковий опір, відповідний межі вимірювання і роду напруги;

в) встановити стрілку в нульове положення шкали.

Для використання приладу як гальванометр необхідно:

а) встановити в передньому пазу кришки приладу шкалу з нулем посередині;

б) встановити за допомогою коректора стрілку на нульову поділку шкали;

в) Під’єднати досліджуване електричне коло до клем гальванометра (нижні).

 

 

Додаток

/матеріал для ознайомлення/

Амперметра

Для ряду демонстрацій по шкільному курсу фізики необхідні чутливіші прилади, ніж гальванометр від демонстраційного амперметра. У шкільних фізичних кабінетах набули поширення дві конструкції цих підсилювачів.

Підсилювач конструкції М. І. Грінбаума (мал. 1-4) зібраний на шести транзисторах. Принципова схема підсилювача показана на малюнку 1-5.

Підсилювач живиться від батареї КБС, розташованої в нижній частині корпусу.

На верхній кришці підсилювача (мал. 1-4) розташовані:

1) два затиски, що мають позначення «Вхід», «— » і «+»:

2) два затиски, що мають позначення «Вихід», «— » і «+»;

перші служать для приєднання досліджуваного електричного кола, а другі — для приєднання до клем гальванометра;

3) ручки двох потенціометрів: одна — для установки нуля при вхідному опорі від 0 до 500 Ом, інша — для установки нуля при вельми великих вхідних опорах;

4) тумблер для живлення підсилювача;

5) ручка перемикача на три положення («0» «500» і «U »).

 

Для демонстрації дослідів сполучають «Вихід» підсилювача з клемами гальванометра від демонстраційного амперметра. «Вхід» підсилювача сполучають через ключ з досліджуваним електричним колом. Максимальне підсилення досягається при узгодженості опору навантаження і підсилювача (вони повинні бути одного порядку). Тому треба оцінити порядок величини опору підключеного електричного кола і поставити у відповідне положення перемикач підсилювача. Установку нуля проводять при розімкненому ключі в приєднаному ланцюзі. Для цього включають живлення, підсилювача за допомогою тумблера і через 3—5 хв. (необхідних для прогрівання і стабілізації приладу) відповідними ручками потенціометрів встановлюють гальванометр на нуль. Після цієї підготовки прилад готовий до роботи.

 

Підсилювач конструкції В. А. Бурова(мал. 1-6) зібраний на двох транзисторах. Принципова схема підсилювача показана на малюнку 1-7.

Підсилювач живиться від елементу ФБС-0,25, розташованого усередині корпусу. Живлення можливо здійснити і від зовнішнього джерела з напругою 1,5— 4 В; який слід з'єднати із затискачами з написом «батарея», розташованими на лицьовій стороні корпусу зліва. Справа на корпусі розміщені затиски з написом «вхід», відмічені знаками « + » і «— ». Вихід підсилювача виконаний у вигляді штепселів 1 і 2 на задній стінці корпуси підсилювача, які вставляють безпосередньо в гнізда універсальних затискачів гальванометра (від демонстраційного амперметра). При цьому завдяки кнопці 3 (мал. 1-6), розташованою між штепселями, автоматично включається живлення підсилювача. Нуль гальванометра встановлюють за допомогою потенціометра, ручка якого розташована на середині лицьової сторони корпусу.

 

 


Контрольні питання:

 

1. При вивченні яких розділів і тим курсу фізики середньої школи можливе використання електровимірювальних приладів?

 

2. Демонстраційній амперметр.

2.1 Охарактеризуйте прилад відповідно до плану узагальненого характеру.

2.2 Як розширити межу вимірювань амперметра Виведіть формулу для розрахунку опору шунта.

2.3 Назвіть шунти й шкали, що входять у комплект приладу.

2.4 Охарактеризуйте клеми, розташовані на лицьовій стороні корпуси приладу.

2.5 Чим пояснити нерівномірність шкали амперметра змінного струму?

2.6 Як підготувати амперметр до вимірювання постійного струму?

2.7 Як підготувати амперметр до вимірювання змінного струму?

2.8 У яких випадках можливо застосувати даний прилад без шунта?

2.9 Як підготувати амперметр для використання його в якості гальванометра?

2.10 На яку максимальну силу струму розрахований прилад при використанні його як гальванометр?

2.11 Зобразіть схему підключення приладу.

 

3. Демонстраційній вольтметр.

3.1. Охарактеризуйте прилад відповідно до плану узагальненого характеру.

3.2. Як розширити межу вимірювання вольтметра? Виведіть формулу для розрахунку додаткового опору.

3.3. Назвіть додаткові опори й шкали, що входять в комплект приладу.

3.4. Охарактеризуйте клеми, розташовані на лицьовий стороні корпуси приладу.

3.5. Як підготувати вольтметр до вимірювання постійної напруги?

3.6. Як підготувати вольтметр до виміру змінної напруги?

3.7. Як підготувати вольтметр для використання його як гальванометр?

3.8. Зобразіть схему підключення приладу.

4. Зрівняєте внутрішні опори амперметра й вольтметра їхньої чутливості.

5. Назвіть недоліки демонстраційних електровимірювальних приладів, пов'язаних із застосуванням шунтів і додаткових опорів.

6. Розкажіть правила користування демонстраційним амперметром і вольтметром.

 

7. Гальванометр демонстраційний М1032.

7.1. Охарактеризуйте прилад відповідно до плану узагальненого характеру.

7.2. Укажіть систему приладу.

7.3. Укажіть ціну поділки приладу по струму й напрузі, внутрішній і критичний опори.

7.4. Розкажіть про перемикачі регістра чутливості приладу, зрівняєте їх. За допомогою чого смороду здійснюються?

7.5. Укажіть тип лампи освітлювача й убудований у гальванометр прилад для її живлення.

7.6. Опишіть процес установки на нуль світлового покажчика гальванометра.

7.7. Зрівняєте характеристики демонстраційного гальванометра М1032 і гальванометрів від демонстраційного вольтметра й амперметра.

7.8. Опишіть порядок роботи з гальванометром.

 

8. Техніка безпеки під час роботи з напругою.

9. Демонстраційній ватметр.

9.1. Охарактеризуйте прилад відповідно до плану узагальненого характеру.

9.2. Укажіть систему приладу.

9.3. Перелічить клеми верхнього й нижнього ряду й укажіть їхнє призначення.

9.4. Укажіть змінні додаткові опори й шкали, що входять у комплект приладу.

9.5. Для чого призначений магнітоіндукційнний заспокоювач?

9.6. Зобразіть схему підключення ватметра.

9.7. Зобразіть схему фотополяриметр котушки.

9.8. Чому демонстраційний ватметр не можна використовувати для виміру потужності в ланцюзі постійного струму?

9.9. Зобразіть схему для вимірювання потужності в ланцюзі однофазного змінного струму з активним навантаженням і опишіть параметри приладів, що входять в установку (Rд, Rш).

9.10. Наведіть схему для вимірювання потужності в ланцюзі однофазного змінного струму з реактивним навантаженням і опишіть параметри приладів, що входять в установку.

9.1 1. Опишіть спосіб підрахунку коефіцієнта потужності(соs а) в дослідах.

9.12. Укажіть джерело живлення в досвідах 9.9.-9.10.

10. Авометр.

10.1. Охарактеризуйте прилад відповідно до плану узагальненого характеру.

10.2. Опишіть процес підготовки приладу для виміру постійного струму.

10.3. Опишіть процес підготовки приладу для виміру змінного струму.

10.4. Опишіть процес підготовки приладу для виміру постійної напруги.

10.5. Опишіть процес підготовки приладу для виміру змінної напруги.

10.6. Опишіть процес підготовки приладу для виміру опору.

10.7. Опишіть процес підготовки приладу для виміру ємності.

10.8. Як за допомогою авометра перевірити електричне коло й розрив і коротке замикання?

11. У якому з експериментів(дослідів) необхідно використовувати:

1) гальванометр від вольтметра без додаткового опору;

2) гальванометр із шунтом;

3) гальванометр із додатковим опором;

4) гальванометр від амперметра без шунта.

: вимір струму, що проходити через навантаження(6В, 3 Ом)

: демонстрація закону послідовного з’єднання провідників(6В, 2 Ом, 4 Ом)

: виявлення фотоструму від вакуумного фотоелемента (ЕРС фотоелемента дорівнює 0,03 В)

: демонстрація закону паралельної з’єднання провідників(6В, 2 Ом, 4 Ом)

: знаходження опору лампи за допомогою амперметра й вольтметра(2.2А, 6.3В)

: виявлення ЕРС індукції при внесенні прямого магніту в котушку(ЕРС дорівнює 0.0015В)

: виявлення термоерс від термоелемента(ЕРС дорівнює 0.006В)

12. Які міри безпеки треба дотримувати при роботі з електровимірювальними приладами?

Тестовий контроль знань:

1. До якої системи належать універсальні шкільні демонстраційні амперметр із гальванометром і вольтметр із гальванометром?

1) Тепловій.

2) Електромагнітної.

3) Індукційної.

4) Електродинамічної.

5) Магнітоєлектрічної.

6) Вібраційна.

2. Які додаткові опори заводського виконання додаються до універсального вольтметра з гальванометром?

1) Додатковій опір на 10 В змінної напруги.

2) Додатковій опір на 12 В змінної напруги.

3) Додатковій опір на 15 В змінної напруги.

4) Додатковій опір на 5 В постійної напруги.

5) Додатковій опір на 250 В змінної напруги.

6) Додатковій опір на 15 В постійної напруги.

7) Шунт на 3 А постійні струми.

8) Шунт на 3 А постійний і змінний струми.

9) Шунт на 10 А постійний і змінний струми.

3. Які додаткові опори заводського виконання додаються до універсального амперметра з гальванометром? (Див. 2, варіанти 1-9).

4. На шкалі гальванометра зазначено: R=380 Ом, с=3,6* 10 А/поділку. Що потрібно зробити, щоб ним можна було б вимірювати силу струму, що проходити через лампочку з опором 21 Ом, що живитися напругою 6 В від випрямляча?

1) Підключити шунт на 3 А послідовно приладу до клеми зі знаком «~».

2) Підключити шунт на 10 А паралельно приладу до клеми зі знаком «~».

3) Підключити шунт на 3 А паралельно приладу до клеми зі знаком «+ -- ».

4) Підключить шунт на 3 А послідовно приладу до клеми зі знаком «+».

5) Підключити шунт на 3 А паралельно приладу до клеми зі знаком «~».

6) Підключить паралельно приладу додатковий опір на 5 В до клеми «+».

7) Підключити додатковий опір на 15 В послідовно приладу до клеми «~».

8) Підключить додатковий опір на 5 В паралельно приладу до клеми «~».

9) Використайте прилад без шунта.

10) Використайте прилад без додаткового опору.

5. На шкалі гальванометра зазначено: R=3,6 Ом, c=3,1*10-3 В/поділку. Що потрібно зробити, щоб їм можна було б вимірювати напругу 6 В, яким живиться лампочка трансформатора

Слов'янський державний педагогічний університет

Кафедра фізики

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти