Сделай Сам Свою Работу на 5

Прежде, чем приступить к измерениям, нужно выяснить цену деления прибора, которую можно подсчитать двумя способами.





Первый способ (более простой) применяют, если на шкале прибора имеются цифры которые означают измеряемые величины. В этом случае частное от деления разности двух ближайших оцифрованных значений на число делений между ними дает искомую величину: .

Например, амперметр электромагнитной системы имеет оцифрованные деления: 0, 1, 2, 3, 4, 5 А. Между отметками 3 и 4 нанесено 4 риски, т.е. пять делений, тогда цена одного деления А/дел.

Между отметками 1 и 2 только одна риска, т.е. два деления, в этом случае цена деления А/дел.

Второй способ применяют, если прибор многопредельный. Цену деления рассчитывают как частное от деления предела, указанного на переключателе на число делений, обозначенное цифрой в конце шкалы: .

Например, вольтметр двухпредельный электромагнитной системы имеет 150 делений и пределы измерения напряжения 150 и 300 В. В этом случае цена деления для предела 150 В: В/дел,

а для предела 300 В: В/дел.

 

 

Несколько сложнее обстоит дело с многопредельными ваттметрами. Мощность потребителя определяется по формуле: P = U · I, т.е. ваттметр может фиксировать напряжение потребителя и его силу тока. В связи с этим измерительный механизм ваттметра имеет две обмотки: токовую (последовательную) и обмотку напряжения (параллельную). На рис 1 принципиальная схема включения ваттметра. Звездочкой отмечены генераторные зажимы, которые обычно соединяются между собой проводником и подключаются к сети.



 

рис.1

 

Прибор рассчитан на два предела по току, для чего имеются две соответствующие клеммы, и несколько пределов по напряжению, для которых служит специальный переключатель.

Цена деления ваттметра равна произведению пределов напряжения и силы тока, деленному на число делений: .

 

Например, ваттметр электродинамической системы имеет пределы измерения по току IN = 2,5 – 5 А , а по напряжению UN = 150 – 300 В и число делений N = 150 делений. Определить цену деления при работе на больших пределах можно по формуле: Вт/дел.

 

В табл.1 показаны графические изображения некоторых наиболее часто встречающихся элементов.

 


СБОРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ.

 

В начале лабораторного практикума, когда у студента нет ещё определенного навыка в чтении схемы, пользовании приборами и аппаратами, процесс сборки оказывается более длительным и трудоемким, чем непосредственно снятие показаний с приборов.



Расставим приборы и аппараты по возможности так, чтобы они соответствовали принципиальной схеме. Чтобы магнитные поля катушек индуктивности, трансформаторов, электродвигателя не влияли на точность измерений, расположим измерительные приборы подальше от источника поля.

Сборку схемы должен вести только один человек, другие члены бригады контролируют его, подают ему нужные провода, выполняют другие его поручения.

Возьмем за правило, всегда при подключении какого бы то ни было элемента входом его считать левую (верхнюю) клемму, а выходом правую (нижнюю). Это правило в значительной мере предупреждает от ошибок и упростит проверку цепи.

Итак, начнем с первой клеммы источника питания, соединяем по очереди один элемент за другим, как бы прокладывая путь электрическому току и возвращаемся к левой клемме источника. Причем положительный зажим источника постоянного тока следует соединять с положительным зажимом, который указан на приборах магнитоэлектрической и электронной систем. Собираем только главную, силовую часть, а затем подключаем параллельные ветви, если они имеются в схеме. Слаботочные ветви вольтметров, параллельных обмоток ваттметров, осциллографа и т.п. собираем в последнюю очередь.

Наличие ошибок в цепи может привести к порче приборов или даже несчастному случаю, поэтому каждый раз необходимо показывать собранную схему руководителю для проверки.



 

ВКЛЮЧЕНИЕ ЦЕПИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ.

Чтобы обеспечить минимальную силу тока в цепи, перед включением цепи переключатели многопредельных приборов следует поставить на большой предел, проверить, ЧТОБЫ УКАЗАТЕЛЬ РУКОЯТКИ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ, ЕСЛИ ОН ПРЕДУСМОТРЕН СХЕМОЙ, НАХОДИЛСЯ НА НУЛЕВОЙ ОТМЕТКЕ.

С помощью корректора установить все стрелки прибора на нуль. После этого схему включают и, наблюдая за показаниями приборов, медленно увеличивают регулятором напряжение на входе схемы до нужной величины. Если при этом стрелка амперметра не отклоняется, то это означает, что в неразветвленной части цепи имеется обрыв или неправильно подключен прибор. ЕСЛИ СТРЕЛКА АМПЕРМЕТРА ДАЖЕ ПРИ МАЛОМ НАПРЯЖЕНИИ В ЦЕПИ ОТКЛОНЯЕТСЯ ДО МАКСИМУМА, ТО УКАЗЫВАЕТ НА КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ В ЦЕПИ. Стрелки приборов магнитоэлектрической системы и ваттметра могут отклоняться влево от нулевой отметки, если перепутаны местами концы присоединительных проводов во всех системах источники питания нужно выключить и ещё раз проверить цепь или обратиться за помощью к преподавателю.

Иногда даже при правильно собранной цепи ток отсутствует во всей цепи или в одной его части. В этом случае нужно найти обрыв, который может быть на контактах, соединительных проводах, в амперметре, в потребителе.

Заменить испорченный провод или прибор можно только при выключенной цепи.

 

ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТА.

 

Если цепь исправна, то можно приступить к проведению опытов. Регулятором постепенно увеличиваем напряжение от нуля до необходимой величины, при этом наблюдаем за показаниями приборов.

Сначала выполняем все действия согласно программе работы, но без записи результатов опыта. Такое опробование необходимо, чтобы убедиться, что приборы выбраны правильно, а если есть необходимость, то и заменить их, подбирая более подходящий предел измерения.

Пробный опыт нужно делать каждый раз, чтобы избежать напрасной траты времени и сил и чтобы уменьшить погрешность измерений.

Обязанности в бригаде лучше разделить. Один человек должен изменять напряжение, сопротивление и т.д., также наблюдать одним – двумя приборами, другой за остальными приборами, записывать результаты в таблицу, вычерченную в рабочей тетради. В последующих работах обязанности должны быть перераспределены.

Во время пробного опыта уже выяснен диапазон изменения тока, напряжения и т.д. В ходе проведения эксперимента необходимо записывать значение измеряемой величины, измерения следует проводить равномерно по всему диапазону, включая начальную, конечную и точку экстремума, если она существует. Показания всех приборов следует снимать внимательно и одновременно по команде старшего в бригаде. Записывать в тетрадь следует мягким карандашом. Если трудно сразу определить измеряемую величину в соответствующих единицах измерения, то можно зафиксировать сначала количество делений, а потом после окончания опыта тут же пересчитать её, учитывая цену деления.

По окончании эксперимента нужно проанализировать полученные результаты и проверить правильность отсчета измеренных величин.

Это можно сделать несколькими способами:

1. Проверить правильность измерений по законам Кирхгофа.

2. По балансу мощностей.

3. По характеру изменения токов, напряжения, мощностей, сопоставляя экспериментальные результаты с теоретическими.

В последнем случае полезно построить черновой график. Для этого нужно отложить в масштабе значения зафиксированных величин, отметить их точками, а затем соединить плавной линией. Обычно для построения графиков достаточно 5 – 7 точек. Кривую необязательно проводить по всем точкам, она должна усреднять результаты измерений и правильно отражать характер изменения исследуемой величины (рис.2). Если некоторые точки окажутся слишком удаленными от кривой, то нужно повторить опыт, проверив правильность отсчета координат этих точек.

 

рис.2

Не торопитесь разбирать цепь, покажите сначала свои результаты преподавателя для проверки, так как может случиться, что вам придется делать всю работу заново.

 

СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА, ЗАЧЕТ.

Отчет является документом о проделанной работе, поэтому он должен иметь все необходимые сведения для проверки результатов опыта и расчета. Содержание отчета является индивидуальной домашней работой. Отчет выполняется в специальной тетради и должен содержать название и номер лабораторной работы.

Кроме этого, должны быть указаны цель работы, схема, расчетные формулы или сами расчеты, таблицы результатов, графики, вывод.

Отчет выполняется чернилами, текст должен быть написан четким понятным почерком.

Схемы, таблицы, графики и другие построения выполняются только карандашом и только с помощью чертежных инструментов. При начертании схем должны соблюдаться стандартные обозначения (ГОСТы).

В одной системе координат можно изображать несколько кривых, лучше разноцветных, так как это создает наглядность и облегчает сопоставление. Определенную трудность у студентов обычно вызывает выбор масштаба. Здесь надо руководствоваться следующими правилами:

1. Масштаб предпочтительно иметь равной 1:10, 2:10, 5:10 ед/см.

2. Размер кривой должен соответствовать формату 297 х 210 или его половине.

3. На каждую ось нужно нанести масштабные деления и обозначить их, указав размерность величин.

Если в одном направлении оси откладываются разные величины, то каждая из них должна иметь свою масштабную ось. Математическая обработка экспериментальных данных может быть приведена в отчете полностью или частично, но в любом случае обязательно указание расчетных формул и порядка расчета. Не исключена возможность, что опытные и расчетные данные не совпадут на 5 – 10 %. Это возможно из-за колебаний напряжения в сети, погрешности при измерении, нестабильности параметров в цепи, поэтому такие отклонения следует считать допустимыми.

В заключение всей работы должен быть сделан вывод. Он касается выполнения поставленной задачи, подтверждения опытным путем тех законов, правил и формул, которые изучались на теоретических уроках.

После каждой лабораторной работы проводится зачет. Студент должен знать теорию по данной теме, уметь собирать цепь и рассказывать ход лабораторной работы, как проводился расчет, уметь проанализировать полученные результаты и объяснить причины расхождения расчетных и опытных данных.

 

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ.

 

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) для помещений без повышенной опасности поражения током, к которым относятся лаборатория электротехники, безопасным считается напряжение до 42 В. Сопротивление тела человека определяется, главным образом, сопротивлением кожного покрова и равно 200 – 500 кОм. Увлажнение или повреждение кожи снижает сопротивление до 600 – 800 Ом. Большое влияние оказывает также общее состояние организма и нервной системы. Таким образом, при указанном напряжении через человека, находящегося в нормальном состоянии, протекает ток в 0,1 – 0,3 мА. Сила тока в 50 мА может привести к травме, а в 100 мА – к смертельному исходу. Следует иметь в виду, что при токе даже менее 50 мА мышцы кистей рук непроизвольно сокращаются и токоведущая часть может оказаться в кулаке и тогда не удается разжать рук и прервать ток через тело.

 

Основные правила по технике безопасности :

 

1. Перед началом сборки цепи следует убедиться в том, что выключатель находится в выключенном состоянии.

2. Не допускается использование приборов и аппаратов с неисправными клеммами, проводов с поврежденной изоляцией, неисправных реостатов, патронов ламп, тумблеров и др.

3. Перед тем, как присоединить конденсатор, его необходимо предварительно разрядить, замкнув выводы накоротко проводником.

4. Перед включением цепи следует убедиться, что никто не прикасается к оголенным токоведущим частям.

5. Все необходимые переключения нужно производить только при выключенном напряжении. Всякое изменение в цепи должно быть проверено преподавателем.

6. Собранная цепь должна быть проверена руководителем и может включаться по его разрешению.

7. Учащимся не разрешается самостоятельно проводить какие-либо переключения на главном распределительном щите лаборатории.

8. Во время работы с электродвигателем необходимо постоянно следить за тем, чтобы волосы и части одежды не попадали на вращающиеся части.

9. Если во время работы возникает какое-либо повреждение, в результате чего появляется дым, специфический запах или накаляются проводники, то надо быстро выключить напряжение и сообщить преподавателю о случившемся.

10. Если кто-либо попадет под напряжение и не сможет сам оторваться от токоведущих частей, то не пытайтесь оттащить его вы сами будете поражены током. Быстро выключите напряжение!

11. Учащиеся допускаются к лабораторным работам после ознакомления с настоящими правилами, что должно быть зафиксировано в специальном журнале.

 

 


КОНТРОЛЬНАЯ КАРТОЧКА К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ:

 

Вопрос 1: Почему амперметр должен иметь малое внутреннее сопротивление?

Ответы: 1. Возникает большой ток и потребитель будет лучше работать.

2.Стрелка амперметра будет больше отклоняться и точность измерения повысится.

3. Присутствие в цепи амперметра будет меньше влиять на силу тока.

4. Снизится бесполезный нагрев и получится экономия электроэнергии.

5. Это требование необоснованно.

 

Вопрос 2: Почему вольтметр должен иметь большое внутреннее сопротивление?

Ответы: 1. Снизится бесполезный нагрев и получится экономия электроэнергии.

2. Меньше будет ток в вольтметре и больше в потребителе, который при этом будет лучше работать.

3. Это требование необоснованно.

4. Присутствие вольтметра в цепи будет меньше влиять на силу тока, потребляемого от источника.

5. Можно будет измерять больше напряжения.

 

Вопрос 3: Ваттметр имеет пределы измерения U =300 В, I = 10 А и 150 делений шкалы. Стрелка отклонилась на 50 делений. Рассчитать мощность, измеряемую ваттметром?

Ответы: 1. Р = 1 кВт. 2. Р = 20 Вт. 3. Р = 3 кВт.

4. Р = 10 Вт. 5. Р = 50 Вт.

 

Вопрос 4: В схеме (рис3) вольтметр показывает напряжение, равное напряжению сети. Укажите причину этого явления,

Ответы: 1. Перегорел амперметр.

2. Сопротивление реостата равно нулю, т.е. короткое замыкание.

3. Обрыв одного из соединительных проводов, но неизвестно какого.

4. Перегорела катушка.

5.Разомкнуты все рубильники в ламповом реостате.

 

Рис.3


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1,2.

Последовательное и параллельное соединение резисторов.

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: проверка на опыте особенностей последовательного и параллельного соединения резисторов.

 

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ:

 

Любая электрическая цепь включает в себя источники элект­рической энергии (генераторы, аккумуляторы, батареи) и потре­бители электрической энергии (нагреватели, осветительные при­боры, реле, двигатели и др.).

Источники характеризуются электродвижущей силой Е, измеряемой в вольтах (В) и внутренним сопротивлением Rвн, из­меряемым вомах (Ом). Потребители в электрических цепях по­стоянного тока характеризуются активным сопротивлением R (Ом). Они могут быть подключены к источнику питания после­довательно (например, лампы елочной гирлянды — рис. 1, а), параллельно (лампы освещения промышленных и бытовых помещений, улиц — рис. 1, б) и смешанно (лампы двух и более елочных гирлянд — рис. 1, в).

 

При последовательном соединении элементов конец цепи пер­вого потребителя соединяется с началом второго, конец второго с началом третьего и т.д. Начало цепи первого и конец после­днего потребителей подключаются к зажимам источника пита­ния (рис. 2, а).

Общее сопротивление всей цепи равно сумме сопротивлений отдельных потребителей: R = Rl + R2 + R3. (1)

Ток в такой цепи является общим для всех потребителей и оп­ределяется в соответствии с законом Ома: I= (2)

На каждом из потребителей падает напряжение. Падение на­пряжения на потребителе определяется сопротивлением потреби­теля и проходящим через него током: ; ; . (3)

В соответствии со 2-м законом Кирхгофа:U=U1+ U2+U3. (4)

Умножив левую и правую части уравнения (1) на I2, получим

(5)

или

Р=Р1 + Р2 + Р3 (6)

Таким образом, потребляемая цепью мощность равна сумме мощ­ностей, потребляемых каждым элементом цепи.

Отдаваемая ис­точником мощность равна мощности, потребляемой всей цепью: Pи=UI=I2R=P. (7)

Уравнение (7) является выражением баланса мощностей.

 
 

 

 


При параллельном соединении потребителей их начала соеди­няются в одну точку (1-й узел), а концы — в другую (2-й узел). Оба узла подключаются к клеммам источника питания (рис. 1, б).

В соответствии с 1-м законом Кирхгофа (следует отметить, что свои законы он сформулировал в 26 лет) алгебраическая сумма токов для любого узла ЭЦ равна нулю:

или (8)

Следовательно, сумма входящих в узел токов равна сумме вых­одящих. Поскольку напряжение для всех потребителей одно и то же, то в соответствии с законом Ома

I1 = ; I2 = ; I3 = ; (9)

или = + + (10)

 

откуда = + + или g = g1 + g2 + g3 (11)

где g = величина, обратная сопротивлению, - проводимость потребителя, измеряемая в сименсах (См).

Таким образом, при параллельном соединении потребителей общая проводимость равна сумме проводимостей отдельных по­требителей.

Умножив левую и правую части уравнения (11) на U2, полу­чим

= + + (12)

или

Р=Р1 + Р2 + Р3 (13)

 

Таким образом, как и при последовательном соединении эле­ментов, потребляемая ЭЦ мощность равна сумме мощностей, потребляемых каждым элементом цепи, и равна мощности, отда­ваемой источником.

Для упрощения расчета часто потребители, преобразующие электрическую энергию в механическую или световую, заменяют эквивалентными потребителями, преобразующие электрическую энергию в тепловую, т.е. получают эквивалентную схему замещения.

 

ПРОГРАММА РАБОТЫ:

1. Собрать схему последовательного соединения трех резисторов с измерительными приборами и схему параллельного соединения этих резисторов, необходимую для достижения поставленной цели. Ознакомить преподавателя со схемами.

 

2. Собрать цепь из последовательно соединенных резисторов и показать её преподавателю для проверки.

3. Включить цепь и установить необходимое напряжение. Измерить силу тока в цепи и падения напряжения на каждом участке. Результаты записать в таблицу 1.

Таблица 1

Из опыта Из расчета
I, А Uоб, В U1, В U2, В U3, В R1, Ом R2, Ом R3, Ом Rоб, Ом Р1, Вт Р2, Вт Р3, Вт Роб, Вт
                         

4. Собрать цепь из параллельно соединенных резисторов и показать её преподавателю для проверки.

 

 

5. Включить цепь и установить необходимое напряжение. Измерить силу тока в ветвях. Результаты записать в таблицу 2.

Таблица 2

Из опыта Из расчета
Uоб, В I1, А I2, А I3, А Iоб, А R1, Ом R2, Ом R3, Ом Rоб, Ом g1, См g2, См g3, См gоб, См Р1, Вт Р2, Вт Р3, Вт Роб, Вт
                                 

 

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТОВ:

1. Для цепи с последовательным соединением рассчитать сопротивление и мощность каждого резистора, эквивалентное сопротивление, а также мощность всей цепи. Результаты записать в таблицу 1. проверить баланс мощностей.

2. Для цепи с параллельным соединением рассчитать сопротивление, проводимость и мощность каждого резистора и всей цепи, результаты записать в таблицу 2. Проверить баланс мощностей.

3. По лабораторной работе сделать заключение относительно:

а) распределения напряжения на резисторах при последовательном соединении;

б) распределения тока в ветвях при параллельном соединении резисторов;

в) подтверждения первого и второго законов Кирхгофа;

г) причин неполного совпадения расчетных и опытных результатов.


КОНТРОЛЬНАЯ КАРТОЧКА К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ:

Вопрос 1: Для цепи рис.1 указать формулу эквивалентного сопротивления .

 
 

 

 


Рис.1

Ответы: 1) ;2) ;

3) ; 4) ; 5) .

Вопрос 2: Две лампы мощностью Р = 15 Вт и Р = 60 Вт с номинальным напряжением U = U = 127 В включены последовательно в сеть 220 В. В каком режиме будут работать эти лампы?

Ответы: 1) Лампы горят хуже обычного, т.к. U1 = U2 = 110 В < 127 В;

2) U1 = 127 В, U2 = 93 В, поэтому вторая лампа горит тускло;

3) Первая лампа скоро перегорит , т.к. U < U1, а вторая горит тускло, т.к.

U > U2;

4) Лампы работают в нормальном режиме, т.к. U1 = U2 = 127 В;

5) Т.к. Р1 < Р2 , то U1 < U2 и I1 < I2 поэтому первая лампа горит хуже, чем вторая.

Вопрос 3: Ёлочная гирлянда с последовательным соединением ламп включена в сеть с напряжением U. Каково будет напряжение на перегоревшей лампе UП и на каждой исправной лампе UИ ?

Ответы: 1) UП = 0; UИ ; 2) UИ = U; UП ; 3) UП = 0; UИ ;

4) UП = U; UИ = 0; 5) UП = UИ = ;

Вопрос 4: Как изменится мощность источника, если две одинаковые лампы, соединенные последовательно, переключить на параллельную схему?

Ответы: 1) мощность не изменится; 2) мощность увеличится в 2 раза;

3) мощность уменьшится в 2 раза; 4) мощность увеличится в 4 раза;

5) мощность уменьшится в 4 раза;

 

Вопрос 5: Три резистора R1 = 9 Ом, R2 = 3 Ом, R3 = 6 Ом соединены параллельно. Сила тока в первом I1 = 4 А. Какова сила тока в неразветвленной части цепи?

Ответы: 1) I = 12 А; 2) I = 6 А; 3) I = 10 А; 4) I = 16 А; 5) I = 22 А.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.