Блок генераторов напряжений

П.М.Косьянов

А.А.Клочков

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

ПО ОБЩЕМУ КУРСУ ФИЗИКИ

Раздел «Электричество и магнетизм»

Методические рекомендации

Издательство

Нижневартовского государственного

Гуманитарного университета

ББК 22.3я73

К 71

Одобрено советом факультета ИТиМ НГГУ г.Нижневартовск

Рецензенты:

кандидат тех. наук, доцент кафедры информатики
филиала ЮУрГУ в г.Нижневартовске В.П.Мироненко;

кандидат физ.-мат. наук, доцент, зав. кафедрой математики
и естественных дисциплин НЭПИ ТГУ Н.П.Дмитриев

Косьянов П.М., Клочков А.А.

К 71 Лабораторный практикум по общему курсу физики (раздел «Электричество и магнетизм»):Методические рекомендации. — Нижневартовск: Изд-во Нижневарт. гуманит. ун-та, 2010. — 55 с.

В лабораторном практикуме даны описания установок, методов измерений, рекомендации по представлению и обработке результатов физического эксперимента. Внимание студентов обращено на физические основы и анализ условий эксперимента, извлечение из опыта информации о физических явлениях и их закономерностях. Приведены вопросы для контроля знаний при подготовке к работе.

Издание призвано помочь студентам в работе в условиях лаборатории, а также студентам и аспирантам в самостоятельной подготовке к выполнению лабораторных работ и обработки результатов измерений. Предназначено для обучающихся по специальностям 230401.65 — «Прикладная математика», 230105 — «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», 230201.65 — «Информационные системы и технологии», 050100.62 — «Естественнонаучное образование».

ББК 22.3я73

Тематический план издания учебно-методической литературы

для внутривузовского пользования на второе полугодие 2010 года

Позиция № 130-1

Подписано в печать 21.10.2010. формат 60х84/8

Усл. печ. листов 7. Тираж 100 экз.

Отпечатано в издательстве НГГУ

Правила техники безопасности
при выполнении лабораторных работ
по общему курсу физики

До начала работ каждый студент ДОЛЖЕН внимательно ознакомиться с настоящими правилами и расписаться в журнале учета инструктажа по технике безопасности.

Студент ОБЯЗАН выполнять следующие правила:

1. Перед включением лабораторного комплекса в сеть 220 В убедитесь, что тумблер включения находится в положении «ВЫКЛ.».

2. При сборке цепи используйте провода с исправной изоляцией. Подключая приборы, проверяйте соблюдение норм нагрузки (рабочее напряжение конденсатора, максимальный ток для катушек индуктивности и т.п.).

3. Сборку электрической цепи ведите по контурам, начиная с основного (содержащего источник питания); мультиметр, образующий вспомогательный контур, подключайте в последнюю очередь.

4. Включайте источники питания только после проверки цепи преподавателем.

5. Для проведения любых переключений в цепи отключите источник питания, чтобы избежать короткого замыкания участка цепи.

6. Отключите питание по завершению измерений.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ

1. Касаться токоведущих частей схемы металлическими предметами, работать мокрыми руками.

2. Без разрешения преподавателя включать лабораторные стенды в сеть 220 В и подавать напряжение на схему.

3. Перемещать лабораторные стенды с одного стола на другой или вскрывать их.

4. Курить в лаборатории, находиться в верхней одежде или головных уборах.

По всем возникающим вопросам студентам следует обращаться к преподавателю или лаборанту. За порчу оборудования студенты несут материальную ответственность.

Методические указания к выполнению лабораторных работ

1. Каждый студент выполняет работы по специальному графику.

2. К выполнению работы необходимо подготовиться до начала занятия в лаборатории.

3. Помимо данного методического пособия рекомендуется использовать дополнительную литературу и конспект лекций.

4. При подготовке необходимо продумывать ответы на контрольные вопросы.

5. К выполнению работы допускаются только подготовленные студенты.

Правила оформления отчета о лабораторной работе

Лабораторная работа представляет собой небольшое, но вполне законченное учебное научное исследование. Отчет о лабораторной работе является документом, отражающим результаты выполненного исследования с максимальной полнотой и объективностью.
К оформлению научно-технической документации предъявляются единые требования. В определенной мере этим требованиям должен удовлетворять и отчет о лабораторной работе.

Требования к оформлению отчета

Отчет должен быть выполнен на бумаге стандартного размера (формат А4) с полями по обеим сторонам текста. Форма титульного листа приведена ниже. Материал отчета должен иметь четкую рубрикацию, каждый раздел необходимо снабдить заголовком.

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Нижневартовский государственный гуманитарный университет»

Кафедра математики и методики преподавания математики

Кафедра МиМПМ

.

.

Отчет

по лабораторной работе №____

По курсу «Электричество и магнетизм».

На тему .

Выполнил студент___________________

Группа_____________________________

Проверил___________________________

Нижневартовск

Работа № 1

ИЗУЧЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО КОМПЛЕКСА
«ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ»

Цель: Ознакомиться с лабораторным комплексом «Электричество и магнетизм», с работой входящих в его состав приборов, с методами измерения напряжения, тока, сопротивления, электрической емкости, температуры.

Оборудование: Комплекс состоит из блока генераторов напряжений, наборного поля, блока мультиметров, набора миниблоков.

Блок генераторов напряжений

Его общий вид показан на рис. 1.1. Блок состоит из генератора напряжений специальной формы, генератора постоянных напряжений (регулируемый источник постоянного напряжения и два нерегулируемых источника стабилизированного постоянного напряжения) и генератора синусоидальных напряжений.

Рис. 1.1. Блок генераторов напряжений

Генератор сигналов специальной формы (ГССФ) (см. рис. 1.1) предназначен для получения сигнала частотой от 0,05 до 20 кГц различной формы и амплитуды. Генератор может выдавать три вида сигнала: синусоидальный (амплитуда –15 ÷ +15 В), биполярные импульсы (амплитуда –15 ÷ +15 В, ширина импульса равна половине периода), униполярные импульсы (амплитуда 0 ÷ +15 В, ширина импульса равна половине периода). Установку формы сигнала осуществляют регулятором формы сигналов. Частоту выходного сигнала устанавливают регулятором частоты, амплитуду регулятором амплитуды. Значение частоты сигнала отображается на индикаторе. Для получения стабильного изображения сигнала на осциллографе в генераторе предусмотрены импульсы синхронизации (прямоугольные, заданной частоты, с амплитудой +5 В, ширина импульса равна половине периода), которые можно снимать с выхода синхронизации. Генератор имеет защиту от перегрузки и индикаторы перегрузки. В случае срабатывания любого из индикаторов перегрузки необходимо выключить блок и выяснить причину срабатывания: проверить схему, уменьшить регулируемое напряжение.

Источники постоянного напряжения (ИПН)(см. рис. 1.1) предназначены для получения стабилизированного постоянного напряжения (–15 В ÷ +15 В) и регулируемого постоянного напряжения (0 ÷ +15 В). Источники имеют защиту от перегрузки и индикаторы перегрузки. В случае срабатывания любого из индикаторов перегрузки необходимо выключить блок и выяснить причину срабатывания: проверить схему, уменьшить регулируемое напряжение.

Наборное поле

Наборное поле (рис. 1.2) предназначено для сборки электрических схем. Линии на наборном поле показывают физически соединенные гнезда.

Рис. 1.2. Наборное поле

Блок мультиметров

Блок мультиметров состоит из трех цифровых мультиметров с источниками питания.

Рис. 1.3. Блок мультиметров

Тумблер «Сеть» предназначен для включения мультиметров (подачи питания на мультиметры). Мультиметр предназначен для измерения постоянного и переменного напряжений, постоянного и переменного токов, сопротивления, емкости и температуры. Общий вид мультиметра представлен на рис. 1.3а.

Рис. 1.3а. Общий вид мультиметра

1 — дисплей; 2 — выключатель питания; 3 — гнездо для проверки транзисторов;
4 — переключатель режимов (см. рис. 4); 5 — разъем для подключения термопары;
6 — разъем для подключения конденсатора; 7 — входы для измерения тока, напряжения,
сопротивления (см. рис. 5)

Рис. 1.4. Переключатель режимов

Рис. 1.5. Измерительные входы мультиметра

10 А — вход для измерения тока до 10 А; mA — вход для измерения тока до 200 мА;

COM — общий вход (земля); VΩ — вход для измерения напряжения и сопротивления

При использовании прибора необходимо соблюдать следующие правила:

1. Перед вращением переключателя режимов для выбора измеряемой величины отсоедините провода от схемы.

2. Если значение измеряемой величины неизвестно заранее, установите переключатель режимов в положение, соответствующее наибольшему значению.

3. Появление на дисплее цифры «1» указывает на то, что следует увеличить диапазон измерений.

Внимание! Если положение переключателя режимов не изменяют в течение 10 минут, мультиметр автоматически выключается. Для продолжения работы необходимо дважды нажать кнопку 2 (см. рис. 1.3а).

Методы измерений

Измерение напряжения

Подсоедините один провод к входу COM(см. рис. 1.5), второй — к входу VΩ. Установите переключатель режимов (см. рис. 1.4) в положение V (область I) для измерения постоянного напряжения или в положение V ~ (область II) для измерения переменного напряжения с учетом требуемого диапазона измерений. Подсоедините провода к точкам электрической цепи, между которыми измеряется напряжение. Диапазоны измерения переменного и постоянного напряжения U = 0,2; 2; 20; 200; 700 В. Погрешность измерений составляет 1,2%.

Измерение тока

Подсоедините один провод к входу COM (см. рис. 1.5), второй — к входу mA (А) или 10 А (для измерения больших токов). Установите переключатель режимов в положение A для измерения постоянного тока (см. рис. 1.4, область V) или в положение А~ для измерения переменного тока (см. рис. 1.4, область IV) с учетом требуемого диапазона измерений. Подсоедините провода к точкам электрической цепи, между которыми измеряется ток.

Диапазоны измерения переменного тока I = 20; 200 мА; 10 А, постоянного тока I = 2; 20; 200 мА; 10 А. Погрешность измерений составляет 2%.

Измерение сопротивления

Подсоедините один провод к входу COM (см. рис. 1.5), второй — к входу VΩ. Установите переключатель режимов в положение Ω (см. рис. 1.4, область VI) с учетом требуемого диапазона измерений. Подсоедините провода к измеряемому сопротивлению. Диапазоны измерения сопротивлений R = 200 Ом; 2 кОм; 20 кОм; 200 кОм; 2 МОм; 20 МОм; 200 МОм. Погрешность измерений составляет 1%.

Измерение емкости

Подсоедините переходник с «крокодилами» к разъему 6 (см. рис. 1.3). Подсоедините к «крокодилам» измеряемую емкость. Установите переключатель режимов в положение Сx (см. рис. 1.4, область III) с учетом требуемого диапазона измерений. Диапазон измерения емкости C = 2; 20; 200 нФ; 2; 20 мкФ. Погрешность измерений — 5%.

Измерение температуры

Установите переключатель режимов в положение °С (см. рис. 1.4), при этом на дисплее будет показана температура окружающей среды. Вставьте провода от термопары в разъем 5 (см. рис. 1.3), при этом следует соблюдать полярность подсоединения («+» провода к «+» прибора). Погрешность измерений — 2%.

Набор миниблоков

Миниблок «Ключ» (рис. 1.7) предназначен для замыкания электрических цепей и переключения элементов электрической цепи. Переключение осуществляют с помощью тумблера. В положении Асоединены выводы Си D, в положении Bсоединены выводы Eи D.

Рис. 1.7. Миниблок «Ключ»

Миниблок «Конденсатор» (рис. 1.9а) содержит конденсатор емкостью С, указанной на блоке, или неизвестной емкостью Сх.

Миниблок «Сопротивление» (рис. 1.9б) содержит сопротивление R (значение указано на блоке).

Миниблок «Катушка» (рис. 1.9в) содержит катушку с индуктивностью L,указанной на блоке, или неизвестной индуктивностью Lх.

Рис. 1.9 а, б, в. Миниблоки: «Сопротивление», «Конденсатор», «Катушка»

Миниблок «Сопротивление проводника» (рис. 1.10) предназначен для определения удельного сопротивления проводника (выводы AB). Длина и диаметр проводника указаны на блоке.

Рис. 1.10. Миниблок «Сопротивление проводника»

Миниблок «Реостат» (рис. 1.11а) предназначен для изменения сопротивления между вводами ACи BCс помощью ручки 1. Маркировка на блоке указывает сопротивление между выводами AC. Сопротивление между выводами ABпостоянно и равно 1,0 кОм. Электрическая схема миниблока «реостат» представлена на рис. 1.11 б.

Работа № 2

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: