1.1.Описание установки.
Задача настоящего упражнения состоит в определении основных параметров магнитоэлектрического гальванометра.
Для исследования используется установка, принципиальная схема которой приведена на рисунке 5.
рис. 4. Схема установки для выполнения упр. 1.
На схеме: Б–аккумулятор(ε=1,3 В),R–потенциометр, V–вольтметр, R1–магазин сопротивлений (1–100 Ом), R2–постоянное сопротивление (около 1000 Ом), R3–магазин сопротивлений (I=1000000 Ом), П1–переключатель, которым можно изменять направления тока, протекающего по гальванометру и при необходимости полностью отключать от источника тока, П2–переключатель для подключения гальванометра к источнику тока или замыкания на сопротивление R3, П3–ключ для замыкания (демпфирования) гальванометра.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ООпределение внутреннего сопротивления гальванометра и его чувствительности к току и напряжению
Ток, протекающий через сопротивление R1 и R2 (участок на рис.5) равен:
(т.к. R1<<R2),
где U – напряжение, показываемое вольтметром.
Напряжение на участке bc:
(при R1<<R3).
Отсюда легко рассчитать величину протекающего через гальванометр тока:
(18)
Запишем это равенство для двух значений U(U’,U”) и R3(R3’,R3”)
(19)
Откуда легко вычислить сопротивление гальванометра:
(20)
По определению, чувствительность гальванометра к току , кроме того, гдеL - расстояние от шкалы до зеркальца гальванометра (в нашем случае L=0,15м), n – число делений в отклонении светового указателя от нулевого положения (в мм).
Тогда чувствительность гальванометра к току:
(21)
Порядок выполнения данного упражнения следующий:
а) собирают схему, приведённую на рис.5.Устанавливают R1 на минимальное значение (5-20 0м) и с помощью реостата R выставляют U=0,10 – 0,20 В;
б) включает П1 и устанавливает П2 в такое положение, чтобы гальванометр был включён в цепь батареи;
в) изменяя U и R3 , добиваются отклонения светового указателя зеркальца гальванометра на 50% - 100% шкалы. По показаниям приборов отсчитывают R’’3 и U’’;
д) вычисляют значения rГ и Si .
1.2.2 Определение критического сопротивления гальванометра и критической чувствительности его к напряжению
а) используют схему, приведённую на рис.5. Устанавливают R1 на значение 10-20 Ом и напряжение U=0,10–0,20B, сопротивление R3=9000-11000 Ом;
б) включают П1, присоединяя гальванометр к цепи батареи;
в) добиваются отклонения светового указателя гальванометра на 80-100 деления, изменяя величины U и R2; (R2>>R1)
г) ставят переключатель П1 в нейтральное положение. При прохождении светового указателя через нуль переключатель П2 переводят в такое положение, чтобы гальванометр оказался замкнутым на сопротивление R3 .
Наблюдают, в каком режиме (колебательном или апериодическом) движется рамка гальванометра к положению равновесия. Повторяют наблюдения, уменьшая постепенно величину R3 до тех пор , пока движение рамки не станет апериодическим. Фиксируют в этом положении значение Rкр.=R3+rГ и зная чувствительность Si к току, определяют чувствительность гальванометра к напряжению
1.2.3. Определение периода свободных колебаний и декремента затухания.
а) используют схему, приведённую на рис.5. Устанавливают значения R1=10–20 0м, R2=1000 Ом, U=0,10–0,20 В; R3=200–1000 Ом;
б) включают гальванометр в цепь батареи;
в) добиваются отклонения светового указателя на 80–100% шкалы, изменяя напряжение U и сопротивление R1;
г) устанавливают переключатель П1 в нейтральное положение, т.е. отключают гальванометр от батареи, оставив его разомкнутым и одновременно с этим включают секундомер;
д) измеряют время 10 полных колебаний и находят период одного колебания. Опыт повторяют не менее 3 раз, определяют абсолютную и относительную погрешности определения периода Т0;
е) измеряют величины 3–4 последовательных отклонений светового указателя A1, A2, A3, A4 (в одну сторону от нулевого положения);
ж) вычисляют декремент затухания:
и логарифмический декремент .
Определяют среднее значение декремента затухания, а также абсолютную и относительную погрешности измерений λ.
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ:
Производят определения декремента затухания для различных сопротивлений R3 (от R3=Rкр. до R3=10Rкр.). Строят и анализируют график или.