1.3 Контрольные вопросы

а) рассказать о назначениях гальванометров магнитоэлектрической системы;

б) объяснить устройство и принцип действия магнитоэлектрического гальванометра;

в) дать определение основным параметрам гальванометра;

г) рассказать об основных режимах работы гальванометра;

д) объяснить схему и порядок определения основных параметров гальванометра.

1.4. Литература

Гольдин Л.Л. (ред.). Руководство к лабораторным занятиям по физике. Наука, 1973, работа 45.

Шрамков Е.Г. (ред.). Электрические измерения. Средства и методы измерений. Высшая школа. 1992.

Прытков В.Т., Талицкий А.В. Курс электрических измерений, ГЭИ, 1960, том 1, гл.5.

Евтихиев Н.Н., Купершмидт Я.А., Папуловский В.Ф. и др. Измерения электрических и неэлектрических величин. Энергоатомиздат, 1990.

УПРАЖНЕНИЕ 2.

ИЗУЧЕНИЕ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ГАЛЬВАНОМЕТРА И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ЁМКОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ И ПОТОКОСЦЕПЛЕНИЯ

Принадлежности: баллистический гальванометр, магазин сопротивлений, аккумулятор, ключи, переключатели, конденсаторы, соленоид или магнит, измерительная катушка.

2.1. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЁМКОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ С ПОМОЩЬЮ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО ГАЛЬВАНОМЕТРА.

Для определения ёмкости конденсаторов с помощью баллистического гальванометра собирают установку, схема которой изображена на рисунке 6.

рис. 5. Схема установки для выполнения упр. 2.

На схеме: БГ–баллистический гальванометр, С–исследуемый конденсатор, П1–переключатель, при установлении которого в левое положение происходит заряд конденсатора от батареи Б, а при установлении в правое положение – его разряд на БГ.

2.2.1. Порядок выполнения измерений.

Собирают цепь, схема которой приведена на рис. 6:

а) включают в схему эталонный конденсатор С_эт., затем замыкают цепь на источник напряжения Б и с помощью реостата R устанавливают напряжение около 5В. По вольтметру следят, чтобы это напряжение было постоянным;

б) чтобы зарядить конденсатор, ручку переключателя П ставят в положение «заряд», затем переключатель переводят в положение «разряд», при этом происходит разряд конденсатора и «зайчик» БГ отклоняется. Определив 3-5 раз значения отклонения и найдя среднее, вычисляют постоянную гальванометра.

S_Q = α_эт./(C_эт.U)

в) вместо эталонного конденсатора включают конденсатор с неизвестной ёмкостью C_x. Проделывают аналогичные предыдущим измерениям при том же постоянном значении напряжения U. Поскольку C_x = q /U = α_x/(S_QU), легко найти выражение для емкости C_X в виде: .

г) повторяют измерения для двух неизвестных конденсаторов и для их последовательного и параллельного соединений, сравнивая полученные результаты с вычисленными по формулам:

C_пар. = C_x1 + C_x2 ; 1/C_посл. = 1/C_x1 + 1/C_x2 .

2.1.2. Контрольные вопросы.

а) рассказать о баллистическом режиме работы гальванометра

б) в чём заключаются конструктивные особенности БГ?

в) какую величину измерит БГ, если к нему подключить источник тока?

г) чем отличаются баллистические постоянные C_Q и C_ф?

2.1.3. Литература

Шрамков Е.Г. (ред.). Электрические измерения. Средства и методы измерений. Высшая школа. 1992.

Евтихиев Н.Н., Купершмидт Я.А., Папуловский В.Ф. и др. Измерения электрических и неэлектрических величин. Энергоатомиздат, 1990.

2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ НА ОСИ СОЛЕНОИДА С ПОМОЩЬЮ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО ГАЛЬВАНОМЕТРА.

Установка для создания магнитного поля (рис.7) состоит из соленоида С, источника питания Б1 (им является выпрямитель), реостата R1 для регулировки тока через обмотку соленоида, величина которого контролируется амперметром А1.

рис.6. Схема установки

Магнитная индукция на оси соленоида измеряется с помощью измерительной катушки ИК. Кроме неё в состав измерительной цепи входят: баллистический гальванометр БГ (для измерения потокосцепления катушки ИК с магнитным полем), ключ К1 (для закорачивания рамки БГ), магазин сопротивлений (для изменения чувствительности БГ), ключ К2 (для включения измерительной цепи), вторичная обмотка образцовой катушки взаимной индуктивности М (для определения баллистической постоянной БГ).

Первичная обмотка катушки М, источник напряжения Б2, реостат R2, амперметр А2 и ключ К3 составляют цепь для градуировки баллистического гальванометра.

Величина потокосцеплния измерительной катушки ИК с магнитным полем, индукция которого В, в случае, когда витки перпендикулярны вектору , равнаψ₁ = nBS, где n–число витков ИК, S–площадь одного витка.

При выбрасывании ИК из магнитного поля или при выключении его величина потокосцепления Δψ = ψ₁– ψ₂ =/ψ₂=0/= ψ₁измеряется с помощью БГ. Тогда, используя соотношениеΔψ=rC_Q_m, легко рассчитать индукцию магнитного поля в соленоиде по формуле:

,

где r-общее сопротивление измерительной цепи,C_Ф=rC_Q_m-баллистическая постоянная, определенная в единицах магнитного потока (единица измерения-Вб/дел.)

В формуле (10) для получения индукции в Тесла нужно измерять: r– в Ом,C_Q– в Кл/дел,C_ф–в Вб/дел,S– в м².