![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Вимірювання опору провідників містковою схемою.Стр 1 из 15Следующая ⇒
ЕЛЕКТРИКА
Лабораторна робота № 25. Дослідження потужності і ККД електродвигуна за допомогою стрічкового гальма. Прилади і приладдя: електродвигун, стрічкове гальмо з динамометром, лічильник обертів, електросекундомір, вольтметр на 300 В, амперметр на 1А, штангенциркуль. Мета роботи: засвоїти один із методів вимірювання характеристик електродвигуна.
Коротка теорія та метод вимірювань
Потужність електродвигуна може бути обчислена за формулою P = A / t, (1) де A = F S (2) - робота долання сили тертя F; S - шлях, на якому діє сила тертя. Силу тертя F, що долається двигуном, можна знайти за різницею сил натягів F1і F2 розгалужень гальмівної стрічки, які визначаються динамометром при натягу стрічкового гальма F = F1- F2 (3) Якщо радіус шківа дорівнює r, число обертів двигуна є N, то шлях S знаходять за співвідношенням S = 2π r N. (4) З урахуванням співвідношень (2) – (4) із (1) одержуємо потужність електродвигуна на валі: P = 2π r N (F2 – F1) / t (5) Потужність споживаного струму визначається величиною сили струму в двигуні і напругою на ньому: P = I U, (6) де I - сила струму, U - напруга на двигуні. Коефіцієнт корисної дії знайдемо як відношення потужності двигуна на валі до потужності струму, що споживається: η = P / PT. (7)
Порядок виконання роботи:
1. Зберіть коло згідно зі схемою (рис.1). Виміряйте штангенциркулем радіус шківа r.
![]()
Рис. 1. 2. Закріпіть планку з динамометром в прорізі стояка таким чином, щоб динамометри давали рівні показання F/1 і F//2 = 1H. 3. Увімкніть електродвигун. В результаті цього динамометри дадуть різні показання F1 і F2. Запишіть їх в таблицю і визначте силу тертя F = F1 – F2. 4. Визначте за вольтметром і амперметром напругу U і силу споживаного струму I і занесіть результати відліків до таблиці. 5. Спостерігаючи за лічильником обертів, помітьте момент співпадання поділки шкали лічильника з 1000 або 2000 обертів, включіть секундомір, визначте його показання під час роботи двигуна та виключіть двигун. 6. Не вмикаючи двигуна, підніміть динамометри вище і збільшіть натяг стрічкового гальма на 0,5H. Знову проведіть виміри. 7. Збільшуючи натяг стрічкового гальма через 0,5H, повторіть дослід 4 рази. Результати дослідів занесіть до таблиці. За формулами (5) – (7) визначте шукані величини.
Дайте відповідь на запитання: 1. На якому явищі грунтується робота електродвигуна? 2. Яка частина електричної енергії йде на нагрівання обмотки? 3. Чому при надто великому навантаженні двигун може вийте з ладу? 4. Побудуйте за даними таблиці залежність ККД від потужності електродвигуна.
Лабораторна робота № 27. Градуювання термоелемента. Прилади та приладдя: термопари, гальванометр, дві посудини з водою, електронагрівач. Мета роботи: засвоїти метод вимірювання температури за допомогою термопари.
Коротка теорія та метод вимірювань
Майже вільні електрони, що знаходяться у металі в стані хаотичного руху, утримуються всередині металу електричними силами. Для виходу електрона із металу треба затратити енергію і виконати за її рахунок роботу А, що зветься роботою виходу електрона із металу. Величина роботи виходу залежить від природи металу, а також його стану. При дотику двох різних металів електрони в результаті теплового руху переходять із одного металу в інший і зворотньо в різних кількостях. Кількість електронів, що перетинають межу розділу в одиницю часу, залежить від роботи виходу і концентрації електронів в одиниці об’єму - n. У різних металів величини A і n різні, тому перехід електронів через контактний шар відбувається в більшій кількості від металу з меншою роботою виходу і з більшою концентрацією вільних електронів. При цьому провідник з надлишком електронів набуває негативного потенціалу, а інший, що втратив частину електронів, - позитивного. Виникаюче і зростаюче при цьому електричне поле сповільнює процес переходу електронів від одного металу до іншого і призводить до рівноважнго стану, при якому потоки електронів в обох напрямках вирівнюються. Різниця потенціалів, що з’являється між металами, називається контактною різницею потенціалів. Величина її залежить від температури контакту. Якщо укласти замкнуте коло із двох спаяних кінцями (рис.1) різнорідних металів L і M, яке називають термопарою, то в місцях спаїв 1 і 2 виникнуть протилежні за знаком контактні різниці потенціалів. При однакових температурах спаїв (T1 – T2) сумарна різниця потенціалів дорівнює нулеві. А при наявності різниці температури сумарна різниця потенціалів відмінна від нуля. Нехай спай 1 витримується при температурі Т1, а спай 2 – при Т2 і нехай Т2 > Т1. Позначимо контактну різницю потенціалів у спаях 1 і 2 відповідно V1і V2. Тоді, враховуючи протилежність V1і V2. сумарне падіння напруги в колі можна подати як
E = V1 – V2. (1) Подана співвідношенням (1) різниця потенціалів у даному випадку відмінна від нуля і носить назву термоелектрорушійної сили. Теоретичний розгляд явища термоелектрики в квантовій фізиці приводить до такого виразу для термоЕРС:
![]()
E = α (T1 – T2) (2) де α - так званий коефіцфіцієнт термоЕРС. Співвідношення (2) справедливе для термоелементів у деякому інтервалі різниці температур, тому що величина α слабо залежить від температури. У вузькому інтервалі температур можна знехтувати залежністю α від температури і вважати її сталою для даного термоелементу. В цьому випадку її звуть сталою термопари. Згідно з виразом (2) величина α визначається як термоЕРС, що виникає при різниці температур у 1 К. Тобто параметр α характеризує чутливість термоелемента до температури. При наявності термоЕРС в колі виникає термоелектричний струм I, величина якого визначається за законом Ома: I = E / (R + r), (3) де R - зовнішній опір кола; r - опір термопари. Як бачимо із (3), сила струму в гальванометрі пропорційна термоЕРС, а остання пропорційна різниці температур іі спаїв. На цій залежності грунтується термоелектричний метод вимірювання температури. Для цього термоелемент має бути заздалегідь проградуйованим. Результати градуювання зображують у вигляді графіка і у вигляді формули з відомим значенням α.
Порядок виконання роботи:
1. Зберіть установку за схемою (рис.1). Перевірте рівність температур води в посудинах. При рівності температур стрілка гальванометра має стояти на нулеві. 2. Увімкніть електронагрівач однієї з посудин. 3. За відхиленням стрілки гальванометра визначить струм у колі (ціна поділки вказана на приладі). Повільно нагрівайте воду в посудині та через 2 К записуйте значення відповідних струмів. Температуру не підвищуйте понад 90˚С. 4. Вимкніть електронагрівач і за формулою (3) визначте термоЕРС Е для одержаних значень струму I. Опір термопари r = 1,5 Ом. Значення R позначено на гальванометрі. 5. На основі дослідних даних побудуйте графік залежності E = f(ΔT). За нахилом графіка визначте величину α згідно з (2) як кутовий коефіцієнт нахилу графіка до осі температур.
Результати вимірювань і розрахунків подайте в таблиці:
Дайте відповіді на запитання:
1. Назвіть причини появлення контактної різниці потенціалів. 2. Які переваги і недоліки мають термоелементи в порівнянні зі звичайними термометрами? 3. Назвіть можливі застосування термоелементів у техніці, біології, сільському господарстві. 4. Чому при однакових температурах спаїв термоЕРС в колі відсутня?
Лабораторна робота № 28. Спільним емітером. Прилади та приладдя: установка для дослідження транзисторів, транзистор типу МП-40, джерело живлення на 3 і на 10 В. Мета роботи: дослідження роботи транзистора, ввімкненого за схемою з загальним емітером у статичному режимі. Коротка теорія і методика вимірювань Транзистор – триелектродний напівпровідниковий прилад, що має два взаємодіючі електронно-діркові переходи. В транзисторі за типом провідності чергуються три області напівпровідника: р-n-р або n-р-n. Принцип роботи їх однаковий.
![]()
Розглянемо транзистор типу р-n-р (рис. 1). На схемі: 1 – емітерний р-n перехід; 2 – колекторний n-р перехід; Б – омічний контакт. Площа колекторного переходу Sк значно більша за площу емітерного переходу Se. Товщина бази складає від часток до кількох десятків мікрометрів. Концентрація домішок в базі невелика і значно менша за їх концентрацію в областях колектора і емітера.
При вмиканні джерела напруги емітерного переходу Ue (джерело Uк вимкне- не) в область бази з боку емітера інжектуються дірки, які порушують електричну нейтральність бази, в результаті чого потенціал бази зростає. Це сприяє притоку електронів із зовнішнього кола, які нейтралізують позитивний заряд бази, зумовлений притоком дірок з боку емітера. В колі бази тече струм бази IБ, приблизно однаковий зі струмом емітера Ie - відкритий емітерний контакт. При одночасному ввімкнені джерела Ue і Uк картина суттєво змінюється. Дірки, що ввійшли до бази з боку емітера, спрямовуються до колекторного переходу, тому що поле для них є прискорюючим. Втягуючись полем колекторного переходу в область колектора, дірки зумовлюють колекторний струм, рекомбінуючи з електронами, що прийшли в область колектора із зовнішнього колекторного кола. Частка дірок (приблизно 0,1%) рекомбінують у базі, що сприяє притоку електронів із зовнішнього кола бази і визначає струм Iб. Отже, струм емітера дорівнює: Ie = Iк + Iб. (1) В загальному випадку рівність (1) може бути подана інакше: Iб = α Ie. (2) Коефіцієнт α < 1 називається коефіцієнтом передачі струму бази. Крім того, у кoлі колектора протікає зворотний струм колектора Iко, співпадаючий за напрямком зі струмом Iк. Таким чином, остаточно одержуємо Iк = α Ie + Iко. (3) Розрізняють три схеми вмикання транзистора: зі спільною базою (СБ), зі спільним колектором (СК) і зі спільним емітером (СЕ). Найбільш поширеною є схема зі спільним емітером (рис. 2), яка й досліджується в даній роботі. В цій схемі спільною точкою вхідного та вихідного кола є емітер, що й зумовило назву схеми. Основним параметром схеми є коефіцієнт підсилення струму β, який визначається співвідношенням
β = Iк / Iб = Iк / (Ie - Iк ) = α / (1 - α), (4) де α = Iк / Ie визначено співвідношенням (2). Крім коефіцієнта передачі струму, для розрахунків схем на транзисторах треба мати статичні характеристики. Cтатичною вхідною характеристикою є залежність струму бази Iб від напруги між базою та емітером при сталій напрузі між колектором та емітером, тобто Iб = f (Uвх) при Uвх=сonst. Типовий вигляд цих характеристик при різних напругах Uвх = 0, 2, 5, 8 В показано на рис.3. Статичною вихідною характеристикою схеми є залежність струму колектора Iк від напруги між колектором та емітером Uвих при сталому струмі бази, тобто Iк = f (Uвих) при Iб = const. Вигляд цих характеристик подано на рис. 3 для різних струмів Iб = 0, 20, 40, 60, 80 мкВ.
Порядок виконання роботи: 1. Ознайомтеся з установкою. Зберіть коло досліджень згідно зі схемою (Рис. 4) і отримайте дозвіл викладача на виконання вимірювань. 2. Зніміть експериментальні дані для побудови статичної вхідної характеристики Iб = f (Uвх) при Uвих = 0. Для цього потенціометри R1 і R2 виведіть в крайнє положення, щоб U1 = U2 = 0. Зробіть перший відлік струму бази Iб за мікроамперметром мкА. Залишаючи U2 = 0, змінюйте за допомогою потенціометра R1 напругу між емітером та базою транзистора U1=Uвх, згідно з табл.1, і записуйте величину струму бази за показаннями мікроамперметра. Одержані значення струму бази занесіть до табл. 1. 3. Одержіть експериментальні дані для побудови статичної вхідної характеристики Iб = f (Uвх) при Uвих = 5 В. Для цього потенціометр R1 виведіть в крайне положення U1 = Uвх = 0, і за допомогою потенціометра R2 установіть напругу між емітером та колектором Uвих = U2 = 5 В. Змінюючи потенціометром R1 напругу
між базою та емітером, згідно з табл. 1, зробіть відлік струму бази за
мікроамперметром.
Рис.4. Дані експерименту занесіть до таблиці 1. Таблиця 1.
4. На міліметровому папері побудуйте дві статичні характеристики Iб=f(Uвх) при Uвих = 0 та Uвих = 5 В. Завдання 2. 5. Отримайте експериментальні дані для побудови сімейства статичних вихідних характеристик Iк=f(Uвих) при Iб=const. З цією метою встановіть почергово Iб =50, 200, 300 мкА, у відповідності з табл. 2 змінюйте потенціометром R2 напругу між колектором і емітером Uвих=U2 і робіть відліки колекторного струму Iк за міліамперметром. Одержані значення струму колектора занесіть до табл. 2. Таблиця 2.
6. За експериментальними даними табл. 2 побудуйте на міліметровому папері сімейство статичних вихідних характеристик.
Дайте відповіді на запитання: 1. Що називають транзистором? 2. Який вигляд мають статичні вхідні та вихідні характеристики? 3. Як працює транзистор р-n-р-типу?
Лабораторна робота № 32. ОПТИКА ТА ФІЗИКА АТОМА Лабороторна робота № 38. ЕЛЕКТРИКА
Лабораторна робота № 25. Вимірювання опору провідників містковою схемою. Прилади та приладдя: калібровані опори (декади опорів), гальванометр, шунтуючий резистор з вимикачем, магазин опорів, джерело постійного струму (акумуляторна батарея), вимикач, вимірювальні опори. Мета роботи: засвоїти метод вимірювання опорук із застосуванням схеми мосту постійного струму (міст Уітстона).
Коротка теорія і метод вимірювань
Електричним струмом називається спрямований рух електричних зарядів. Необхідною умовою існування електричного струму є наявність напруги або різниці потенціалів на кінцях провідника. Напруга на даній ділянці кола дорівнює сумі різниці потенціалів і електрорушійної сили (ЕРС), що діє на даній ділянці кола. У відсутності останньої напруга співпадає з різницею потенціалів на кінцях ділянки кола. Сила струму I, згідно з законом Ома, пропорційна напрузі U на даній ділянці кола і обернено пропорційна її опорові R: I = U / R. (1) Електричний опір провідника R зумовлений гальмуванням носіїв електрики за допомогою їх зіткнень з коливаннями іонів у кристалічній гратці металу. Опір провідника R залежить від матеріалу провідника, від його довжини та площі поперечного перетину і температури. Для визначення опору провідників існують методи, найточнішим із яких є міст постійного струму (місток Уітстона). Принципова схема містка подана на рис.1. Вимірювальний опір RX та три інших змінних опори (R0 - магазин опорів, та R1, R2-калібрувальні опори) з’єд’ують так, що вони утворюють замкнутий чотирикутник ACBD. В одну діагональ чотирикутника увімкнуто гальванометр (ця ділянка і є містком), а в іншу через вимикач - джерело постійного струму з ЕРС Е. При замиканні кола гальванометр покаже наявність струму на ділянці CD. Проте можна підібрати опори R0, R1 та R2 такі, що потенціали точок C і D стануть рівними. Тоді струм в колі гальванометра відсутній (при замиканні ключа К стрілка гальванометра залишається на нульовій поділці). Оскільки у розгалужень AC і AD точка A спільна, а потенціали точок C і D однакові, то беручи до уваги, що в цих ділянках відсутні ЕРС, падіння напруг на них при цьому будуть, згідно з (1), однакові. Те ж саме справедливе і для розгалужень CB і DB: I0 R0 = I1 R1; IX RX = I2 R2. (2)
Рис. 1. Оскільки в ділянці CD струм відсутній, то по ділянці CВ іде такий же струм, як і по АС, а в розгалуженні DB, як і в AD, тобто I0 = IX, I1 = I2. Поділивши рівняння (2) і скорочуючи, згідно останнім співвідношенням для струмів, значення струмів, одержимо основне співвідношення зрівноваженного мостика: R0 / RX = R1 /R2. (3) Звідки знаходимо шуканий опір RX: RX = R0 (R2 / R1) (4) Розглянутий метод можна застосовувати і для ланцюгів змінного струму. В розгалудженні АС можна розмістити, наприклад, замість R0 еталонний конденсатор або індуктивність, а в розгалуженні СВ - невідому ємність або індуктивність. Досягаючи зміною співвідношення R1 / R2 відсутності струму в містку CD, за відомим значенням еталонної величини можна знайти невідому. В даній роботі в ролі опору R0 виступає магазин опорів, в ролі опорів R1 і R2 - калібровані опори (декади).
Порядок виконання роботи:
1. Зберіть електричне коло згідно зі схемою (рис.1). Замість опору RX ввімкніть один з реостатів з невідомим опором R/ або R//. 2. Встановіть однакові значення калібрувальних опорів (декад) R1=R2. Замкнувши шунтуючий пристрій вимикачем К/, і коло батареї вимикачем К, підберіть опір R0 в магазині так, щоб струм в гальванометрі зник, тобто стрілка гальванометра стояла на нульовій поділці. Розімкніть шунтуючий пристрій і доможіться відсутності струму у містку. УВАГА! РОЗМИКАТИ ВИМИКАЧ ШУНТА ДОЗВОЛЯЄТЬСЯ ТІЛЬКИ ПІСЛЯ ГРУБОГО НАСТРОЮВАННЯ, ІНАКШЕ МОЖНА СПАЛИТИ ГАЛЬВАНОМЕТР. 3. Підставте значення опорів в (4) і знайдіть значення R/. 4. Замініть перший реостат R/ на другий R// і у відповідності з пунктами 1-3 визначте його опір. 5. Ввімкніть реостати R/ і R// спочатку послідовно, а потім – паралельно і виміряйте опори цих з’єднань згідно пп.1-3, одержуючи значення Rпс і Rпр. 6. За відомими формулами Rпс = R/ + R// та 1/Rпр = 1/ R/ + 1/ R// обчисліть опори послідовного і паралельного сполучення реостатів та занесіть значення їх до колонки RX таблиці: 7. Одержані дослідним шляхом результати Rпс і Rпр співставте з розрахованими значеннями і визначте їх відхилення. 8. За допомогою омметра виміряйте R/ і R// і результати запишіть в таблицю. Всі дані вимірювань і розрахунків подайте в таблиці.
Дайте відповіді на запитання: 1. Чому опори металів збільшуються при нагріванні? 2. Від чого залежить точність вимірювань опору містковим методом? 3. Чи зміняться умови рівноваги, якщо джерело і гальванометр поміняти місцями?
Лабораторна робота № 26.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-18; просмотров: 501; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.146.176.223 (0.082 с.) |