Экспериментальная установка и методика измерений

Рис. 3.1.6

Источником питания в виртуальной экспериментальной установке (рис. 3.1.6) служит переменное (сетевое) напряжение. Выпрямитель В, входящий в состав блока питания БП, преобразует это напряжение в постоянное. Потенциометр П позволяет изменять величину постоянного напряжения U на выходе из блока питания (практически это осуществляется вращением ручки на панели БП). Измеряется величина U вольтметром V, шкала которого также выведена на панель БП.

Исследуемый участок цепи состоит из последовательно соединенных ключа K, миллиамперметра А, служащего для измерения силы тока I, и магазина сопротивлений R (сопротивление миллиамперметра и подводящих проводов пренебрежимо малы).

По закону Ома для однородного участка цепи (3.1.3):

,                                       (3.1.17)

.                                         (3.1.18)

При неизменном напряжении  сила тока I прямо пропорциональна обратному сопротивлению, а напряжение U будет коэффициентом пропорциональности между током и величиной . Тогда график зависимости I  – прямая, проходящая через начало координат. Значение напряжения можно найти как тангенс угла наклона этой прямой к оси абсцисс:

 .                                          (3.1.19)

Порядок выполнения работы

Задание 1. Изучение зависимости силы тока от напряжения

1. Ознакомьтесь с электроизмерительными приборами. Определите класс точности вольтметра K _V и миллиамперметра K _А, а также их пределы измерения U _max и I _max. Рассчитайте цену деления этих приборов.

2. Ознакомьтесь с магазином сопротивлений. Определите его класс точности K _M. Вращением соответствующих ручек (ручку «´1000» не трогать!) установите рекомендуемое значение сопротивления R ₀ (указано в упражнении 1 в левом верхнем углу установки), переключая магазин сопротивлений по диапазону сотен, десятков и единиц. Все величины запишите в табл. 3.1.1.

Таблица 3.1.1

	Класс точности, %	Предел	Цена деления
Вольтметр	K V=	U max=          В	В
Миллиамперметр	K А=	I max=            мА	мА
Магазин сопротивлений	K М=	R 0=             Ом

 

3. Включите в сеть блок питания БП и замкните ключ К.

4. Кнопками потенциометра на панели БП установите начальное значение напряжения U = 3 В.

5. По шкале миллиамперметра снимите значение силы тока I и запишите в таблицу 3.1.2.

6. Увеличивая на 1 В значение подаваемого напряжения U, повторите действия, описанные в пункте 5, ещё четыре раза.

7. Вычислите по формуле (3.1.17) значения сопротивления R для каждого опыта. Сила тока должна быть выражена в амперах.

8. Найдите среднее значение сопротивления .

9. Вычислите отклонения от среднего для каждого из значений сопротивления , а также квадраты этих отклонений. Найдите сумму квадратов отклонений . Найдите величину  по формуле Стьюдента (3.1.19), задаваясь доверительной вероятностью a = 0,95 с коэффициентом Стьюдента для пяти опытов .

.                               (3.1.19)

Все полученные результаты занесите в таблицу 3.1.2.

Таблица 3.1.2

№	, B	, мА	, Ом	, Ом	, Ом ^2	, Ом
1	3
2	4
3	5
4	6
5	7

 

10. Вычислите абсолютную приборную ошибку сопротивления магазина:

.

11. Рассчитайте по формуле (3.1.20) полную абсолютную погрешность сопротивления.

.                        (3.1.20)

12. Оцените относительную погрешность измерения:

.                                        (3.1.21)

Расчёты:

Пример расчёта сопротивления

 

=