Вводное занятие

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Учебно-методическое пособие к лабораторным занятиям

Челябинск

УДК 537

Ш 95

В пособии приводятся основные понятия и законы, которые изучаются при выполнении лабораторных работ по разделу «Электричество» курса общей физики. Представлено описание лабораторных установок, указан порядок проведения эксперимента и обработки результатов измерений, даны вопросы для контроля знания изучаемой темы.

Предназначено для студентов очного и заочного отделений Челябинского института путей сообщения.

Составитель старший преподаватель кафедры

естественнонаучных дисциплин А.В. Шушарин.

Рецензент кандидат физико-математических наук, профессор

кафедры общей и теоретической физики ЮУрГУ

А.Е. Гришкевич;

Печатается по решению учебно-методического совета
Челябинского института путей сообщения

ВВОДНОЕ ЗАНЯТИЕ

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

К лабораторным занятиям допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности и расписавшиеся в журнале по технике безопасности. При проведении работ студенты обязаны соблюдать меры личной безопасности и меры по сохранению оборудования:

- перед выполнением работы студент обязан изучить описание предстоящей работы;

- при выполнении работ использовать только предназначенные для нее приборы;

- не допускать применение неисправных электрических вилок, розеток, проводов c нарушенной изоляцией, не допускать переплетения соединительных проводов;

- устанавливать рекомендованные пределы измерения приборов либо устанавливать максимальный предел; регуляторы напряжения и тока устанавливаются на минимальные значения;

- не разрешается держать электрическую цепь под напряжением длительное время, цепь замыкать только на время измерений,

- запрещается прикасаться руками к элементам цепи, если она находится под напряжением;

- не разрешается класть на стол сумку, одежду; нельзя загромождать проходы сумками, стульями;

- по окончании работы необходимо отключить приборы и привести рабочее место в порядок.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Электроизмерительные приборы – это устройства, предназначенные для измерения электрических величин: тока, напряжения, сопротивления. Например, вольтметры, амперметры, мультиметры, осциллографы. Процесс измерения основан либо на непосредственном отсчете показаний по прибору, либо на методе сравнения с образцовой мерой.

Основными характеристиками электроизмерительных приборов являются:

1. Вид тока: «–» – постоянный, «~» – переменный.

2. Знак системы, который определяется физическим явлением, положенным в основу его действия. В лаборатории используются приборы двух систем: а) – магнитоэлектрическая, по действию магнитного поля на рамку с исследуемым постоянным током; б) – электромагнитная, по притяжению ферромагнитного сердечника к катушке с исследуемым как постоянным, так и переменным током.

3. Предел измерений Y ₀– это наибольшее значение диапазона измерений. Отсчет измеряемой величины определяется как произведение цены деления шкалы на число делений, которое показывает стрелка: Y = C N. Цена деления показывает значение величины, вызвавшей отклонение указателя (стрелки) на одно деление. Она равна отношению предела измерения прибора к числу делений шкалы: .

4. Знак класса точности прибора: 0,2; 0,5; 1,0; 2,5 – это выраженное в процентах отношение систематической погрешности к пределу измерения: . Систематическая погрешность прибора может быть определена по классу точности . Она одинакова при любом положении стрелки прибора. Поэтому рекомендуется подбирать предел измерения так, чтобы стрелка находилась в крайней трети шкалы. Тогда относительная погрешность измерения будет минимальна.

Для цифровых приборов погрешность измерения равна единице последнего разряда на индикаторе.

ЭЛЕКТРОННЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ

Осциллограф предназначен для исследования формы электрических процессов путем визуального наблюдения на экране и измерения их временных и амплитудных значений.

Основным элементом осциллографа является электронно-лучевая трубка ЭЛТ (рис. 1). Электроны, испускаемые с катода за счет термоэлектронной эмиссии, разгоняются в электрическом поле между катодом и анодом и попадают на экран, вызывая свечение.

Исследуемый сигнал подается на вход Y осциллографа. Пройдя через делитель, усиленный до необходимой величины, сигнал подается на вертикально отклоняющие пластины. Луч на экране отклоняется в вертикальном направлении пропорционально измеряемому напряжению. Делитель напряжения служит для изменения коэффициента усиления. Делитель можно установить в необходимое положение переключателем «Вольт/дел». Числа около переключателя указывают цену деления шкалы экрана (рис. 2).

На горизонтально отклоняющие пластины подается пилообразное напряжение от генератора развертки, нарастающее пропорционально времени в течение. В конце периода развертки напряжение резко падает до нуля, луч возвращается в исходное положение, и затем процесс повторяется вновь. Период развертки устанавливается переключателем «Время/дел». Числа около переключателя указывают цену деления шкалы экрана в миллисекундах или микросекундах в зависимости от положения кнопки «mS – μS».

На передней панели осциллографа установлены ручки органов управления: «яркость» – для установки необходимой яркости луча; «фокус» – для фокусировки луча; «↕» и «↔» – для перемещения луча по вертикали и горизонтали; ручка «уровень» и кнопки около нее устанавливают режим и амплитуду сигнала синхронизации, необходимого для получения устойчивой осциллограммы. На панели установлены гнездо для подключения кабеля источника исследуемого сигнала «вход Y»; гнездо «вход Х» – для подачи сигнала запуска развертки от внешнего источника (рис. 2).

Тумблер «сеть» для включения и выключения осциллографа находится на задней стенке осциллографа.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

Изучить теоретический материал по данному пособию, учебнику, конспекту лекций. Ответить преподавателю на контрольные вопросы по выполнению и теории работы. Получить допуск к проведению лабораторной работы.

Проверить работоспособность установки. Провести эксперимент. Внести результаты измерений в формуляр отчета. Представить результаты измерений для проверки корректности измерений преподавателю.

Произвести расчеты, построить при необходимости графики. Проанализировать результаты, сделать выводы.

Сдать отчет преподавателю.