Лабораторный практикум по курсу электричества и магнетизма. Сборник 2: Описание приборов

Министерство образования Российской Федерации Псковский государственный педагогический институт имени С.М. Кирова

Лабораторный практикум по курсу электричества и магнетизма Сборник 2 - описание приборов

Псков 2000

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ББК ********** Печатается по решению кафедры физики и редакционно-издательского совета ПГПИ им. С.М.Кирова. Н.Н. Васильев Лабораторный практикум по курсу электричества и магнетизма. Сборник 2 - описание приборов. Псков, 2000. - 144 с. В данном сборнике собраны описания приборов, которые используются в лабораторном практикуме по электричеству и магнетизму. Основное внимание при описании было обращено на назначение, технические данные, принципиальные (иногда - монтажные) схемы приборов. Подробно рассмотрены системы электроизмерительных приборов. Все описания снабжены рисунками. Безусловно, эти сведения не исключают изучения принципа действия, устройства и применения прибора по рекомендуемой литературе, приводимой в тексте после каждой главы. При описании правил эксплуатации прибора обращено внимание на технику безопасности при работе с конкретным прибором. Автор выражает благодарность за помощь в подготовке данного сборника зав. кафедрой физики доценту В.Г. Соловьеву, доценту А.И. Аносовой и доценту В.Н. Маркову. Печатается в авторской редакции. Составитель: канд. физ-мат. наук, доцент Н.Н. Васильев. Рецензент: канд. физ-мат. наук, доцент В.Г. Соловьев. Ответственный за выпуск: канд. физ-мат. наук, доцент В.Н.Марков. Технический редактор: А.А. Кирсанов

ISBN 5-87854-171-8

© Н.Н. Васильев © Псковский государственный педагогический институт им. С.М.Кирова (ПГПИ им. С.М.Кирова), 2000

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Введение Знание системы прибора, принципа его действия, правил включения и эксплуатации поможет Вам в нашем лабораторном практикуме по электричеству и магнетизму, а затем и в других практикумах (по методике преподавания физики, по электротехнике, радиотехнике и др.). В работах практикума, которые выполняются по готовым описаниям, как правило, приборы уже подобраны, но бывает, что Вам самим надо подобрать нужный прибор. Среди многообразия электроизмерительных приборов Вам нужно выбрать прибор, который по всем параметрам подходит для измерения в данных условиях. Например, нужно измерить силу тока в цепи, состоящей из гальванического элемента с ЭДС 2 В и резистора 100 Ом. Оценим, какой ток будет в цепи. По закону Ома определим: I = Å / R = 0,02 A = 20мA Видим, что нужен миллиамперметр постоянного тока. Но на какой предельный ток, какой системы? Хорошо, если имеется миллиамперметр магнитоэлектрической системы на 100 мА, но, конечно, лучше, если будет на 50 мА класса точности 0,5 или 1,0. Можно этот ток измерить и другими приборами, например, электромагнитной или электродинамической системы и другого класса точности, но точность будет несколько хуже. Во многих случаях, когда не требуется высокая точность, этим можно удовлетвориться. Выбор вольтметра, вообще говоря, в первую очередь зависит от напряжения источника тока. Иногда силу тока можно успешно измерить и вольтметром! Если измеряемая цепь имеет очень большое сопротивление, больше, чем внутреннее сопротивление вольтметра, то этим прибором можно измерить силу тока без особых искажений в цепи. Так мы поступаем при измерении анодного тока во время снятия вольтамперной характеристики двухэлектродной электронной лампы. На шкале вольтметра, обычно, написаны допустимый предельный ток или его внутреннее сопротивление. А вот измерить э.д.с. на клеммах гальванического элемента можно только специальным вольтметром электростатической системы, который обладает большим собственным сопротивлением, стремящимся к бесконечности, в этом случае ток через элемент не

3

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

проходит. Обычно э.д.с. гальванических элементов измеряют компенсационным методом. Поэтому нужно очень внимательно изучать электроизмерительные приборы и в каждом конкретном случае использовать тот, который более подходит для данных измерений. Эти знания не будут лишними и в дальнейшей работе, особенно для учителя физики в школе. Грамотный учитель может легко переделать амперметр, изменить шунт к нему и этим расширить диапазон измерения прибора, переделать амперметр в вольтметр и наоборот, изменить шкалу, починить прибор и еще многое, многое другое.

4

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Глава 1 Источники питания электрических цепей На схемах обозначаются

Гальванические элементы. Аккумуляторы.

и

Элемент Вольта. Первым источником электрического тока - гальваническим элементом является элемент Вольта (1799 г.), названный так в честь итальянского физика и физиолога Алессандро Вольта (1745 - 1827 г.). Всякий гальванический элемент имеет два электрода, находящихся в контакте с электролитом. В элементе Вольта (Рис. 1.1, 1.2.) цинковый и медный электроды погружены в раствор серной кислоты. Между электродами ( Zn и Cu ) и элект-

Рис. 1.1.

ролитом H 2 SO4 , в который они опущены, происходят химические реакции. Так цинковая пластинка Zn , опущенная в раствор серной кислоты, растворяется. Однако в раствор уходят не нейтраль-

ные атомы цинка, а положительные ионы Zn ++ , в результате чего раствор около электрода заряжается положительно, а цинковая пластинка - отрицательно. При этом между раствором и пластинкой возникает разность потенциалов. При некотором потенциале металла относительно раствора, называемом электрохимическим потенциалом, переход ионов цинка в раствор прекращается. Этот переход зависит от свойств металла, жидкости и от концентрации ионов металла в растворе. Для цинка в растворе серной кислоты электрохимический потенциал U Zn = 0,5B . Другой электрод - медный заряРис. 1.2. Элемент Вольта: жается положительно относицепь, в которой два различных тельно цинкового электрода, т.к. металла (медь и цинк) сопри- разность потенциалов между кискасаются с электролитом лотой и медью, так же как и меж(раствором серной кислоты). ду кислотой и цинком, - отрица-

5

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

тельна, но по абсолютной величине они будут разными. Если отсчитывать все разности потенциалов от уровня кислоты, потенциал которой можно принять за 0, то химический потенциал меди будет равен: U Cu = 0,6 B , а потенциал цинка U Zn = −0,5B . Таким образом, между медью и цинком окажется разность потенциалов U = U Cu − U Zn = 0,6 В − ( −0,5) В = 1,1B . Разность потенциалов между электродами в гальваническом элементе называется электродвижущей силой элемента и она равна 1,1 В. Если соединить электроды элемента проводником, то по нему потечет ток от медной пластины, являющейся положительным электродом элемента, к цинковой пластине, являющейся отрицательным электродом. В растворе между электродами ток течет от цинковой пластины к медной. При прохождении тока в цепи элемента Вольта ионы Zn ++ переходят в раствор, где соединяются с отрицательными ионами −− SO4 , на которые наряду с ионами H + диссоциирует серная кислота. В растворе происходит реакция Zn ++ + SO4 −− = ZnSO4 , продукты которой выпадают в виде осадка. Положительные ионы водорода устремляются к медной пластине и там нейтрализуются электронами проводимости в пластине. В результате на поверхности медного электрода образуется пленка водорода H 2 , которая, с одной стороны, увеличивает внутреннее сопротивление, а с другой, создает дополнительный электрохимический потенциал, направленный против потенциала, существовавшего там до образования пленки. В результате всех этих процессов э.д.с. элемента уменьшается. Такие процессы называются поляризацией элемента. Чтобы избавиться от нее, применяют разные способы. Устранение явления поляризации называется деполяризацией.

Рис. 1.3.

Элемент Даниеля. Для этой цели можно составить элементы с двумя жидкостями. Так в элементе Даниеля (1790 - 1845 г.) положительным электродом является медь, погруженная в

6

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

медный купорос ( CuSO4 ), а отрицательным - цинк, погруженный в цинковый купорос ( ZnSO4 ) или серную кислоту. Чтобы предохранить растворы от быстрого смешивания, Рис. 1.4. Элемент Даниеля, они разделены пористой А, В, С, D, - отдельные части его. перегородкой из необоСправа - элемент в собранном виде. жженной глины. (Рис. 1.3, 1.4.) Пористая перегородка не препятствует движению ионов. Когда элемент разомкнут, т.е. внешняя цепь отсутствует, концентрация обоих растворов нормальна. В этом случае абсолютный электрохимический потенциал меди равен +0,61 В, а соответст-вующий потенциал цинка равен -0,50 В. Э.д.с. такого элемента равна Е = U Cu − U Zn = 0,61B − ( −0,50) B = 1,11B . Если соединить проводником электроды элемента, т.е. включить внешнюю цепь, то разница в их потенциалах приводит к переходу электронов с цинковой пластинки на медную. Одновременно внутри элемента происходит перемещение ионов цинка и меди, а −− также ионов SO4 и H + . Водород, образующийся при растворении цинка, проходит сквозь поры глиняной перегородки и вытесняет медь из медного купороса, образуя серную кислоту. Вытесненная медь оседает на медной пластинке. Этим путем устраняется образование пузырьков газа на электродах. Э.д.с. элемента не уменьшается. В технике же обычно пользуются элементом Даниеля в той форме, которую ему придал Мейдингер. Здесь цинковая пластинка находится в растворе цинкового купороса ( ZnSO4 ) или в растворе серРис. 1.5. Часто применяемое устройство элемент Дание- нокислого магния ( MgSO4 ), а медля (элемент Мейдингера). ная пластинка - в насыщенном ра-

7

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

створе медного купороса ( CuSO4 ). Расход медного купороса при работе элемента автоматически пополняется растворением запасенных в специальном коническом сосуде кристаллов CuSO4 ⋅ 5H 2 O . Пористая перегородка в этом элементе отсутствует, т.к. смешиванию растворов противодействует разность их плотностей. Раствор CuSO4 , находящийся внизу элемента, имеет большую плотность, чем верхний раствор ZnSO4 . См. Рис. 1.5. Элемент Грене. Этот элемент состоит из угольной и цинковой пластин, погруженных в водный раствор серной кислоты (примерно 30 % или плотностью (1,20 - 1,23) г/см 3 ) и двухромовокислого калия ( K 2 Cr2 O7 ). Эта смесь является чрезвычайно сильным окис-лителем, и поэтому водород, выделяющийся на угольном электроде, сразу же окисляется в воду, чем и предотвращается поляризация элеРис. 1.6. Элемент Грене. мента. Для того, чтобы цинк не Электроды - уголь (анод) и цинк (катод) - погружены в растворился в кислоте в то время, раствор серной кислоты, к когда элементом не пользуются, которой добавлен двухро- цинковый электрод сделан подъеммовокислой калий. ным. Положительным полюсом в этом элементе является уголь, отрицательным - цинк; э.д.с. около (1,8-2) В. См. Рис. 1.6. Элементы Лекланше. В настоящее время чаще всего применяются водоналивные и сухие элементы Лекланше (Георг Лекланше (1839 - 1882 г.) - французский химик). На рис. 1.7, 1.8. показано устройство водоналивного элемента. Его электродами являются угольный стержень C и цинковый цилиндр Zn , а электролитом служит водный раствор нашатыря (хлористого аммония, NH 4 Cl ). В качестве деполяризатора в этом

8

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 1.7. Элемент Лекланше

Рис. 1.8. Водоналивной элемент Лекланше (Е ≈ 1,5 В).

элементе употребляют перекись марганца ( MnO2 ). Для деполяризации угольный стержень помещают внутри холщового или изготовленного из фильтровальной бумаги мешка ( D ), который набивают измельченной перекисью марганца, смешанной для лучшей проводимости с графитом. Выделяющийся при работе водород вступает в реакцию с деполяризатором по уравнению MnO2 + 2 H = MnO + H 2 O , в результате чего водород окисляется кислородом деполяризатора в воду и в газообразном состоянии не выделяется. Э.д.с. элемента Лекланше около 1,4 В. Особенно удобны так называемые “сухие” элементы Лекланше, имеющие обширные применения, в которых вместо жидкого электролита (рис. 1.9) используется крахмалистая масса ( M ) консис-тенции густого клейстера, содержащая нашатырь. Сверху элемент заливается слоем смолы ( P ), препятствующим выпадению массы при опрокидывании элемента и предохраняющим его от быстрого высыхания. Угольный электрод C имеет вид стерженька, а цинковый электрод Zn образует корпус элемента. Подобным образом устроены батарейки для карманных фонарей типа “Орион” или “Планета”: они содержат два или три маленьких сухих элемента, соединенных последовательно (элементы типа А-332, А-373 “Марс” и т.д.). Сухие Рис. 1.9. Сухой элемент Лекланше. батареи, широко применяемые для пита-

9

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ния радиоаппаратуры, имеют емкость, т.е. имеющая у них электрическая энергия, составляет ( 0,3 ÷ 0,4 ) ампер-часа на 1 кг массы батареи, они имеют большое внутреннее сопротивление (несколько тысяч Ом). Элемент Вестона. В лабораторной практике для измеритель-ных установок часто применяется ртутно-кадмиевый нормальный элемент Вестона (Рис. 1.10). Этот элемент состоит из стеклянного сосуда, имеющего форму в виде буквы Н. В нижней части впаяны платиновые электроды, соединенные с зажимами. Положительным полюсом служит Рис. 1.10. Кадмиевый нормальный ртуть, отрицательным элемент Вестона. Электродвижу- амальгама кадмия. Электщая сила при 200С равна 1,0183 В. ролитом является насыщенный раствор CdSO4 , а деполяризатором - смесь сернокислой ртути HgSO4 и сернокислого кадмия CdSO4 . Э.д.с. нормального элемента практически не меняется со временем, т.к. мала поляризация. Кроме того э.д.с. этого элемента мало изменяется с температурой. При t = 200С она равна 1,0183 В. Ввиду постоянства э.д.с. нормального элемента, ее удобно сравнивать с другими неизвестными э.д.с. Элемент Вестона применяется исключительно в компенсационных схемах. Кроме перечисленных выше гальванических элементов имеются другие типы химических источников тока, например гальванические элементы: марганцево-воздушно-цинковые, воздушноцинковые, медно-цинковые, окисно-ртутные и т.д.; резервные элементы: хлорсеребряно-магниевые, серебряно-цинковые, которые для приведения в действие заливаются водой или раствором щелочи непосредственно перед работой. Интересно отметить, что поиски новых источников энергии привели ученых к любопытному открытию: оказалось, что можно вырабатывать ток с помощью бактерий. Устройство такого эле-

10

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

мента довольно простое. Он состоит из двух электродов, погруженных в резервуары, которые соединены друг с другом трубкой с фильтром (рис. 1.11). Один из резервуаров заполнен сахарным раствором, в который помещены бактерии. Они разлагают сахар на углекислый газ и воду, что сопровождается образованием электрического заряда на электроде. Вследствие этого между электродами Рис. 1.11. возникает определенная разность потенциалов. Процесс продолжается до тех пор, пока в растворе имеется сахар. Однако содержание сахара в растворе не уменьшается. Дело в том, что в другом резервуаре находятся зеленые водоросли, которые под воздействием солнечных лучей синтезируют сахар из воды и углекислого газа. Поэтому такая “батарея” может работать бесконечно долго. Мощность экспериментальных биоэлементов составляет сейчас около 10 Вт. Кислотные аккумуляторы. Разновидностью гальванических элементов являются аккумуляторы, или вторичные элементы. Вещества, расходуемые пр и возбужде нии эл ектр ического тока, получаются внутри самих аккумуляторов путем Рис. 1.12. Электроды свинцо- электролиза. Наибольшее расвого аккумулятора. пространение получили свинцовые аккумуляторы, которые называются также кислотными аккумуляторами. Свинцовые аккумуляторы были изобретены в 60-х годах XIX века французским физиком Плантэ и усовершенствованы в 1881 году Фором. Первый свинцовый аккумулятор представлял собой элемент с двумя свинцовыми электродами, погруженными в раствор серной кислоты. Элемент в таком виде не обладает еще э.д.с., так как оба его электрода одинаковы и на них происходят одинаковые химические реакции Pb + H 2 SO4 = PbSO4 + H 2 . Однако, если через такой элемент пропускать известное время ток (зарядка аккумулятора), то на его электродах выделяются продукты электролиза, кото-

11

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

рые вступают в химические реакции с электродами. Так ионы водорода H + , которые получились в результате электролитической диссоциации серной кислоты H 2 SO4 → 2 H + + SO4 −− , перемещаются к катоду и восстанавливают сульфат в металлический свинец по формуле: PbSO4 + 2 H + + 2e − = Pb + H 2 SO4 Отрицательные ионы SO4 −− перемещаются к аноду и превращают сульфат в перекись свинца по формуле: −− PbSO4 + SO4 + 2 H 2 O = PbO2 + 2 H 2 SO4 + 2e − Таким образом, создается резкая несимметрия электродов: один из них свинцовый, а другой - из перекиси свинца. (Рис. 1.12) Одновременно с этим происходят вторичные реакции: свинцовый электрод растворяется в электролите, т.е. положительные ионы свинца Pb + + покидают электрод и он, по отношению к раствору, заряжается отрицательно. На втором электроде ионы водорода, отталкиваясь от положительного слоя электролита, оседают на PbO2 , отрывая у него два электрона, и электрод заряжается положительно. Аккумулятор теперь “заряжен”, он представляет собой гальванический элемент с определенной э.д.с. и способен служить источником тока. Давая ток во внешнюю цепь, аккумулятор разряжается, процессы в нем протекают в обратном порядке. В конце разряжения оба электрода оказываются вновь покрытыми одинаковым слоем сульфата свинца, и э.д.с. аккумулятора спадает до нуля. Описанный аккумулятор невыгоден тем, что происходящие в нем химические процессы захватывают лишь поверхность электродов, и поэтому количество накопленной в нем энергии незначительно. Аккумулятор разряжается быстро. Для увеличения емкости аккумулятора, т.е. количества накапливаемой им энергии, применяются различные способы. Современный кислотный аккумулятор состоит из ряда положительных и отрицательных пластин, находящихся в банке, изготовленной из пластмассы или эбонита, с водным раствором 30 % серной кислоты (с плотностью 1,2 г/см3). Все положительные пластины соединены между собой, также и все отрицательные, благодаря чему в небольшом сосуде можно иметь большую площадь электродов, разделенных тонким слоем электролита, т.е. иметь элемент с чрезвычайно малым внутренним сопротивлением. Отрицательные пластины состоят из чистого губчатого свинца, а положительные пластины имеют более сложное строение. Их изготовляют из свинца с многими ячейками, в которые впрессовывают специальную массу, состоящую из окислов свинца и связующих веществ. Затем

12

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

пластины подвергают “формовке”, их погружают в раствор серной кислоты, подвергая действию тока, превращающего окись свинца в трудно растворимое соединение сернокислого свинца PbSO4 , т.е. происходит реакция: PbO + H 2 SO4 = PbSO4 + H 2 O Для того, чтобы аккумулятор стал источником тока, его необходимо зарядить. С этой целью через аккумулятор пропускают электрический ток. Ион H + , двигаясь к катоду, нейтрализуется на нем и вступает в реакцию PbSO4 + 2 H = Pb + H 2 SO4 Отрицательные ионы SO4 − , достигая анода, также нейтрализуются и сначала вступают в реакцию PbSO4 + SO4 = Pb( SO4 ) 2 , а затем происходит обратная реакция → Pb ( SO 4 ) 2 + 2 H 2 O 2 PbO 2 + 2 H 2 SO 4 . ← Таким образом, после зарядки катод аккумулятора превращается в губчатую массу металлического свинца, а анод - в перекись свинца PbO2 . Концентрация серной кислоты в аккумуляторе при зарядке повышается. Если выключить внешний источник тока, то получается гальванический элемент с анодом из PbO2 и катодом Pb . Если такой элемент не замкнут, то он может сохраняться в заряженном состоянии весьма долго. При соединении полюсов аккумулятора проводником через цепь потечет ток. Аккумулятор начнет разряжаться. Отрицательные ионы SO4 − переходят из раствора на свинцовый катод, нейтрализуются и вступают в реакции: Pb + SO4 = PbSO4 . Около анода происходит обратная реакция → PbO2 + 2H 2 SO4 Pb ( SO4 ) 2 + 2 H 2O . ← + Положительные ионы H переходят из раствора на анод PbO2 , нейтрализуются там и вступают в реакцию Pb( SO4 ) 2 + 2 H = PbSO4 + H 2 SO4 . Концентрация серной кислоты понижается. В конце концов аккумулятор вернется в исходное состояние: обе пластины его будут состоять из PbSO4 , а концентрация H 2 SO4 примет свое начальное значение. Э.д.с. свинцового аккумулятора в самом конце зарядки может достигать 2,7 В. При разрядке она уменьшается: сначала быст-

13

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ро до 2,2 В, затем очень медленно приблизительно до 1,85 В. Дальнейшую разрядку производить нельзя, т.к. пластины покрываются трудно растворимым слоем PbSO4 , отчего аккумулятор портится. Максимальный заряд, который может отдать аккумулятор при разрядке, называется его емкостью, измеряемой в ампер-часах. Свинцовые (кислотные) аккумуляторы применяются в автомобильном транспорте, авиации, телефонных станциях и т.д., К.П.Д. достигает 80 %. Щелочные аккумуляторы. Первые щелочные аккумуляторы были созданы американским изобретателем Томасом Эдисоном (1877 -1931 г.) в 1903 году. Из щелочных аккумуляторов широкое распространение в настоящее время получили железо-никелевые и кадмиево-никелевые аккумуляторы. В них электродами являются решетки Рис. 1.13. Электроды кадмиевоникелевого щелочного аккумулятора из стали, покрытые никелем. (Рис. 1.13.) Ячейки положительного электрода заполнены гидратом закиси никеля Ni (OH ) 2 , отрицательного - гидратами закиси кадмия и железа ( Cd ( OH ) 2 , Fe(OH ) 2 ). Электроды помещены в стальную коробку, к которой присоединен положительный электрод. Отрицательные пластины помещаются между положительными пластинами. Электролитом щелочного аккумулятора служит 20 %-ный раствор едкой щелочи ( KOH или NaOH ). Схематически реакции при зарядке и разрядке в кадмиевоникелевых аккумуляторах можно представить так: заряд

Fe(OH ) 2 + 2 Ni (OH ) 2

→

← разряд

Fe + 2 Ni(OH ) 3

заряд

Cd (OH ) 2 + 2 Ni (OH ) 2

→

← разряд

Cd + 2 Ni (OH ) 3

14

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

При зарядке аккумулятора активная масса положительных пластин окисляется, при этом гидрат закиси никеля Ni ( OH ) 2 переходит в гидрат окиси никеля Ni ( OH ) 3 , а активная масса отрицательных пластин Fe(OH ) 2 или Cd ( OH ) 2 восстанавливается и превращается в губчатое железо Fe или губчатый кадмий Cd . При разрядке все процессы протекают в обратном направлении. В конце зарядки э.д.с. щелочного аккумулятора достигает 1,8 В, которая при разрядке очень быстро падает до 1,2-1,15 В. Разрядка прекращается при э.д.с. примерно равной 1 В. Железо-никелевые аккумуляторы по своему устройству мало отличаются от кадмиево-никелевых и имеют почти одинаковые электрические характеристики. Правда, железо-никелевые аккумуляторы при низких температурах работают значительно хуже кадмиево-никелевых, а при высоких температурах обладают большим саморазрядом. Преимуществом щелочных аккумуляторов перед кислотными является большой срок службы, простота ухода и то, что они не боятся механических сотрясений и коротких замыканий в цепи. Благодаря этим преимуществам, несмотря на меньшую э.д.с., меньшую емкость (на единицу массы) и небольшой к.п.д. (порядка 60 %), эти аккумуляторы нашли широкое применение в ряде стационарных и передвижных установок. Они применяются в авиации, электрокарах, средствах связи, космонавтике (искусственные спутники Земли). В настоящее время широко распространены и другие типы аккумуляторов, например, серебряно-цинковые, серебряно-кадмиевые и др. Они обладают наиболее высокими удельными характеристиками (удельной энергией свыше 100 Вт-час/кг и удельной мощностью до 500 Вт/кг), однако срок их службы значительно меньше (20 - 100 циклов), чем у первых двух типов аккумуляторов. Серебряно-цинковые аккумуляторы могут работать при пониженной температуре до -300С и даже до -400С. Эти аккумуляторы используют в авиации, средствах связи, киносъемочной аппаратуре, искусственных спутниках Земли и т.д.

15

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Выпрямители Выпрямитель селеновый ВС 4-12

Общее обозначение на схемах или

на схемах обозначается

Назначение. Выпрямитель селеновый ВС 4-12 служит для преобразования переменного тока напряжением электросети 220 В (или 127 В) с частотой 50 Гц в постоянный пульсирующий ток, напряжение которого ступенчато регулируется в пределах от 4 В до 12 В при силе тока до 3 А. Прибор используется в качестве источника постоянного тока для питания различных электрических цепей и установок, по условиям работы которых выходные параметры выпрямителя достаточны, а пульсация выпрямленного тока допустима и не влияет на результаты опыта и работу установки. Примечание: в последнее время в результате совершенствования прибора селеновый столб выпрямителя заменяется мостом на кремниевых диодах. Устройство.

Рис. 1.15. Рис. 1.14. Выпрямитель ВС 4-12 (рис. 1.14 и 1.15) состоит из следующих основных частей: 1. Передней стенки 1, на дне которой установлены: понижающий трансформатор 2, селеновый столбик (выпрямитель) 3, щиток 4 для установки предохранителей, колодка 5 для присоединения электрошнура с вилкой, переключатель галетный 6 для ступенчатого изменения выходного напряжения. В дне имеются вентиляционные отверстия. На передней стенке смонтированы: ручка 7 галетного переключателя, сигнальная лампочка 8, тумблер однопо-

16

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

люсный 9, две клеммы (+) и (–) 10 для подключения потребителя выпрямленного тока. 2. Съемного кожуха 11 с ручкой 12. Кожух крепится двумя винтами к передней стенке (сбоку) и двумя язычками (снизу). Ручка служит для переноски прибора, а также для упора при установке прибора на столе. Трансформатор понижающий имеет следующие характеристики: питающее напряжение - от сети 220 В или 127 В при частоте 50 Гц: максимальная мощность - 75 ВА при силе тока 3 А и напряжении 12 В во вторичной обмотке. Селеновый выпрямитель (столбик). В качестве преобразователя однофазного переменного тока в ток постоянного направления (выпрямленный ток) используется селеновый столбик типа 75ГМ4Я-К. Он представляет собой набор из селеновых элементов квадратной формы, которые собраны на общей шпильке в виде столбика открытой конструкции. Элементы электрически соединены между собой по двухполупериодной мостовой схеме выпрямления тока. Эта схема обеспечивает использование вентильного действия селеновых элементов по отношению к однофазному переменному току, т.е. свойство пропускать ток только в одном направлении. Принципиальная электрическая схема соединения элементов выпрямителя показана на рис. 1.16. Селеновый выпрямитель имеет следующие данные: а) подводимое переменное напряжение - 25 В, б) выпрямленное напряжение не менее 18 В, в) выпрямленный ток 3 А, г) количество элементов - 4, д) количество элементов в плече - 2, Рис. 1.16. е) габариты столбика (75 × 95 × 95) мм3. Элементы селенового столбика имеют влагозащитное покрытие, предохраняющее от коррозии. Эксплуатация селенового столбика рекомендуется при температуре окружающего воздуха до +350С, а температура селеновых элементов не должна превышать +750С. Переключатель во вторичной цепи трансформатора позволяет получить 5 ступеней напряжения выпрямленного тока от 4 В до 12 В (4, 6, 8, 10, 12)В при максимальной силе тока 3 А. Переключе-

17

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ние осуществляется за счет подключения в определенном порядке выводов вторичной обмотки трансформатора, и тем самым меняется величина подводимого к столбику напряжения. Сигнальная лампочка МН 6,3-0,22 потребляет ток 0,22 А при напряжении 6,3 В. Выпрямитель комплектуется двумя плавкими предохранителями типа ПК-30 0,5 А на 220 В и 1 А на 127 В. Технические данные выпрямителя. Принципиальная электрическая схема выпрямителя представлена на рисунке 1.17. В выпрямителе применена однофазная мостовая схема выпрямления позволяющая получить двухполупериодный выпрямленный ток напряжением до 12 В и силой тока до 3 А. Потребляемая мощность при максимальных значениях вторичной цепи - 75 ВА. Гарантируемый срок службы выпрямителя не менее 15000 часов при условии соблюдения правил хранения и эксплуатации. Номинальные климатические условия: температура окружающего воздуха +200±50С, атмосферное давление 720-780 мм.рт.ст., относительная влажность не более 80%. Габаритные размеры выпрямителя (145 × 255 × 110) мм3. Масса прибора 3,2 кг. Рис. 1.17. Работа с прибором. 1. Перед включением выпрямителя в сеть необходимо проверить исправность и соответствие предохранителя сетевому напряжению. 2. Присоединить к выходным клеммам выпрямителя собранную цепь, соблюдая полярность. 3. Нагрузка на выпрямитель не должна превышать 3 А, не следует подавать на выпрямитель переменное напряжение выше номинального. То и другое может вывести выпрямитель из строя. 4. Выпрямитель следует хранить в шкафу в сухом, отапливаем и проветриваемом помещении при температуре от +50 до +400С и относительной влажности не более 80 % при отсутствии в окружающей среде паров ртути, кислот и щелочей.

18

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

5. При длительном хранении в не рабочем состоянии выпрямитель следует подвергать электрической подформовке, для этого один раз в год или перед эксплуатацией надо включать его на два часа на номинальное переменное напряжение без нагрузки (холостой ход).

на схемах обозначается Выпрямитель селеновый ВС - 24М

Назначение и технические данные. Выпрямитель селеновый ВС-24 М предназначен для питания различных учебных приборов и установок током постоянного напряжения от 0 до 24 В m 10 % при максимальной силе тока 10 А. Прибор позволяет также получать переменное напряжение от 0 до 30 В m 10% при силе тока 10 А. Питание выпрямителя производится от сети переменного тока 220 В или 127 В и частоте 50 Гц. Потребляемая мощность выпрямителя при максимальной нагрузке вторичной цепи 450 ВА. Габаритные размеры в мм 185 × 345 × 206. Масса прибора не более 9 кг. Устройство и работа прибора. В приборе применяется мостовая двухплечная схема выпрямления, позволяющая получать двухполупериодный выпрямленный ток (рис. 1.18). На шасси (рис. 1.19), которое одновременно является и основанием выпрямителя, установлены: понижающий тороидальный трансформатор Тр, селеновый выпрямитель (столбик) Ст и щиток Щ для двух предохранителей. На передней стенке прибора смонтированы: вольтметр постоянного тока, амперметр постоянного тока, сигнальная лампочка, тумблер и две пары контактных зажимов: одна пара (+) и (–), другая (~). Здесь же расположена ручка плавной регулировки снимаемого напряжения и выключатель (см. рис. 1.20). Конструкция выпрямителя защищена съемным кожухом с вентиляционными щелями, который при помощи двух винтов крепится к шасси. В выпрямителе использованы контрольно-измерительные приборы постоянного тока класса точности 2,5 с пределами измерений - вольтметр от 0 до 50 В, амперметр от 0 до 10 А. В качестве сигнальной лампы использована лампа МН-6,3 В; 0,22 А.

19

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 1. 18. Схема выпрямления двухполупериодного тока

Рис. 1.19.

Рис. 1.20.

20

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Сердечник понижающего трансформатора тороидальной формы выполнен из плотно навитых полос электротехнической стали 341 толщиной 0,5 мм. На нем намотаны первичная и вторичная обмотки. В отверстии сердечника установлены две пластмассовые накладки, которые снабжены кронштейнами для крепления трансформатора на шасси. В центре накладки установлена ось с контактной пластиной и меднографитовой щеткой. Ось непосредственно соединена с ручкой регулировки снимаемого напряжения. Для обеспечения надежного контакта меднографитовая щетка снабжена пружинной пластинкой, которая осуществляет равномерный прижим щетки по всей плоскости вторичной обмотки. Контактная пластина и конец вторичной обмотки трансформатора соединены с плечами селенового столбика, с которого снимается напряжение на контактные зажимы (+) и (-) и непосредственно, минуя столбик, с зажимами (~). В качестве преобразователя однофазного переменного тока в ток постоянного направления (выпрямленный ток) используется селеновый выпрямитель (столбик) типа 100ЕМ12ГЗ. Выпрямитель собран из селеновых элементов квадратной формы. Элементы соединены между собой по двухполупериодной однофазной мостовой схеме выпрямителя. Селеновый выпрямитель имеет следующие данные: а) подводимое переменное напряжение 35 В; б) выпрямленное напряжение не менее 26 В; в) выпрямленный ток 11 А; г) общее число элементов -12; д) количество элементов в плече-6; е) рекомендуемая температура окружающей среды не выше +35 0 С. Работа с прибором. 1. Проверить правильность включения предохранителя (на 220 В - 3 А). 2. Ручку плавной регулировки снимаемого напряжения поставить в нулевое положение шкалы (влево до упора). 3. Нагрузка переменного и постоянного токов не должны превышать 10 А. 4. Температура нагрева корпуса прибора не должна превышать +450С. 5. Время непрерывной работы выпрямителя не более 45 мин. 6. В сырых помещениях прибор следует заземлять. 7. Следует учитывать следующий вид опасности: электрический ТОК напряжением 220 В, частотой 50 Гц. 8. Выпрямитель следует хранить в отапливаемом помещении при температуре воздуха +250 m 100С с относительной влажностью (65 m 15) % вдали от нагревательных приборов, при отсутствии паров ртути, кислот, щелочей.

21

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

на схемах обозначается

Выпрямитель полупроводниковый универсальный ВУП - 2

Назначение и технические данные. Универсальный полупроводниковый выпрямитель ВУП-2 предназначен для питания выпрямленным электрическим током различного напряжения учебных радиотехнических приборов и демонстрационных установок (для изучения свойств электромагнитных волн, для генератора сантиметровых волн линии Лехера и т.д.). Выпрямитель рассчитан на питание от сети переменного тока напряжением 220 или 127 В, частотой 50 Гц. Выпрямленное напряжение до дросселя без нагрузки изменяется в пределах от 300 В до 350 В, а наибольший ток нагрузки достигает 200 мА (при этом токе выпрямленное напряжение может упасть до 250 В). Выпрямленное напряжение после дросселя равно (250 m 10) В при токе нагрузки до 50 мА (при этом токе выпрямленное напряжение на зажиме 350 В должно быть не менее 300 В). Регулируемое выпрямленное напряжение изменяется от 0 до 250 m 10 В при токе нагрузки до 50 мА, кроме того имеется выпрямленное регулируемое напряжение от 0 до (100 m 5) В при токе нагрузки до 5 мА. Прибор дает переменное напряжение 6,3 В при токе нагрузки до 3 А. Габаритные размеры прибора в мм. 350 × 190 × 185; масса 7,4 кг. Устройство и работа выпрямителя. Выпрямитель смонтирован в металлическом сварном корпусе с перфорированными стенками и установлен на изолирующих ножках. На передней панели (рис. 1.21) расположены: а) зажимы (клеммы) +350 В, +250 В, общ, ~6,3 В;

Рис. 1.21.

22

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

б) зажимы регулируемого напряжения от 0 до 250 В; в) зажимы регулируемого напряжения от 0 до m 100 В; г) тумблер для включения прибора; д) сигнальная лампочка; е) ручка для плавного регулирования напряжения от 0 до 250 В; ж) ручка для плавного регулирования напряжения от 0 до m 100 В; з) октальная ламповая панель. На выводы ламповой панели поданы напряжения: на выводы 6 и 8 - (350 m 50) В, на выводы 3 и 8 - (250 m 10) В, на выводы 4 и 5 (100 m 5) В, на выводы 2 и 7 - (6,3 ± 0,5) В. В выпрямителях типа ВУП-2М кроме указанных выводов есть еще выводы 1 и 8, на которые выведен выпрямленный ток с регулируемым напряжением от 0 до (250 ± 10) В. Октальная ламповая панель предназначена для подключения ряда установок, которые снабжены многожильным шнуром с октальным цоколем от радиолампы. Все клеммы выпрямителя позволяют подключать к ним внешние проводники как с наконечниками, так и со штеккерами. На дне выпрямителя (рис. 1.22) смонтированы основные его детали. Принципиальная схема выпрямителя приведена на рисунке 1.23. Силовой трансформатор Тр имеет мощность по первичной обмотке 150 Вт. Переключение первичной обмотки на различные напряжения производится путем перестановки плавкого предохранителя П1. (См. рис. 1.23.) Для защиты от помех, проникающих через электросеть, между первичРис. 1.22. ной и другими обмотками трансформатора помещен электростатический экран в виде однослойной обмотки из изолированного провода, один из концов которого присоединен к корпусу. Высоковольтный мост и однополупериодный выпрямитель выполнены на полупроводниковых диодах типа Д7Ж. Эти диоды конструктивно оформлены в цельнометаллическом сварном корпусе, благодаря чему они обладают повышенной влагостойкостью и прочностью. Температурный диапазон работы данных диодов от 550 до +700С. Гарантийный срок службы диодов 5000 часов и бо-

23

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

лее. В электрической схеме выпрямителя предусмотрен предохранитель П2 на 0,5 А, который предназначен для защиты выпрямителя в случае короткого замыкания высокого напряжения во внешней цепи.

Рис. 1.23. R1 - потенциометр 10 кОм ± 10%; 25 Вт; R2 - резистор переменный СП 47 кОм; 1 Вт; R3, R4 - резисторы постоянные ВС-1; 5,1 кОм; С1, С2 - конденсаторы электролитические К 50-3 20 мк Ф, 450 В; С3, С4, С5 - конденсаторы электролитические К 50-3 20 мк Ф, 350 В; С6 - конденсатор с бумажным диэлектриком МБГО 2 мк Ф, 400 В; Д1, Д2, Д3, Д4, Д5, Д6 - полупроводниковые диоды Д7Ж; Др - дроссель сглаживающего фильтра ПЭЛ 0,2 6000 витков; Тр - трансформатор силовой. Работа с прибором. 1. Прежде, чем включить выпрямитель, следует проверить исправность и соответствие установки предохранителя напряжению сети. 2. Присоединить к клеммам выпрямителя собранную цепь ДО включения выпрямителя в сеть. 3. При работе с выпрямителем следует соблюдать меры безопасности, как при работе с электрическим переменным ТОКОМ напряжением 220 В так и с постоянным ТОКОМ напряжением 350 В. 4. Прибор следует хранить в сухом отапливаемом помещении вдали от нагревательных систем, при отсутствии в окружавшей среде паров ртути, кислот и щелочей.

24

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

на схемах обозначается Выпрямитель ВУ - 4

Выпрямитель учебный ВУ-4 входит в комплект КЭК (комплект электроснабжения комбинированный), который предназначен для оснащения кабинетов физики, учебных мастерских и т.д. и применяется для обеспечения электропитанием различных электрических и электронных приборов. Комплект осуществляет: - преобразование переменного напряжения 220 В в 36 В или 42 В с номинальным током нагрузки 10 А, - разводку переменного напряжения 36 В или 42 В к рабочим столам учащихся и учителя, - снабжение до 20 рабочих мест учащихся выпрямленным напряжением 3,5 В с током нагрузки до 1,2 А. Прибором, отвечающим этим требованиям, и является выпрямитель ВУ-4. Технические данные выпрямителя: 1. Напряжение питающей сети - 40 В. 2. Частота питающей сети - 50 Гц. 3. Потребляемая мощность - 0,015 кВА. 4. Ток нагрузки не более - 1,2 А. 5. Выходное напряжение под нагрузкой (- 3,5 + 0,8) В. 6.Частота пульсации выпрямленного тока - 100 Гц. 7. Ток холостого хода не более - 0,12 А. Выпрямитель ВУ-4 устанавливается на столах учащихся и при работе подключается к линиям источника ИПН (источник питания нерегулируемый) через специальные штепсельные розетки на на пряжение 42 В. Конструкция штепсельной вилки (Т-образная) выпрямителя исклю-чает возможность включения в сеть 220 В. Выпрямитель ВУ-4 соответствует 3-му классу защиРис. 1.24. Выпрямитель: ВУ-4 ты по ГОСТ и не заземляется.

25

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

На рисунке 1.24 показан внешний вид выпрямителя (вид сбоку и сверху). Принципиальная схема выпрямителя предс-тавлена на рисунке 1.25. Рис. 1.25. Схема электрическая Необходимо соблюпринципиальная выпрямителя. ВУ-4. да ть пол ярность при сборке электросхемы. Подключать выпрямитель к розетке на напряжение 42 В!

на схемах обозначается

Источник питания «ПРАКТИКУМ» УХЛ4 (ИПП)

Этот источник питания предназначен для оснащения школьных кабинетов физики и используется при проведении демонстрационных опытов, лабораторных и практических работ с применением электрического тока. Основные технические данные: 1. Номинальное напряжение питающей сети - 40 В. 2. Частота тока в сети - 50 Гц. 3. Потребляемая мощность не более - 80 ВА. 4. Максимально допустимый ток нагрузки не более - 2 А. 5. Холостой ток - 0,4 А. 6. Номинальное выходное напряжение (переменное и выпрямленное) - 12 В, 10 В, 8 В, 6 В, 4 В.

Рис. 1.26. Рис. 1.27. Напряжение устанавливается переключателем, который смонтирован на крышке источника питания (рис.1.26).

26

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

На передней панели выпрямителя (рис 1.27) находятся: сигнальная лампочка 2, клеммы выпрямленного напряжения 3, клеммы переменного напряжения 4. Источник питания не пригоден для питания радиосхем, так как он не оснащен сглаживающим фильтром. Источник питания ИПП снабжен специальной Т-образной вилкой для включения в сеть с напряжением (36-42) В. Внимание!! В сеть 220 В прибор не включать! На рисунке 1.28 показана боковая сторона выпрямителя, на рисунке 1.29 - принципиальная электрическая схема источника питания ИПП.

Рис. 1.28.

Рис. 1.29. ИПП

на схемах обозначается Источник электропитания для практикума ИЭПП - 2

Источник ИЭПП - 2 предназначен для питания различных цепей при проведении работ физического практикума в школах, училищах и других учебных заведениях. Технические характеристики: 1. Питание источника осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В или 36 В с частотой 50 Гц. Номинальные значения выходных напряжений следующие: а) стабилизированное напряжение постоянного тока при токе нагрузки от 0 до 1 А соответствует (0,5 - 12) В (клемм в на рисунке 1.30),

27

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 1.30. Лицевая панель источника ИЭПП-2

Боковая сторона

б) стабилизированное напряжение постоянного тока при токе нагрузки от 1 до 1,5 А соответствует 12 В (клеммы в), в) нестабилизированное напряжение постоянного тока при токе нагрузки от 0 до 0,1 А соответствует 0 - 36 В (клеммы д), г) напряжение переменного тока при токе нагрузки 0,5 А соответствует 12 В (клеммы г). д) напряжение переменного тока при токе нагрузки 1,5 А соответствует 36 В (клеммы е на задней стенке выпрямителя), рис. 1.31. 2. Допустимое изменение выходного постоянного напряжения не Рис. 1.31. превышает 0,5 В. 3. Пульсация выходного стабилизированного напряжения не превышает +0,07 В, а для нестабилизированного - +2 В. 4. Допустимое изменение выходного переменного напряжения не превышает (1 - 3) В. 5. Потребляемая мощность источника 130 ВА. Суммарная нагрузка со всех выходов не должна превышать 70 Вт. Принципиальная электрическая схема приведена на рисунке 1.32. Для защиты от перегрузок различных цепей, питаемых от ИЭПП, в нем предусмотрена защита по току с плавной регулировкой на ток от 30 мА до 1,5 А. Ток защиты регулируется лаборантом через отверстие на задней стенке прибора (рис. 1.31), где надпись “Ток защиты”.

28

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 1.32. ИЭПП-2 От обмотки трансформатора, рассчитанной на напряжение переменного тока величиной 36 В и ток 1,5 А выполнены отводы на клеммы е, которые расположены на задней панели источника. От части этой обмотки выполнены отводы на клеммы г, от этой же обмотки питается сигнальная лампочка. На лицевой панели прибора имеется вольтметр, тумблер “сеть” для включения источника в сеть и отключения от сети и тумблер Т для переключения вольтметра на напряжения 20 В и 36 В. Порядок работы с источником. 1. Источник ИЭПП выпускается подготовленным для включения в сеть напряжением 220 В. 2. Установить необходимый ток защиты (выполняет лаборант). 3. Установить ручки регуляторов напряжений (ручки а и б) в крайнее левое положение. 4. Подключить нагрузки к источнику с таким расчетом, чтобы их суммарная мощность не превышала 70 Вт. 5. Подключить шнур питания источника к сети. Включить тумблер “сеть”. 6. Тумблер Т поставить в положение, включающее вольтметр на 20 В (влево) или на 36 В (вправо).

29

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

7. Ручками а или б установить на вольтметре необходимое напряжение. 8. После окончания работы отключите источник от сети, а нагрузки от источника.

на схемах обозначается Источник питания демонстрационный ИПД-1 (учебный) Прибор предназначен для электропитания установок, используемых при проведении демонстрационных опытов и лабораторных практикумов по физике в общеобразовательной школе. Технические данные. Источник питания осуществляет преобразование переменного электрического тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 220 В в следующие виды тока: 1. Постоянный электрический ток с плавно регулируемым напряжением от 0 В до (12,6 ± 0,5) В. Сила тока 2 А при напряжении от 12,6 В до 8 В, а при напряжении от 8 В до 1 В сила тока линейно меняется от 2 А до 1 А. Коэффициент стабильности не менее 100; а коэффициент пульсации не более 0,01. 2. Постоянный электрический ток с нестабилизированным напряжением (12,6 ± 1,5) В. Сила тока 0,5 А; максимально допустимый ток - до 2 А. Коэффициент пульсации не более 0,1. Мощность, потребляемая прибором, не более 60 ВА. Устройство и работа прибора. На передней стенке прибора расположены (см. рис. 1.33.): 1. два контактных зажима (клеммы) для подключения потребителей к цепи постоянного тока с плавно регулируемым напряжением от 0 В до 12,6 В;

Рис. 1.33.

30

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

2. две клеммы для подключения к цепи постоянного электрического тока с нестабилизированным напряжением 12,6 В; 3. ручка плавной регулировки стабилизированного напряжения; 4. вольтметр класса точности 2,5, показывающий напряжение постоянного электрического тока со стабилизированным регулируемым напряжением; 5. тумблер включения прибора; 6. два сигнальных индикатора: - белого цвета, сигнализи-рующего о включении прибора, и - красного цвета, сигнализирующего о перегрузке и отключении от цепи электрического тока с регулируемым напряжением. Здесь установлены миниатюрные лампы типа КМ 24-35. На задней стенке прибора расположены (см. рис. 1.34.): 1. предохранитель на 1 А, включенный во входной цепи; 2. предохранитель на 3 А, включенный в цепь постоянного тока с нестабилизированным напряжением 12,6 В; 3. клемма заземления; 4. соединительный шнур с вилкой. Цепь постоянного электрического тока защищена от перегрузки электронным устройством. При величине Рис. 1.34. силы тока в цепи (2,5±0,5) А цепь автоматически отключается и включается сигнальный индикатор красного цвета, рядом с которым надпись “Перегрузка”. Для восстановления цепи необходимо выключить прибор тумблером, устранить в цепи причину, вызвавшую увеличение тока, и снова включить прибор. Входная цепь прибора и цепь электрического тока с нестабилизированным напряжением 12,6 В защищены плавкими предохранителями соответственно на 1 А и 3 А. Для смены предохранителя необходимо сзади прибора держатель соответствующего предохранителя повернуть против часовой стрелки и извлечь предохранитель. Новый предохранитель вставляется в обратном порядке. Замену предохранителей необходимо производить только в приборе, отключенном от сети.

31

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Не допускается включения прибора в сеть с напряжением, не соответствующим 220 В. Время непрерывной работы прибора не более 45 минут, после чего необходим перерыв в течение 10 минут. Не допускается одновременное включение нагрузки на оба выхода прибора. С прибором следует обращаться осторожно, т.к. электронное устройство защиты от перегрузки сложное и может легко выйти из строя. Необходимо предохранять прибор от ударов и механических повреждений. Правила хранения: Прибор следует хранить в сухом отапливаемом помещении.

32

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Трансформаторы на схемах обозначается

на схемах обозначается или

В ряде лабораторных работ требуется переменный ток низкого напряжения, т.е. меньше, чем сетевой ток напряжением 220 В. Для получения такого напряжения служат преобразователи напряжения - трансформаторы. Их устройство основано на использовании явления электромагнитной индукции. Трансформатор в простейшем виде состоит из двух обмоток с разным числом витков, намотанных на общий замкнутый сердечник. Переменный ток, проходящий через одну обмотку, создает переменный поток магнитной индукции, который почти целиком сосредоточен внутри сердечника и, следовательно, практически полностью пронизывает витки вторичной обмотки, в которой возникает э.д.с. индукции. При замыкании этой обмотки в ней возникнет переменный индукционный ток. Теория показывает, что если на первичную обмотку с числом витков N 1 подано напряжение U 1 , то во вторичной обмотке с числом витков N 2 будет напряжение U 2 , определяемое из соотношения:

E1 N1 U1 N1 = . В таком же соотношении будут и э.д.с.: E = N U2 N2 2 2

Если первичной обмоткой будет обмотка с меньшим числом витков, то такой трансформатор будет повышающим, т.к. э.д.с. во вторичной обмотке будет больше, чем в первичной. Всякий трансформатор, работающий как повышающий, может быть использован и как понижающий, для чего нужно первичный ток пропускать через обмотку с большим числом витков.

Трансформатор универсальный (школьный) Этот трансформатор предназначен для целого ряда опытов по электромагнетизму и электромагнитной индукции. Он состоит из U-образного сердечника с ярмом и двух катушек (рис. 1.35). Сердечник набран из пластин а электротехнической стали. Верхние торцы сердечника для плотного прилегания ярма отшли-

33

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

фованы. К сердечнику прикреплены 4 угольника б, служащие ножками, и 4 планки 2в. Планки имеют вырезы 4г. Ярмо 3а набрано из пластин электротехнической стали, одна плоскость ярма отшлифована. Для скрепления сердечника с ярмом служат два прижима 4в. Ярмо накладывается на сердечник шлифованной поверхностью вниз, в вырезы планок вставляются пластины прижима, после чего с помощью винтов 4а прижимают ярмо к сердечнику и во избежание ослабления винта затягивают гайкой.

Рис. 1.35.

Рис. 1.36.

Рис. 1.37.

Рис. 1.38. Катушка 120/220В. Катушка (рис. 1.36) представляет собой каркас а, на котором размещена обмотка, состоящая из двух секций, соединенных между собой последовательно по схеме, изображенной на рис. 1.37. Первая секция о имеет 490 витков провода ПЭЛ диаметром 0,59 мм. Вторая секция имеет 422+148 витков провода ПЭЛ диаметром 0,72 мм. Последние 148 витков выполнены проводом ПЭБО (Провод Эмалированный с хлопчатоБумажной Обмоткой) К каркасу катушки

34

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

прикреплена панель в с надписями 120 и 220, на ней смонтированы три зажима-клеммы г, к которым припаяны выводы обмотки. Катушка 6/6 В. Эта катушка (рис. 1.38) состоит из каркаса а, на котором размещена обмотка о, состоящая из двух секций. Обе секции выполнены из провода ПЭЛБО (Провод Эмалированный, Лакостойкий, с хлопчатоБумажной обмоткой в Один слой) толщиной 1,5 мм, Рис. 1.39. в каждой секции по 37 витков. Секции соединены по схеме рисунка 1.39.

на схемах обозначается

Регулятор напряжения РНШ (ЛАТР)

Регулятор напряжения школьный РНШ (лабораторный автотрансформатор ЛАТР) предназначен для плавного регулирования напряжения однофазного переменного тока частотой 50 Гц при проведении лабораторных работ и демонстрационных опытов в физических кабинетах учебных заведений. Регулятор напряжения (рис. 1.40) состоит из металлического

Рис. 1.40. Рис. 1.41. основания 1, на котором закреплены: автотрансформатор 2, две колодки 3 для плавких предохранителей (к которым подключаются провода), панель с клеммами. Регулятор напряжения закрывается перфорированным металлическим кожухом, в передней части кожуха установлен вольтметр электромагнитной системы типа Э-30, который измеряет выходное напряжение трансформатора (рис.1.41,

35

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1.42). Автотрансформатор состоит из тороидального сердечника, представляющего собой кольцо из полос электротехнической стали. По цилиндрической поверхности сердечник изолирован электрокартоном, а сверху и снизу закрыт пластмассовыми кольцами. На сердечник (поверх изоляционных деталей) намотана в один ряд обмотка из медного изолированРис. 1.42. ного провода 1,08 мм с числом витков 267. Отвод для включения в сеть 127 В сделан от 135-го витка, а для 220 В - от 235-го витка. Сердечник закрепляется неподвижно на основании с помощью стального стержня 4, специальной прижимной шайбы 5 и двух гаек, из которых одна 6 навертывается поверх прижимной шайбы, а другая - снизу, с оборотной стороны основания. В верхней части стержня имеется отверстие, в которое закрепляется ось 7, несущая роликовый токосъемник. Токосъемник состоит из пластмассовой втулки, к которой прикреплена металлическая плоская пружина. К пружине неподвижно прикреплена ось, на которую надет угольный роликовый контакт 8. Ось имеет электрический контакт с проводником (пружина и ось ролика на рисунке не показаны). Токосъемник неподвижно закрепляется на оси 7, на этой же оси сверху закрепляется пластмассовая ручка, поворачивая которую, можно менять положение роликового контакта. По торцу обмотки, где скользит контактный ролик, провод зачищен от изоляции, благодаря чему обеспечивается электрический контакт любого витка обмотки с роликом. Для нормальной работы автотрансформатора должна быть отрегулирована равномерная сила давления (3,9-6,8 H ) ролика на провод обмотки. Поэтому не рекомендуется разбирать токосъемник при отсутствии навыков его сборки и регулирования. Работа с прибором 1. Прибор присоединяется к сети выводным шнуром с вилкой. ЛАТР можно включать в сеть с напряжением 220 или 127 В, для этого необходимо установить соответствующий предохранитель: при напряжении 220 В - на 10 А, при напряжении 127 В - на 20 А. 2. Рабочее напряжение снимается с клемм, обозначенных “нагрузка”. 3. Необходимо учитывать, что при работе сердечник и об-

36

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

мотка ЛАТРа сильно нагреваются. Температура кожуха у ручки регулятора может достигать 600С, температура в месте касания ролика с обмоткой - 1100С. Поэтому рекомендуется при длительной работе с одним напряжением время от времени сдвигать ролик на несколько витков вправо или влево, а затем вновь устанавливать нужное напряжение. 4. При работе в номинальном режиме (45 минут непрерывной работы с последующим выключением в течение не менее 15 минут) ЛАТР позволяет получить регулируемое напряжение на нагрузке от 0 до 240 В (при сетевом напряжении 220 В), максимальный ток нагрузки до 8 А. При более длительном режиме работы, чем номинальный (2 часа непрерывной работы с последующим выключением в течение не менее 15 минут), сила тока нагрузки должна быть уменьшена до 4 А при сетевом напряжении 127 В и до 6 А при сетевом напряжении 220 В. 5. В целях правильной эксплуатации прибора следует придерживаться номинальных значений электрической мощности нагрузки (Вт) регулятора при различных напряжениях, ПОДАВАЕМЫХ НА НАГРУЗКУ (см. таблицу 1.1). Таблица 1.1. 6. Вольтметр, установленный на регуляторе напряжения, являет-

На пряжение на на грузке, В

На пряжение сети 220 В режим, Вт номинальный

длитель ный

4

32

24

6

48

36

12

96

72

36

288

216

100

800

600

127

1016

1143

200

1600

1200

220

1760

1320

240

1920

1440

37

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ся прибором электромагнитной системы, поэтому его шкала неравномерная, и начинать вести отсчет можно только с 50 В. 7. ЛАТР может быть использован как для понижения напряжения, так и для повышения напряжения переменного тока. 8. В цепь постоянного тока прибор НЕ включать! 9. Необходимо аккуратно и бережно обращаться с прибором. Эксплуатировать прибор можно только с закрытым кожухом. Запрещается менять предохранители, хранить и ремонтировать прибор с включенным в сеть питанием. 10. Для переноски прибора служат скобы, укрепленные на кожухе. Литература к 1 главе: 1. Фриш С.Э., Тиморёва А.В. Курс общей физики, т.II, М., ГИФМЛ 1961 г. стр. 186-187; 216-218; 256-260, 164-180. 2. Калашников С.Г. Электричество. М., “Наука”, 1985 г. стр. 18; 411; 415-421, 195, 197. 3. Марголис А.А. и др. Практикум по школьному физическому эксперименту. М. “Просвещение”, 1968, стр. 40-60, 93-104. 4. Галанин Д.Д. и др. Физический эксперимент в школе. т.3., М., Учпедиз, 1954 гл.1. 5. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Электричество. - М.: Наука, 1983, § 96. 6. Путилов К.А. Курс физики. т.2, М. Физматгиз, 1962, §§ 40-42. 7. Телеснин Р.В., Яковлев В.Ф. Общий курс физики. Электричество. М. ”Просвещение”, 1970, §§ 72-76. 8. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. т.2. М. Ф.М. лит-ра, 1961, §§ 74-79. 9. Кортнев А.В. и др. Практикум по физике. М. Высшая школа, 1961, стр.191. 10. Физический энциклопедический словарь. М. Советская энциклопедия, т-5, стр.375-376, 1966, 1988. 11. Бурсиан Э.В., Физические приборы, М., “Просвещение”, 1984. 12. Евсюков А.А., Электротехника, М., “Просвещение”, 1979.

38

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Глава 2 Электроизмерительные приборы Введение. В нашей лаборатории имеются разнообразные электроизмерительные приборы различных систем. Ниже будут приведены их основные характеристики. Все электроизмерительные приборы классифицируются по следующим основным признакам: а) по роду измеряемой величины: амперметры, вольтметры, омметры, ваттметры, счетчики и др., б) по роду тока: приборы постоянного тока, приборы переменного тока, приборы постоянного и переменного тока, в) по принципу действия: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, вибрационные, тепловые и др., г) по степени точности они делятся на классы: 0,1; 0,2; 0,5, которые применяются для точных лабораторных измерений и называются прецизионными, и на классы: 1,0; 1,5; 2,5; 4,0, которые применяются для технических измерений. Приборы класса больше 4 считаются внеклассными. Очень высокую точность имеют электрические цифровые измерительные приборы (до 0,05 и 0,02). Класс точности прибора и другие его технические характеристики обычно указываются на его шкале в виде условных обозначений. Электроизмерительные приборы, как правило, состоят из подвижной и неподвижной частей. При измерениях вращающий момент подвижной части уравновешивается противодействующим моментом пружины или другого устройства. При таком равновесии указатель прибора (стрелка, “зайчик”) фиксирует определенный угол поворота. Устанавливая однозначную зависимость между углом поворота указателя прибора и численным значением измеряемой величины, можно построить шкалу, по которой и производится отсчет измеряемой величины. Трение в опорах и другие причины влияют на показание прибора, т.е. вносят погрешность. Поправки к показанию прибора заранее определяются путем соответствующей проверки прибора.

39

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1. Чувствительность и цена деления прибора. Чувствительностью S электроизмерительного прибора называется отношение линейного или углового перемещения указателя dβ к изменению измеряемой величины dx , вызывающему это перемещение: dβ . dx Размерность чувствительности зависит от характера измеряемой величины: [дел / мА], [дел / А] или [дел / мВ], [дел / В] и т.д. Чем больше приращение угла отклонения при одном и том же приращении измеряемой величины, тем меньшие величины можно измерить прибором и тем выше его чувствительность. Величина, обратная чувствительности, называется ценой деS=

1 . Величина C определяет значение электриS ческой величины, вызывающей отклонение указателя на одно деление (самое меньшее) шкалы. Шкала прибора (рис. 2.1.) служит для производства отсчета измеряемой величины. Цифры возле делений обозначают либо число делений от нуля шкалы (обычно в приборах 0,2; 0,5 класса точности), либо непосредственно значение измеряемой величины (в остальных классах точносРис. 2.1. ти). Для получения значения измеряемой величины в практических единицах нужно определить цену деления шкалы и умножить ее на число отсчитанных делений. Чаще всего это встречается у многопредельных приборов. Например, предел измерения вольтметра (рис. 2.1.) - 250 В, шкала этого прибора разделена на 50 малых делений. Чувствительность этого приболения прибора: C =

250 В В 50 дел =5 ⋅ и цена деления C = . Стрелка 50 дел дел 250 В стоит у N=11 деления. Показание прибора будет x = C ⋅ N = 5 ⋅ 11 B = 55B . Многие электроизмерительные приборы имеют зеркальные шкалы, которые позволяют избежать параллакса при отсчете. ра будет S =

40

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

В зависимости от конструкции приборы предназначаются для работы в определенном положении (горизонтальном, вертикальном или под определенным углом к горизонту). На шкале прибора имеется специальный символ: - горизонтальное положение (старое обозначение → ), ⊥ - вертикальное положение (старое обозначение ↑ ), ∠ 600 - допускается наклонение прибора под углом 600 к горизонту. На шкалу наносятся и другие технические обозначения: система прибора, класс точности, знаком

I 2

обозначено испытатель-

ное напряжение изоляции по отношению к корпусу - 2 кВ (старое обозначение - 2 кВ), теперь знак означает - “Осторожно!” Измерительная цепь находится под высоким напряжением по отношению к корпусу. На некоторых приборах есть изображение эмблемы завода и другие обозначения. 2. Классификация приборов по принципу действия. Приборы магнитоэлектрической системы ( - условное обозначение). Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с током, протекающим по обмотке легкой подвижной катушки (рамки). На рисунке 2.2 показана схема устройства приборов этой системы. Неподвижный подковообразный магнит А имеет выполненные из мягкого железа полюса В, которые охватывают сплошной железный сердечник С. Между сердечником и полюсами магнита имеется кольцевой зазор. На одной оси с сердечником находится подвижная легкая прямоугольная рамка, имеющая обмотку из тонкого изолированного провода. Эта рамка может свободно вращаться в воздушном заРис. 2.2. зоре между сердечником и полюсами магнита. Рамка непосредственно соединена со стрелкой-указателем. Это основная часть подвижной системы прибора. Для подвода тока к концам обмотки на рамке служат спиральные пружины, выполненные из немагнитного материала. Они же оказывают противодействие вращению рамки. В результате взаимодействия магнитного поля магнита с током, протекающим по рамке, возникает вращающий момент, под

41

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

действием которого подвижная часть прибора поворачивается вокруг оси. В приборах магнитоэлектрической системы вращающий момент пропорционален силе проходящего по рамке тока M 1 = k1 ⋅ I . Противодействующий момент M 2 , создаваемый спиральными пружинами, пропорционален углу закручивания M 2 = k 2 ⋅ α . Стрелка остановится, когда M 1 = M 2 . Видно, что угол отклонения стрелки будет пропорционален силе тока, протекающего по рамке: k1 α = k ⋅ I , где k = k . 2 Линейная зависимость между величиной тока и углом отклонения рамки (стрелки) обеспечивает равномерность шкалы прибора. В силу того, что каркас катушки сделан из алюминия, возникающие в нем при движении в магнитном поле индукционные токи создают тормозящий момент, что обуславливает быстрое успокоение стрелки. Область применения магнитоэлектрических приборов весьма обширна. Они применяются в качестве гальванометров, амперметров, вольтметров постоянного тока как при технических измерениях, так и при контрольных лабораторных. Из всех электроизмерительных приборов с непосредственным отсчетом они дают наибольшую точность. Достоинствами приборов магнитоэлектрической системы являются: а) высокая чувствительность и точность показаний, б) нечувствительность к внешним магнитным полям, в) малое потребление энергии, г) равномерность шкалы, д) апериодичность (стрелка прибора устанавливается на соответствующее деление шкалы почти без колебаний) К недостаткам этой системы можно отнести: а) использование только в цепях постоянного тока; б) чувствительность к перегрузкам вследствие того, что ток подводится к рамке через тонкие спиральные пружинки, которые при перегрузке перегорают; в) сравнительно высокая стоимость приборов.

42

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Приборы электромагнитной системы (

- условное обозначе-

ние). Принцип работы приборов этой системы основан на взаимодействии магнитного поля тока, протекающего по обмотке неподвижной катушки, с подвижным железным сердечником, помещенным в это магнитное поле.

Рис. 2.3.

Рис. 2.4.

Измерительный и отсчетный механизмы показаны на рисунках 2.3, 2.4. Магнитное поле катушки А, по которой протекает измеряемый ток, взаимодействует с железным сердечником В, являющимся подвижной частью прибора. Он закреплен на оси и может входить в щель катушки, поворачиваясь вокруг оси О, стремясь расположиться так, чтобы его пересекало возможно большее число силовых линий. Противодействующий момент создается пружинкой К. Приборы электромагнитной системы снабжаются воздушным (или жидкостным) успокоителем, представляющим собой камеру D, в которой перемещается алюминиевый поршенёк Е (демпфер). При повороте сердечника поршенек встречает сопротивление воздуха, вследствие чего колебания подвижной части быстро затухают. Индукция магнитного поля катушки пропорциональна силе тока в ней, намагничивание сердечника тоже увеличивается с увеличением силы тока. Поэтому можно считать, что вращающий момент M 1 , действующий на сердечник, пропорционален квадрату силы тока M = k1 ⋅ I 2 , где k1 - коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции прибора. Противодействующий момент M 2 , создаваемый пружиной К, пропорционален углу поворота подвижной части прибора M 2 = k 2 ⋅ α , где k 2 - коэффициент пропорцио-

43

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

нальности, зависящий от упругих свойств пружины. При равенстве M 1 = M 2 угол отклонения стрелки α = k ⋅ I 2 , где k =

k1 . Отсюда видно, что шкала электромагнитного прибора k2

неравномерная - квадратичная. С изменением направления тока меняется как направление магнитного поля катушки, так и полярность намагничивания сердечника, а направление вращающего момента останется без изменения. Поэтому приборы электромагнитной системы применяются для измерений как в цепях постоянного тока, так и в цепях переменного тока низкой частоты. Для устранения влияния внешних магнитных полей электромагнитные приборы изготовляются в астатическом исполнении с воздушным успокоителем. В этих приборах (рис. 2.5.) имеется два совершенно одинаковых измерительных механизма 1 и 2, магнитные r r жполя которых - B1 и B2 равны по величине, но имеют противоположное направление. Поэтому внешнее r магнитное поле B B настолько же ослабляет поле одного измерительного механизма, насколько усиливает поле другого, вследствие чего результирующий вращающий момент прибора не меняется от действия внешнего магнитного Рис. 2.5. поля. Достоинствами приборов этой системы являются: а) возможность измерений как на постоянном, так и на переменном токе; б) простота конструкции; в) механическая прочность; г) выносливость в отношении перегрузок, т.к. отсутствуют подвижные токоведущие части; д) возможность изготовления на большие токи. К недостаткам следует отнести: а) неравномерность шкалы; б) меньшую точность, чем у приборов магнитоэлектрической системы; в) зависимость показаний от внешний магнитных полей (за исключением астатической модификации). Приборы электродинамической системы ( - условное обозначение)

44

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Принцип действия приборов электродинамической системы основан на взаимодействии токов, протекающих по двум рамкам (катушкам), из который одна подвижная, а другая неподвижная. На рисунке 2.6 показана схема устройства прибора этой системы. Внутри неподвижно закрепленной катушки 1, состоящей из двух одинаковых частей, разделенных небольшим зазором, вращается на оси подвижная катушка 2, с которой жестко связана стрелка 3, переме-щающаяся над шкалой. Противодействующий момент М 2 создается спиральными пружинками 4. Измеряемый ток проходит через обе катушки. В результате взаимодействия магРис. 2.6. нитного поля неподвижной катушки и тока подвижной катушки создается вращающий момент M 1 , под влиянием которого подвижная катушка будет стремиться повернуться так, чтобы плоскость ее витков стала параллельной плоскости витков неподвижной катушки, а их магнитные поля совпали бы по направлению. Этому противодействуют пружинки, вследствие чего подвижная катушка устанавливается в положении, когда вращающий момент становится равным противодействующему. Катушки в электродинамических приборах, в зависимости от назначения. соединяются между собой последовательно или параллельно. Если катушки соединить параллельно, то прибор может быть использован как амперметр, если же их соединить последовательно и присоединить к ним добавочное сопротивление, то прибор может быть использован как вольтметр. Вращающий момент M 1 , действующий на подвижную катушку, пропорционален как силе тока I 1 в неподвижной катушке, так и силе тока I 2 в подвижной катушке: M 1 = k 1 ⋅ I 1 ⋅ I 2 , где - k1 коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции прибора. Пружины создают противодействующий момент M 2 , пропорциональный углу поворота катушки α - M 2 = k 2 ⋅ α , где k 2 - коэффициент пропорциональности, зависящий от упругости пружин. При равенстве моментов M 1 и M 2 подвижная катушка останавливается.

45

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Тогда α = k ⋅ I 1 ⋅ I 2 (1), где k =

k1 . Если катушки соединены последоk2

вательно, то α = k ⋅ I 2 . Отсюда видно, что шкала электродинамического прибора неравномерная, однако, подбором конструкции катушек можно шкалу улучшить, т.е. приблизить ее к равномерной. При перемене направления тока в обеих катушках направление вращающего момента не меняется. Поэтому приборы этой системы пригодны для измерения как на постоянном токе, так и на переменном токе. Успокоение подвижной части в этих приборах достигается при помощи воздушного успокоителя. Электродинамическая система применяется для изготовления электродинамических ваттметров (рис. 2.7). Такие приборы состоят из двух катушек: неподвижной, с небольшим числом витков толстой проволоки, включаемой последовательно с тем участком цепи - Rн , в котором требуется измерить мощность, и подвижной, содержащей большое число витков тонкой проволоки и помещенной на оси внутри неподвижной катушки. Подвижная катушка включается в цепь подобно вольтметру, т.е. параллельно потребителю мощности Rн - и для увеличения ее сопротивления R2 последовательно с ней включается добавочный резистор rд ; Если ток в первой катушке - I 1 , во второй - I 2 , то по закону Ома напряжение на зажимах нагруз-

Рис. 2.7.

U ки равно: U = I 2 ( R2 + rд ) , тогда I 2 = ( R + r ) . 2 д Для угла поворота α из (1) получаем α=

k ⋅ I1 ⋅ U ~ I1 ⋅ U = P R2 + rд

(2)

Таким образом, отклонение подвижной части пропорционально мощности, и поэтому шкалу прибора можно проградуировать в ваттах. Из (2) следует, что ваттметр этой системы имеет равномерную шкалу. Электродинамические приборы, у которых катушки имеют

46

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

стальные сердечники, называются ферродинамическими. Применение стали делает эти приборы практически независимыми от внешних магнитных полей. Ферродинамические приборы благодаря их большому вращающему моменту применяют в качестве самопишущих приборов. Достоинствами приборов этой системы являются: а) применение в цепях постоянного и переменного тока; б) равномерность шкалы; в) большая точность, поэтому приборы этой системы применяют в качестве приборов класса точности 0,1; 0,2; и 0,5; г) большая прочность конструкции. К недостаткам этих приборов можно отнести: а) неравномерность шкалы у амперметров и вольтметров; б) чувствительность к внешним магнитным полям (исключая ферродинамические приборы); в) чувствительность к перегрузкам, т.к. ток к подвижной части прибора подводится через пружинки, которые при перегрузке могут перегореть; г) большой расход энергии; д) большую стоимость. - условное обоПриборы электростатической системы ( значение). Устройство приборов этой системы основано на взаимодействии двух или нескольких электрически заряженных проводников. Под действием сил электрического поля подвижные проводники перемещаются относительно неподвижных провод-ников. Электростатические приборы служат преимущественно вольтметрами для непосредственного измерения высоких напряжений и э.д.с. Рассмотрим работу электростатического вольтметра, где разность потенциалов определяется путем измерения силы притяжения между двумя пластинами плоского конденсатора. Конденсатор представляет собой две плоскопараллельные пластины, расположенные друг от друга на расстоянии d (рис. 2.8) Верхняя пластина состоит из кольца А (называемого охранным) и небольшого диска В. Между кольцом и диском имеется зазор. Благодаря наличию охранного кольца поле между диском и нижней пластиной С является однородным, так как отступление от однородности имеет место лишь на краях пластин. Рис. 2.8.

47

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Если диск В и охранное кольцо А находятся под одинаковым потенциалом ϕ 1 , а потенциал нижней пластины ϕ 2 , то емкость кон онденсатора, образованного диском В и равной ему противолежащей частью q нижней пластины, определится выражением: С = (ϕ − ϕ ) , где q 2 1 заряд диска В, ϕ 2 − ϕ 1 = U - разность потенциалов между верхней и нижней пластинами. Емкость средней части можно определить по форS , где ε - относительная d диэлектрическая проницаемость среды, ε 0 - электрическая постоянная в СИ. S - площадь диска, d - расстояние между пластинами. Сравнивая последние выражения для емкости, получаем:

муле плоского конденсатора: С = εε 0 ⋅

ϕ 2 − ϕ1 =

qd q εε 0 S ~

(3)

Заряд диска можно определить, измеряя электрическую силу F (4), где E - напряE женность поля, созданная нижней пластиной, q - заряд верхнего диска. Напряженность поля внутри конденсатора притяжения диска к пластине, т.е. q =

(ϕ 2 − ϕ 1 ) . d Используя (3) и (4), находим разность потенциалов E 1 = 2 E , с другой стороны E 1 =

U = ϕ 2 − ϕ1 = d ⋅

2F εε 0 S

(5)

Таким образом, определение U сводится к измерению силы F взаимодействия диска с нижней пластиной. Сила обычно определяется с помощью абсолютного электрометра, и прибор градуируется в единицах напряжения. Вибрационная система ( - условное обозначение). Вибрационная система основана на резонансе при совпадении частоты собственных колебаний подвижной части прибора с частотой переменного тока. Приборы этой системы применяются для измере-

48

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ния частоты тока или в каче- стве нулевого индикатора (вибрационный гальванометр) в мостовых и компенсационных схемах переменного тока. Принцип действия приборов этой системы изложен при описании работы вибрационного гальванометра (стр. 95). Амперметры, вольтметры и гальванометры. Амперметрами называют приборы, служащие для измерения силы тока. При измерениях амперметр включают в цепь последовательно, чтобы весь измеряемый ток проходил через обмотку амперметра. Поэтому амперметры должны иметь малое сопротивление, чтобы их включение не могло заметно изменить ток в цепи. Слабые токи измеряются магнитоэлектрическими амперметрами, которые имеют конструктивные улучшения и благодаря этому приобретают высокую чувствительность. Такие приборы называются миллиамперметрами (токи до 10-3 А) и микроамперметрами (токи до 10-6 А). Для измерения сильных токов применяют шунты (резисторы, включаемые в цепь параллельно амперметру или миллиамперметру), вследствие чего через обмотку амперметра проходит только часть измеряемого тока. Кроме амперметров для измерения сильных токов применяются вольтбметры. Вольтаметр измеряет количество электричества q , протекающее в цепи за определенный промежуток времени t . q . t Устройство вольтаметра основано на химическом действии тока (cм. рис. 2.9) Электрический ток пропускается через 20-40 % водный раствор азотнокислого серебра. Катодом является платиновый тигель 1, анодом - стержень или диск 2 из химически чистого серебра. Отдельный стакан 3 служит для сбора механически отпавших частей серебра и случайных примесей. При пропускании тока серебро откладывается на внутренней поверхности тигля. Количество электричества q определяетТогда средняя сила тока будет равна: I =

Рис. 2.9.

ся по массе тигля до опыта - m1 , и

49

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

( m 2 − m1 ) , где k - электрохимический эквивааk лент серебра. Зная время прохождения тока через вольтаметр, находят среднюю силу тока. Вольтметрами называют приборы, служащие для измерения напряжения. При измерениях вольтметр включают параллельно тому участку цепи, на концах которого хотят измерить разность потенциалов. Для того, чтобы включение вольтметра не изменяло заметно режима цепи, сопротивление вольтметра должно быть очень велико по сравнению с сопротивлением этого участка цепи. Для расширения пределов измерений вольтметров применяются добавочные сопротивления (резисторы, которые подключаются последовательно с обмоткой вольтметра). Гальванометрами называют чувствительные приборы, служащие для измерения весьма малых токов, напряжений и количеств электричества (меньше 10-6 ампера, вольта или кулона). По принципу действия и устройству гальванометры бывают магнитоэлектрические с подвижной катушкой, магнитоэлектрические с подвижным магнитом, струнные, вибрационные, термогальванометры, электродинамометры и электрометры. Гальванометр также может служить нулевым прибором для определения с большой точностью отсутствия тока в замкнутой электрической цепи или нулевой разности потенциалов между двумя точками в ее параллельных ветвях. В лабораторной практике применяются гальванометры постоянного и переменного тока различных систем. Наиболее распространенными являются гальванометры постоянного тока магнитоэлектрической системы (стрелочные, со световым указателем и зеркальные) и для переменного тока - вибрационные. Многопредельные приборы. Измерительный прибор, электрическую схему которого можно переключить для изменения пределов измеряемой величины, называется многопредельным. В многопредельных амперметрах внутрь прибора вмонтированы шунты, а в случае вольтметра - добавочные сопротивления. Пользуются многопредельным прибором так, чтобы выбранный предел измерения давал наименьшую погрешность (если у прибора одна шкала), или выбранная шкала (если их несколько) давала бы наименьшую погрешность. В случае одной шкалы приходится делать перерасчет цены деления для различных пределов измерения. Пусть имеется многопредельный миллиамперметр, который имеет пределы для измерепосле опыта - m 2 : q =

50

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ния тока от 0 до 3 мА, от 0 до 15 мА и от 0 до 30 мА. Его шкала имеет 150 делений. Тогда на первом диапазоне цена деления шкалы будет C1 =

3 мА мА 15 мА мА = 0,02 = 0,1 , на втором диапазоне C 2 = ,а 150 дел 150 дел

30 мА мА = 0,2 . Пусть измеряемый ток оценивает150 дел ся по подсчетам около 10 мА. Тогда первым диапазоном пользоваться нельзя, а вторым и третьим - можно. Какой выбрать? На втона третьем C 3 =

ром диапазоне стрелка отклонится на

10 мА = 100 делений , а 0,1мА / дел

на третьем диапазоне - на 50 делений. Результат будет точней, если измерения ведутся в середине или во второй части шкалы. Поэтому целесообразней выбрать второй предел. Оценка погрешностей электрических измерений. Важнейшей характеристикой каждого измерительного прибора является его погрешность (приборная). В качестве действительного значения измеряемой величины принимается величина, измеряемая образцовым точным прибором. Разность между показаниями данного прибора α и действительным значением измеряемой величины α 0 называется абсолютной погрешностью: ∆а , т.е. ∆α = α − α 0 . Обычно точность измерения характеризуется относительной погрешностью ε , которая представляет собой отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряе∆α мой величины: ε = α . 0 В большинстве случаев для характеристики точности большинства электроизмерительных приборов пользуются приведенной погрешностью ε п , которую определяет показатель класса точности в процентах. Приведенной погрешностью называется отношение абсолютной погрешности к предельному значению измеряемой величины - α пр (т.е. к наибольшему ее значению, котороее может быть измерено по шкале прибора в данном диапазоне):

51

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

εп =

∆α α пр

и ∆α = ε п ⋅ a пр

Необходимость введения приведенной погрешности объясняется тем, что даже при постоянстве абсолютной погрешности по всей шкале прибора относительная погрешность по мере уменьшения значений измеряемой величины не остается постоянной, а увеличивается. Точность электроизмерительных приборов является главнейшей их характеристикой и лежит в основе деления приборов на классы точности. Обозначение класса точности 0,2; 0,5; 1,0 и т.д. не только характеризует прибор в отношении системы, конструкции, качества материалов, точности градуировки и т.д., но и позволяет определить абсолютную погрешность показаний прибора соответствующего класса в любом месте шкалы. Таким образом, показатель класса точности определяет приведенную погрешность измерения в процентах (0,2 %; 0,5 %; 1 % ) или в дольных величинах (0,002; 0,005; 0,01 и т.д.). Примеры. Вольтметр 0,2 класса, шкала которого рассчитана на 300 вольт, имеет в любом месте шкалы абсолютную погрешность ∆U = ±0,002 ⋅ 300 В = ±0,6 В Амперметр класса 1,5, рассчитанный на 5 А, имеет абсолютную погрешность ∆I = ±0,015 ⋅ 5 А = ±0,075 А Так как абсолютная погрешность считается одинаковой по всей шкале данного прибора, то относительная погрешность ∆I в % будет тем больше, чем меньше измеряемая величина. ДейI ствительно, если данный амперметр измеряет ток в 4 А, то относительная погрешность будет 1,9 %, а при измерении силы тока около 1 А она составит уже 7,5 %. Поэтому при точных измерениях следует пользоваться таким прибором (или таким диапазоном измерения), чтобы предполагаемое значение измеряемой величины составляло 70-80 % от максимального (номинального) значения. Приборная ошибка является частью общей ошибки любого измерения. Поэтому рассмотрим еще один пример. Определим внутреннее сопротивление гальванического элемента и его приборную погрешность. Э.д.с. элемента - Е напряжение на полюсах - U , сила тока в цепи - I . Для измерения применены приборы: вольтметр класса точности 0,5 с номинальным значением 2,5 В с высоким внутренним сопротив-

52

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

лением и амперметр класса точности 1,0 с номинальным значением 1,5 А с малым внутренним сопротивлением. Результаты измерений: Е = 2 В , U = 1,3В , I = 1,2 А , абсолютные погрешности измерений: ∆ Е = ∆U = ±0,0125 B; ∆I = 0,015 А . Вычисляем внутреннее сопроЕ −U . I Находим относительную погрешность:

тивление по формуле r =

∆r ∆ ( Е − U ) ∆I ∆Е + ∆U ∆I = + = + r Е −U I Е −U I ∆r ≈ 0,05 ; r r = 0,58 Ом и ∆r = ±0,03 Ом , таким образом, r = ( 0,58 ± 0,03) Ом . Последовательность работы с любым прибором будет следующей: 1. В лаборатории познакомиться с прибором, в данном сборнике найти его описание и внимательно прочесть. Не исключено, что в приборе есть особенности, характерные только для него. 2. Выписать в протокол все характеристики прибора: название, тип прибора, систему, класс точности, пределы измерения. Пример. Миллиамперметр (можно сокращенно): ; Э 59; ; 0,5; (25-50100) мА 3. Вычислить чувствительность и цену деления каждого прибора на каждом диапазоне. 4. По классу точности приборов определить приборную ошибку приборов. 5. Можно приступать к измерениям. Подставив

числовые

значения,

получим

на схемах обозначаются Электронные цифровые измерительные приборы. В современной измерительной технике все большее распространение получают электронные цифровые измерительные приборы, в которых результаты измерения выдаются на световое табло в виде числа. Этим они отличаются от аналоговых приборов, где указателем значения величины служит стрелка или световой указатель на шкале

53

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

прибора. В аналоговом приборе при плавном изменении измеряемой величины указатель перемещается также плавно. В цифровом - одна цифра сменяет другую скачком, т.е. ответ получается квантованным, хотя измеряемая величина меняется плавно. Казалось бы, что цифровой прибор менее точен. Но это не так. В аналоговом приборе показания получают, сопоставляя положения указателя с делением шкалы, при этом наибольшее число значащих цифр, которые можно получить, - не более трех. Цифровой же прибор дает ответ с шестью и более значащими цифрами после запятой и является значительно более точным. Погрешность цифровых электронных приборов обычно не превышает 0,1 %, но есть и более точные приборы (0,05 % и 0,02 %). Цифровые приборы удобны в обращении и позволяют быстро и точно производить измерения. Существующие цифровые измерительные приборы, как правило, универсальны. Они позволяют измерять постоянные и переменные напряжения и силу тока, сопротивление, емкость, индуктивность, добротность, частоту, сдвиг фаз, временные интервалы и т.д. Результаты измерений этих приборов удобно регистрировать с помощью цифропечатающих устройств и вводить в вычислительную машину (ЭВМ) и в другие автоматические системы. Недостатком цифрового прибора является сложность устройства и высокая стоимость. Первые приборы имели большие габариты и массу, но по мере внедрения интегральных полупроводниковых схем габариты и масса стремительно уменьшаются. Основным прибором этой системы является электронный цифровой вольтметр, который становится практически универсальным прибором, пригодным для измерения напряжения, силы тока, температуры, освещенности, уровня звука, ядерного излучения и т.д.

54

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Амперметры, миллиамперметры и микроамперметры магнитоэлектрической системы на схемах обозначаются АМПЕРМЕТРЫ, МИЛЛИАМПЕРМЕТРЫ И МИКРОАМПЕРМЕТРЫ ТИПА М-109/1. Приборы этого типа представляют собой переносные приборы класса точности 0,5 с внутрирамочным магнитом, который создает магнитное поле индукцией в 1400 - 1600Гс. Эти приборы предназначены для точных измерений силы тока в цепях постоянного тока. Измерительный механизм прибора состоит из магнитной системы и подвижной части (рамки, по которой проходит ток), укрепленной на растяжках (устройство см. на стр. 41). Время успокоения подвижной части прибора не более 4 секунд. Отсчетное устройство состоит из шкалы и алюминиевой стрелки. Для устранения погрешности от параллакса шкала снабжена зеркалом. На лицевой стороне прибора расположен корректор для установки стрелки на нулевую отметку шкалы. Схемы подвижной части прибора представлены на рис. 2.10, 2.11. Пределы измерения (рис.

Рис. 2.10.

Рис. 2.11.

2.10) определяются числом витков рамки, а пределы измерения (рис. 2.11) определяются величиной шунта R2 , резистор R1 ограничивает ток через рамку и называется компенсационным сопротивлением. Лицевая панель прибора показана на рис. 2.12. Основные характеристики приборов этого типа приведены в таблице 2.1.

55

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Таблица 2.1.

Рис. 2.12. Продолжение таблицы 2.1. Приборы, имеющиеся в лаборатории, отмечены знаком (*) Сопротивл. R подв. Компенса ц. Сопротивл. системы сопрот., Ом шунта , Ом (ра мки), Ом

N п/п

Пределы измерения

1

0-50 мкА

930± 170

-

-

2

0-75 мкА

930± 170

-

-

3

0-100 мкА

440± 70

-

-

4*

0-150 мкА

440± 70

-

-

5

0-300 мкА

160± 25

-

-

6

0-500 мкА

51± 6

-

-

7

0-750 мкА

51± 6

-

-

8

0-1000 мкА

51± 6

-

-

9

0-1 мА

51± 6

-

-

10

0-1,5 мА

6± 0,6

-

-

11

0-3 мА

1,3± 0,13

-

-

12

0-5 мА

0,49± 0,05

-

-

13

0-7,5 мА

0,33± 0,03

-

-

56

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Сопротивл. R подв. Компенсац. Сопротивл. системы сопрот., Ом шунта, Ом (рамки), Ом

N п/п

Пределы измерения

14

0-10 мА

0,49±0,05

6

10

15

0-15 мА

0,49±0,05

6

5

16

0-30 мА

0,49±0,05

26

6

17

0-75 мА

0,49±0,05

26

2,14

18

0-150 мА

0,49±0,05

26

1,03

19

0-300 мА

0,49±0,05

26

0,508

20

0-750 мА

0,49±0,05

27

0,201

21

0-1,5 А

0,49±0,05

27

0,1

22

0-3 А

0,49±0,05

27

0,05

МИЛЛИАМПЕРМЕТРЫ ТИПА М 45М, М 45МОМЗ, М 45МУЗ. Эти миллиамперметры многопредельные, переносные, с непосредственным отсчетом применяются для измерения силы тока в цепях постоянного тока. Указанные марки приборов одинаковы по принципу устройства, отличаются лишь диапазоном рабочих температур. По конструктивным особенностям измерительного механизма эти приборы относятся к магнитоэлектрическим с подвижной частью на кернах и подпятниках, с механическим противодействующим моментом. Время установления показаний не превышает 4 секунд. Класс точности приборов 1,0 или 1,5. Падение напряжения на зажимах миллиамперметра на пределе 7,5 мА не превышает 75 мВ. На рисунках 2.13, 2.14 показаны схемы внутренних соединений этих приборов. Выпускаемые миллиамперметры имеют следующие диапазоны измерений (см. таблицу 2.2.). Таблица 2.2. Лицевые панели приборов представлены на рисунке 2.15. Отсчет-

57

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ное устройство состоит из шкалы, снабженной зеркалом, и алюминиеД иа па зо ны из мер ений

С о пр о т ивле ние р а мки (R о ), О м

(7,5-15-30) мА

3,12 + 0,23 -0,17

*(1,5-7,5-15-30) мА (3-15-75-150) мА

237

+ 31 -27

72 ± 6

Rо - рамка; Rш - шунт; Rd - резистор компенсационный. Рис. 2.13. Схема миллиамперметров

К о мпенса С о пр о т ивление цио нны й ш унт а (R ш ), р езист о р Ом (R d ), О м 11± 0,1

14± 0,01

210± 0,2

2х136± 0,13

36± 0,03

2х28± 0,02

Rо - рамка; Rш - шунт; Rd - резистор компенсационный. Рис. 2.14. Схема миллиамперметров

Рис. 2.15. вой стрелки.

МИКРОАМПЕРМЕТРЫ ТИПА М 95 и М 95Т 58

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

С МНОГОПРЕДЕЛЬНЫМИ ШУНТАМИ ТИПА Р4. Эти приборы магнитоэлектрической системы служат для точного измерения силы тока и напряжения в цепях постоянного тока. Прибор М95Т предназначен для работы в тропическом климате. Отсчет показаний ведется по шкале со световым указателем. Освещение указателя осуществляется лампой на резьбовом цоколе напряжением 6,3 В и током - 0,25 А. Осветительное устройство питается от сети 220 В или постоянным током напряжением 6 В. Для этого на передней стенке прибора (рис. 2.16.) слева имеется контактная колодка для переключения напряжения питания осветительного устройства. Пучок света от осветительной лампы проходит через оптическую систему (линзы, диафрагмы, зеркала и пр.) и, отражаясь от зеркала, скрепленного с подвижной рамкой, попадает на шкалу. На шкале получается изображение свеРис. 2.16. тящегося прямоугольника с теневой нитью посередине. Время успокоения светового указателя не превышает 4 секунд. Справа на передней стенке расположен переключатель пределов измерения, имеющий 5 положений. На боковой поверхности прибора (справа) имеется ручка корректора для установления светового указателя на нулевое деление. На задней стенке прибора смонтированы: два зажима для включения прибора в измерительную цепь, зажим экрана, штепсельная колодка для подвода напряжения к осветительному устройству. Прибор снабжен специальным экраном, соединенным с зажимом “ЭКРАН”, для исключения влияния токов утечки, которые могли бы изменить результаты измерений. Шунт тоже снабжен экраном, соединенным с зажимом, обозначенным буквой Э. Прибор может включаться в цепь непосредственно или со своим наружным шунтом Р4, который расширяет основной предел измерения в 1; 5; 10; 100; 500; 1000 раз. На рисунке 2.17 показана схема внутренних соединений прибора и шунта. Из схемы видно, что переключатель (сдвоенный, показанный пунктиром) пределов измерения имеет 5 положений: 1 - цепь обмотки рамки и внешняя цепь замкнуты накоротко.

59

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 2.17. Прибор арретирован. 2 - цепь обмотки рамки шунтируются резисторами r3 и r2 . Основной предел измерения прибора при этом повышается в 10 раз (дополнительный предел). 3 - прибор работает на основном пределе измерения. 4 - прибор включен на милливольтовый предел. 5 - прибор предназначен для работы только с шунтом Р4. Выпускаемые приборы имеют следующие пределы измерений (см. таблицу 2.3.): Таблица 2.3. Погрешность приборов с основными пределами измерений 1 и

Тип прибора

Основной предел измерения, мкА

Дополнительные пределы измерения мкА

мВ

*М95

0,1

1

5

*М95

1

10

5

*М95 10 100 0,5 10 мкА не превышает ±1 % и ±1,5 % для приборов с основным пределом измерения 0,1 мкА. Погрешность сопротивления шунтов не превышает ±0,2 % номинального сопротивления. При работе с шунтом необходимо переключатель пределов измерений поставить в положение “нар. шунт”. Левые зажимы шунта включить в измерительную цепь, соблюдая полярность, а правые зажимы шунта подключить к микроамперметру, тоже соблюдая по-

60

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

лярность. Теперь шкала прибора будет рассчитана на тот предел измерения, который будет установлен на шунте, но уже в мА. Если переключатель шунта установить в положение “ ∞ ”, шунт замыкается накоротко, и в этом случае через него можно пропускать ток силой до 5 А. Внимание! Прибор должен постоянно находиться в арретированном состоянии за исключением момента измерения.

АМПЕРМЕТРЫ, МИЛЛИАМПЕРМЕТРЫ И МИКРОАМПЕРМЕТРЫ ТИПА М 252 Приборы данного типа имеют магнитоэлектрическую систему, класс точности 0,5 и предназначены для точных измерений силы тока в цепях постоянного тока. Приборы М252 выпускаются со следующими пределами измерений: а) амперметры - 1,5 А и 3 А. б) миллиамперметры - (1; 1,5: 3; 5; 7,5; 10; 75; *150; 750) мА. в) микроамперметры - (50; 75; 100; 150; 300; 500; 750; 1000) мкА Измерительный механизм этих приборов состоит из магнитопровода, магнита и подвижной части (рамки), укрепленной на растяжках. Измерительный механизм снабжен магнитным шунтом для точной регулировки прибора при сборке. Время успокоения подвижной части прибора не более 6 секунд. Отсчетное устройство состоит из шкалы с зеркалом, которое исключает параллакс, и стеклянной стрелки. Принципиальные электрические схемы приборов показаны на

Рис. 2.19.

Рис. 2.18.

рисунках 2.18, 2.19. Различие в схемах обусловлено теми пределами измерений, на которые они рассчитаны. В микроамперметрах и в части миллиамперметров пределы измерения определяются различным числом витков в рамке. В миллиамперметрах на большой ток и в амперметрах пределы

61

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

измерения определяются значением сопротивлений резистора R1 ограничивавшего ток через рамку, и шунта R2 . На лицевой панели прибора (рис. 2.20) расположен корректор для установки стрелки на нулевую отметку шкалы и зажимы (клеммы). Рис. 2.20.

АМПЕРМЕТРЫ ТИПА М 104 и М 104/1

Амперметры данных типов относятся к магнитоэлектрической системе, переносные, многопредельные, стрелочные. М 104 имеет класс точности 0,5; а М 104/1 - 0,2. Они предназначены для измерения силы тока в цепях постоянного тока. На лицевой панели прибора (рис. 2.21) расположены: корректор для установки стрелки на нулевую отметку шкалы, зажимы (клеммы) для включения прибора в измерительную цепь, переключатель пределов измерения и зеркальная шкала. Устройство прибора основано на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с током, протекающим по обмотке подвижной рамки. В результате этого взаимодействия возникает вращающий момент, отклоняющий подвижную часть прибора. Противодействующий момент создается двуРис. 2.21. мя спиральными пружинами из оловянноцинковой бронзы, которые одновременно служат и для подвода тока к рамке. Успокоение подвижной части осуществляется тормозными токами, возникающими в обмотке рамки при ее перемещении в магнитном поле постоянного магнита. Время успокоения рамки не более 2 секунд. Наличие разнообразных шунтов в приборе (рис. 2.22) обеспечивает разнообразие пределов измерения: (*0,015; 0,03; 0,075; 0,15; 0,3; 0,75; 1,5; 3; 7,5; 15; 30) А. Падение напряжения на рамке при различный пределах измерения различно: на пределах (0,015-0,03-0,075-0,15) А составляет (32 - 47) мВ, (0,3-0,75-1,5-3) А (49 - 65) мВ, (7,5-15-30) А (87 - 175) мВ.

62

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 2.22.

Вольтметры и милливольтметры магнитоэлектрической системы на схемах обозначаются

ВОЛЬТМЕТРЫ И МИЛЛИВОЛЬТМЕТРЫ ТИПА М 109/1. Приборы этого типа являются переносными приборами класса точности 0,5 магнитоэлектрической системы с внутрирамочным магнитом и предназначены для точных измерений напряжения в цепях постоянного тока. Измерительный механизм прибора состоит из магнитной системы и подвижной части, установленной в обойму и укрепленной на растяжках. Измерительный механизм снабжен магнитным шунтом для тонкой регулировки при сборке. Отсчетное устройство состоит из шкалы и алюминиевой стрелки. Для устранения погрешности от параллакса шкала снабжена зеркалом. На лицевой панели прибора (рис. 2.23) расположен коррек-

63

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

тор для установки стрелки на нулевую отметку, клеммы для включения прибора в цепь и шкала. Принципиальные схемы рамки с добавочными и компенсационными сопротивлениями в зависимости от предела измерений приведены на рисунках 2.24, 2.25.

Рис. 2.23.

В нижеследующей таблице 2.4. указаны пределы измерений выпус-

Рис. 2.24. Рис. 2.25. каемых приборов этого типа, имеющиеся в лаборатории отмечены знаком (*). Таблица 2.4. Продолжение таблицы 2.4. Вольтметры этого типа могут быть как однопредельными, так и

Пределы измерения

Сопротивление R подв. системы (ра мки), Ом

Доба вочное сопротивление, Ом

0-10 мВ

1,3± 0,13

12 ± 1,6 (M MT-81)

0-15 мВ

"

"

22 ± 1,6 (M MT-81)

0-30 мВ

"

"

23

0-45 мВ

"

"

39

0-75 мВ

6± 0,6

65

0-150 мВ

"

"

140

0-300 мВ

"

"

290

0-750 мВ

51± 6

695

0-1,5 В

"

"

1452± 5

64

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

многопредельными, например, (* на 0-5-20-100-500 В)

Пределы измерения

Сопротивление R подв. системы (ра мки), Ом

Доба вочное сопротивление, Ом

0-3 В

"

"

2952± 10

0-7,5 В

"

"

7446

0-15 В

"

"

14946

*0-30 В

"

"

30000

0-75 В

"

"

75000

0-150 В

"

"

150000

*0-300 В

"

"

300000

ВОЛЬТМЕТРЫ И МИЛЛИВОЛЬТМЕТРЫ ТИПА М 45М Приборы этого типа, относящиеся к магнитоэлектрической системе класса точности 1,0 или 1,5, многодиапазонные, переносные, брызгозащитные, с непосредственным отсчетом, применяются для измерения напряжения в цепях постоянного тока. Кроме типа М 45М выпускаются приборы типа М 45МОМЗ**, М 45МУЗ* и М 45МТЗ**, которые одинаковы по устройству, а отличаются только температурным интервалом, рекомендуемым для работы. Измерительный механизм приборов М 45М имеет подвижную часть (рамку) на кернах и подпятниках и противодействующий механический момент. Отсчетное устройство имеет зеркальную шкалу и стрелку (рис. 2.26). На лицевой панели имеется корректор для установки стрелки на нулевую отметку. Принципиальные электрические схемы вольтметров и милливольтметров представлены на рисунках 2.27; 2.28. В зависимости от верхнего предела диапазонов измерений выпускаются вольтметры в виде следующих модификаций: Рис. 2.26.

65

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 2.27. Схема вольтметров

Рис. 2.28. Схема милливольтметров

на 3 В: на (3-7, 5-15-30) В; *на (3-15-150-300) В; на (3-30-300) В; на (3-150-450) В; на (15-150-450) В; на (30-75-150-300) В; на (150-300-450) В; на (150-300-600) В. Милливольтметры имеют следующие модификации: *на 75 мВ; на (75-0-75) мВ; на (75-150-750-1500) мВ: *на 75 мВ - (3-15-150) В. Милливольтметры первой и второй модификаций могут быть использованы как амперметры при подключении к ним шунтов 75ШП или 75ЩСМ (на 1,5 А и 7,5 А). Приборы данной системы могут выпускаться в модификации миллиампер-вольтметров на такие пределы: 1,5 мА - 7,5 мА - 150 В

ВОЛЬТМЕТРЫ И МИЛЛИВОЛЬТМЕТРЫ ТИПА М 252 Эти приборы относятся к магнитоэлектрической системе класса точности 0,5 и предназначены для точных измерений напряжения в цепях постоянного тока. Измерительный механизм этих приборов состоит из магнитопровода, магнита и подвижной части (рамки), укрепленной на растяжках. Измерительный механизм снабжен магнитным шунтом для точной регулировки прибора при сборке. Время успокоения подвижной части прибора не более 6 секунд. Отсчетное устройство состоит из шкалы с зеркалом, которое исключает параллакс при отсчете показаний прибора, и стеклянной стрелки. Принципиальные электрические схемы вольтметров и милливольтметров показаны на рисунках 2.29, 2.30. На лицевой стороне прибора (рис.2.31) расположен корректор для установки Рис. 2.29.

66

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

стрелки на нулевую отметку шкалы и зажимы (клеммы). Приборы этой системы выпускаются на следующие пределы измерений: на (10; 15; 30; 45; 75; *150; 300; 750) мВ; на (1,5; 3; 7,5; 15; 30; 75; 50; 300) В.

Рис. 2.30.

Рис. 2.31.

Прочие электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы МИЛЛИАМПЕРМЕТР ЛАБОРАТОРНЫЙ С НУЛЕМ ПОСЕРЕДИНЕ (школьный) Миллиамперметр является электроизмерительным прибором магнитоэлектрической системы, служащим для измерения силы постоянного тока до 5 мА. Шкала прибора отградуирована с нулем посередине, что позволяет использовать прибор как индикатор направления тока или как индикатор наличия (отсутствия) тока в мостовых схемах для измерения сопротивлений. Цена одного деления 1 мА, допустимая погрешность прибора 4 %, внутреннее сопротивление прибора 9 Ом. Этот прибор используется в основном для проведения лабораторных работ по физике в школе (рис. 2.32). Измерительный механизм прибора состоит из неподвижной и подвижной частей. Неподвижная часть механизма состоит из постоянного магнита и железного сердечника, закрепленного между полюсами магнита. Подвижная часть механизма состоит из алюминиевой рамки, на которую намотана Рис. 2.32. обмотка из медного изолированного провода (74

67

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

витка). На оси рамки укреплена стрелка. Действие магнитного поля на ток в рамке создает вращающий момент, пропорциональный силе тока, спиральные пружинки, по которым подводится ток к рамке, создают противодействующий момент. При равенстве моментов стрелка остановится. Время ее успокоения 4-6 секунд. Угол ее отклонения будет пропорционален силе тока. Поэтому шкала прибора равномерная. Подробней принцип действия приборов магнитоэлектрической системы описан выше (“Электроизмерительные приборы” - вступление). В лаборатории электричества имеются и другие приборы с нулем посередине. Это класс нуль-гальванометров, имеющих то же назначение, что и школьный прибор, но более чувствительные. Ниже показаны (рис. A, B, C, D) лицевые панели этих приборов и их основные характеристики,но не вошедшие в основное описание, а также других приборов (рис. E, F, G, H) магнитоэлектрической системы.

АМПЕРМЕТР И ВОЛЬТМЕТР

А

В

С

D

68

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

F

E

G

H

С ГАЛЬВАНОМЕТРАМИ ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ АГ и ВГ (УЧЕБНЫЕ) Назначение и технические данные. Амперметр и вольтметр демонстрационные (учебные) являются измерительными приборами для постоянного и переменного тока. Кроме того, прибор может быть использован в качестве гальванометра постоянного тока с “0” на середине шкалы, чувствительного к малым токам и напряжениям. В приборах применена магнитоэлектрическая система как наиболее точная и стабильная. Приборы с такой системой имеют равномерную шкалу, т.е. значение каждого деления шкалы одинаково. Прилагаемые к амперметру сменные шунты позволяют пользоваться прибором в качестве амперметра с пределами измерений (0 - 3) А и (0 -10) А. Сменные добавочные резисторы, прилагаемые к вольтметру, дают возможность пользоваться им как вольтметром постоянного тока с пределами измерений (0-5) В и (0-15) В и переменного тока с пределами измерений (0-15) В и (0-250) В.

69

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Приборы предназначены для работы в вертикальном положении. В нормальных условиях (при температуре +200±50С) погрешность приборов не превышает ±4 % от верхнего предела измерения на постоянном токе и ±5 % от верхнего предела измерения на переменном токе. Устройство прибора. Амперметр и вольтметр по своему устройству одинаковы и отличаются только элементами электрической схемы и начерта нием шка л. Приборы (рис. 2.33) состоят из следующих состав ных ч астей: измерительного механизма М магнитоэлектрической системы, сменных шкал Шк , полупр ов одРис. 2.33. никового вы пр ям ит ел я, сменных добавочных резисторов С в вольтметре или сменных шунтов Ш в амперметре. Смонтированы приборы в пластмассовых футлярах. Лицевая сторона футляра застеклена. Это позволяет учащимся видеть шкалу, стрелку и устройство измерительного механизма. Снизу на лицевой стороне установлено пять зажимов З. Три зажима (верхние) одного цвета, два зажима (нижние) другого цвета. У одного верхнего зажима имеется обозначение “~”, а у другого (крайнего правого) - “+”. Между нижними зажимами нанесена надпись: “Гальванометр”. Зажимы служат для присоединения к прибору токоподводящих проводов. Так как зажимы универсальные, то к ним можно подключать как провода с наконечниками, так и провода со штеккерами. В крышке футляра имеются три прямоугольных паза для установки шкал. Передний паз предназначен для установки рабочей шкалы, задние пазы - для хранения двух свободных шкал, которые не используются при данном измерении. На каждой шкале нанесены условные обозначения измеряемого рода тока: “-” для постоянного тока или “~” для переменного тока, условные обозначения системы прибора, рабочего положения прибора ( ⊥ вертикальное положение). Внутри каждого прибора укреплена неподвижная дополнительная фоновая шкала ФШ. С лицевой стороны на этой шка-

70

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ле нанесены буквы V в вольтметре и А в амперметре, номер прибора и фирменный знак завода, дата выпуска прибора, с обратной стороны прибора на шкале нанесены десять равномерных делений. Начало и конец делений соответствуют началу и концу рабочих шкал. Эти деления предназначены для относительного определения положения стрелки и контроля за работой при проведении преподавателем опытов. На задней стенке футляров (рис.2.34) расположена головка корректора К, вращая которую, устанавливают стрелку прибора в исходное нулевое положение, в нижней части футляра имеется выдвижной ящик Я, предназначенный для хранения сменных добавочных резисторов и шунтов. В наших работах эти приборы используются в качестве Рис. 2.34. гальванометров.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО ГАЛЬВАНОМЕТРА на схемах обозначается

Основным узлом баллистического гальванометра, как и гальванометра обычного типа, является легкая рамка с обмоткой 1, подвешенная между полюсами магнита 2 (см. рис. 2.35). При пропускании тока через обмотку на рамку будет действовать вращающий момент, величина которого пропорциональна силе этого тока: (1) M = k ⋅i Будем теперь считать, что Рис. 2.35. трение при движении рамки настолько мало, что им можно пренебречь. Очевидно, что рамку можно рассматривать как механическую колебательную систему, об-

71

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ладающую определенным моментом инерции I . При отсутствии тока через гальванометр на рамку будет действовать только сила упругости со стороны подвеса, поэтому, будучи выведена из положения равновесия, рамка совершает механические крутильные колебания с периодом, пропорциональным корню квадратному из величины момента инерции: T ~ I . Предположим теперь, что мы подключили к гальванометру заряженный конденсатор. Он начнет разряжаться, и в гальванометре возникнет кратковременный ток (импульс тока), сила которого будет меняться во времени приблизительно так, как это показано на рис. 2.36. Будем считать, что время импульса весьма мало по сравнению с периодом собственных колебаний рамки: τ << T . В этом случае говорят, что гальванометр работает в баллистическом режиме. Если это имеет место, то за все время импульса рамка не успеет заметно сместиться, и все явление будет подобно явлению удаРис. 2.36. ра в механике. Очевидно, момент силы M , действующий на рамку в течение времени τ , будет изменяться во времени. Тогда импульс момента силы будет определяться интегральным выражением:

∫ Mdt

или

τ

согласно (1):

∫ Mdt = ∫ kidt = k ∫ idt = kQ , где Q - полный заряд, проτ

τ

τ

шедший через гальванометр. За счет этого рамка приобретет момент количества движения Iω = kQ , где ω - угловая скорость рам1 2 Iω . После окончания импуль2 са тока рамка начнет поворачиваться, и ее кинетическая энергия будет превращаться в потенциальную энергию закрученного подки, и кинетическую энергию E к =

веса: E n =

1 2 fα , где f - коэффициент, зависящий от устройства 2

подвеса, α - угол (отброса) поворота рамки. Поэтому, если α m есть максимальный отброс, то

1 2 1 2 fα = Iω . Из этого соотноше2 m 2

72

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Iω 1 = fI ⋅ α m = bα m (2) , где b - постоянная для k k данного прибора, называемая баллистической постоянной. Из (2) видно, что измеряя первый максимальный отброс стрелки гальванометра, можно измерить полную величину заряда, прошедшего через гальванометр. На практике в отличие от гальванометров обычного типа, в которых затухание рамки делают значительным (чтобы время установления рамки было малым), в баллистических гальванометрах затухание делают возможно меньшим. Кроме того, чтобы лучше было выполнено условие баллистического режима, период собственных колебаний рамки делают большим (10-20 с), для чего увеличивают момент инерции рамки, навешивая на нее грузы 3 (рис. 2.35). Величину отброса (угла отклонения) рамки определяют при помощи легкого зеркала 4, соединенного с рамкой и отражающего на шкалу 5 свет от специального осветителя. ния находим: Q =

Условия хранения и эксплуатации приборов магнитоэлектрической системы 1. Приборы должны храниться в проветриваемых помещениях, лучше в запирающихся шкафах, в этих помещениях должны отсутствовать пары ртути, кислот и прочих компонент, вызывающих коррозию. 2. Для каждого типа приборов существует определенный интервал рабочих температур и допустимая влажность. Эти данные представлены таблицей 2.5. Таблица 2.5.

Температурный интерва л

Влажность

М 109

от + 100С до + 350С

80 %

М 45М

от -400С до + 600С

93-95 %

М 95

от -15 С до + 35 С

89 %

М 95Т

от + 100С до + 450С

98 %

М 252

от + 100С до + 350С

80 %

М 104

от + 100С до + 350С

80 %

Тип прибора

0

0

73

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3. Если Вам нужно выбрать прибор, то нужно руководствоваться следующими правилами. Для цепей постоянного тока предпочтительней выбирать приборы магнитоэлектрической системы. Зная напряжение источника питания (гальванический элемент, напряжение с выпрямителя и т.д.), выбирайте вольтметр с максимальным пределом измерения, не меньшим напряжения источника. Для выбора амперметра полезно приблизительно оценить общее сопротивление цепи (хотя бы просуммировать сопротивление всех последовательно включенных резисторов) и приблизительно по закону Ома оценить возможную силу тока. Максимальный предел измерения выбранного Вами прибора должен быть не меньше полученного Вами значения силы тока. 4. Начиная работать с прибором, прочитайте инструкцию к нему, обратите внимание на наружную целостность прибора (все ли клеммы, не разбита ли шкала, не погнута ли стрелка и т.д.). 5. Прибор должен быть установлен в то положение, которое показано на лицевой стороне прибора (горизонтальное, вертикальное). 6. До включения прибора в цепь проверьте, стоит ли стрелка (или световой указатель) на нуле. Если нет, то надо воспользоваться корректором и установить ее на нулевую отметку. 7. Включая прибор в цепь, соблюдайте полярность включения его. “Плюс” прибора должен быть соединен с “плюсом” источника напряжения или непосредственно, или через ряд других приборов (резисторов, ключей и т.д.). “Минус” прибора - с “минусом” источника напряжения. Следует при этом помнить, что не на всех приборах показаны оба знака “+” и “-”. Но знак “-” всегда стоит на крайней левой клемме прибора, а значит, все остальные клеммы будут плюсовые. 8. Если на приборе есть арретир, то помните, что нормальное положение прибора - арретированное. Снимать с арретира его можно только на время измерений. 9. Сначала нужно установить прибор на максимальный предел измерения. Если при измерениях стрелка прибора отклонилась меньше, чем на половину шкалы, можно перейти на более точный предел. 10. Научитесь пользоваться зеркальной шкалой. Глаз нужно располагать так, чтобы стрелка закрывала свое изображение в зеркале. Это будет означать, что зрачок глаза, стрелка и ее изображение

74

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

находятся на прямой, перпендикулярной шкале. 11. Перед снятием показаний определите цену деления шкалы (разделив предел измерения на число делений шкалы). Измеренная величина определится как произведение цены деления на число делений, на которое отклонилась стрелка при измерении. 12. Обращаться с приборами нужно осторожно, бережно, помните, что подвижная часть прибора очень чувствительна к механическим воздействиям и может быть легко испорчена.

Амперметры и миллиамперметры электромагнитной системы на схемах обозначаются

АМПЕРМЕТРЫ И МИЛЛИАМПЕРМЕТРЫ ТИПА Э 59 Приборы этого типа относятся к электромагнитной системе класса точности 0,5, они экранированные, переносные и предназначены для измерения силы тока в цепях переменного и в цепях постоянного тока. На рисунке 2.37 представлена лицевая панель прибора. На ней имеется зеркальная шкала, корректор, позволяющий устанавливать стрелку на нуль шкалы, переключатель пределов измерения и клеммы. Измерительный механизм прибора состоит из неподвижной катушки, по которой пропускается измеряемый ток, и железного сердечника, который может втягиваться в катушку. Отсчетный Рис. 2.37. механизм состоит из стрелки, укрепленной на оси сердечника, и зеркальной шкалы, позволяющей ликвидировать параллакс. Время успокоения стрелки около 4 секунд. Основные технические данные этих приборов приведены в таблице 2.6. Таблица 2.6.

75

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Прибор

Активное М одифи- Пределы Индуктивность сопрот., ка ция измерений ка тушки, мГн Ом Э 59/3

Амперметры

М иллиа мпер метры

0-5 А

0,01

0,003

"

0-10 А

0,004

0,001

*Э 59/4

0-2,5 А

0,015

0,009

"

0-5 А

0,005

0,0023

Э 59/5

0-1 А

0,05

0,052

"

0-2 А

0,014

0,013

Э 59/6

0-0,25 А

0,7

0,93

"

0-0,5 А

0,19

0,23

"

0-1 А

0,05

0,06

*Э 59/7

0-50 мА

20

22

"

0-100 мА

5

5,5

"

0-200 мА

1,3

1,3

*Э 59/8

0-25 мА

75

92

"

0-50 мА

19

23

"

0-100 мА

4,8

5,7

Э 59/9

0-10 мА

540

540

"

0-20 мА

135

135

"

0-40 мА

34

34

На рисунке 2.38 представлена принципиальная схема амперметра Э 59/3. Внимание! до включения прибора в электрическую цепь для измерений переключатель диапазонов измерения следует повернуть несколько раз влево и вправо до упора. Рис. 2.38.

АМПЕРМЕТРЫ ТИПА Э 514 76

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

И МИЛЛИАМПЕРМЕТРЫ Э 513

Приборы этих типов относятся к электромагнитной системе класса точности 0,5. Они экранированные, переносные и предназ-начены для измерения силы переменного и постоянного тока в лабораторных условиях. Успокоение подвижной части прибора жидкостное. Оно осуществляется с помощью подвижного и неподвижного алюминиевых дисков, между которыми находится полиметилсилоксановая жидкость. Приборы типа Э 514 и Э 513 выпускаются в виде нескольких модификаций, представленных в таблице 2.7. Таблица 2.7. Измерительный механизм прибора состоит из катушки, по котоП рибор

Амперметры

М иллиа мпер метры

Амперметры

Активн. М одифика - М а ксима л. сопрот., ция ток Ом

Индуктивн. ка тушки, мГн

*Э 514/1

1А

0,035

0,052

"

2А

0,012

0,015

*Э 514/2

2,5 А

0,012

0,014

"

5А

0,005

0,003

Э 514/3

5А

0,008

0,0028

"

10 А

0,004

0,0008

Э 513/1

10 мА

320

730

"

20 мА

80

145

"

40 мА

20

34

*Э 513/2

25 мА

50

85

"

50 мА

12,5

21

"

100 мА

3,1

5,2

Э 513/3

50 мА

11

21

"

100 мА

2,8

5,2

"

200 мА

0,7

1,3

Э 513/4

0,25 А

0,45

0,84

"

0,5 А

0,12

0,21

"

1А

0,035

0,052

77

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

рой протекает измеряемый ток и втягивающегося в нее железного сердечника. Ось сердечника керамическая. Отсчетный механизм состоит из стрелки, укрепленной на оси сердечника, и шкалы. На рисунке 2.39. представлены лицевые панели приборов Э513, Э 514. Внимание! Во избежание разрыва токовой цепи переключение предельных токов производится последовательной перестановкой штепселей из одного гнезда в другое по одному. Рис. 2.39.

АМПЕРМЕТРЫ ТИПА Э 537-542 И МИЛЛИАМПЕРМЕТРЫ ТИПА Э 535-536 Приборы этих типов относятся к электромагнитной системе класса точности 0,5 или 1,0 для амперметров и 0,5 для миллиамперметров. Они являются приборами аналоговыми, прямого преобразования, экранированными, переносными и предназначены для измерения силы переменного и постоянного тока. Измерительный механизм выполнен из катушки, по которой идет измеряемый ток и втягивающегося в нее сердечника из мягкого железа. Противодействующий момент создается растяжками. Успокоение подвижной части прибора воздушное, время установления показания не превышает 4 секунд. Отсчетный механизм состоит из стрелки, скрепленной с подвижной частью измерительного механизма, и шкалы. Лицевые части приборов представлены на рисунках 2.40 а) и 2.40 б)

Рис. 2.40 а)

Рис. 2.40 б)

78

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Выпускаемые приборы имеют разные модификации, отличающиеся пределами измерений, сопротивлением и индуктивностью катушки. Амперметры * Э 537 имеют пределы измерения (0,5 - 1) А, кл. точн. 0,5 * Э 538 (2,5 - 5) А 0,5 Э 539 (5,0 - 10) А 0,5 Э 540 (0,5 - 1) А 1,0 Э 541 (2,5 - 5) А 1,0 Э 542 (5,0 - 10) А 1,0 У миллиамперметров Э 535 кл.точн. 0,5; пределы измерения 5-10-20 мА, Э 536 0,5; (50-100-200) мА Электрическая схема приборов представлена на рис. 2.41.

Рис. 2.41. Внимание! Во избежание разрывов токовой цепи переключение токов следует выполнять последовательной перестановкой штепселей из одной пары гнезд в другую по одному.

79

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

АМПЕРМЕТРЫ И МИЛЛИАМПЕРМЕТРЫ ТИПА АСТ (астатические) Приборы этого типа относятся к электромагнитной системе класса точности 0,5 и предназначены для точных измерений силы тока в цепях переменного и цепях постоянного тока. Измерительный механизм приборов этой системы состоит из неподвижной катушки, по которой протекает измеряемый ток, и сердечника из пермаллоевой стали (сплав с малой коэрцитивной силой), который является подвижной частью прибора. Под действием магнитного поля катушки сердечник будет втягиваться в нее, поворачиваясь вокруг оси, на которой он закреплен эксцентрично. На оси укреплена стрелка и спиральные пружины, создающие противодействующий момент. В приборах астатического типа имеется два совершенно одинаковых измерительных механизма, магнитные поля которых равны по величине, но имеют противоположное направление. Расположены они один над другим в параллельных плоскостях. Вращающие моменты этих систем равны и направлены в одну сторону, потому что пермаллоевые сердечники укрепляются на оси смещенными один относительно другого на 1800. Такая система служит для устранения влияния внешних магнитных полей. Внешнее магнитное поле настолько же ослабляет магнитное поле одного измерительного механизма, насколько усиливает поле другого, вследствие чего результирующий вращающий момент прибора не меняется. Успокоение подвижной части прибора воздушное, осуществляется с помощью крыла успокоения, перемещающегося в закрытой камере. Отсчетный механизм представлен стрелкой и зеркальной шкалой для устранения параллакса при отсчете показаний прибора. Лицевая панель прибора показана на рисунке 2.42. На

Рис. 2.42. Рис. 2.43.

80

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ней кроме шкалы расположены переключатель пределов измерения, корректор и клеммы для включения прибора в цепь. Принципиальная схема прибора дана на рис. 2.43. Амперметры и миллиамперметры типа АСТ изготовляются в виде двухпредельных со следующими верхними пределами измерений: (25 - 50) мА, (50 - 100) мА, *(250 - 500) мА; *(0,5 - 1) А; (1 - 2) А; *(2,5 - 5) А; (5 - 10) А.

АМПЕРМЕТРЫ И МИЛЛИАМПЕРМЕТРЫ ТИПА Э 381 Приборы этого типа относятся к электромагнитной системе класса точности 1,0. Они предназначены для измерения силы тока в цепях переменного и цепях постоянного тока. Измерительный механизм состоит из неподвижной части - катушки, по которой проходит измеряемый ток, и подвижной - втягивающегося в катушку сердечника. Отсчетный механизм состоит из стрелки, укрепленной на оси сердечника, и шкалы. Время успокоения подвижной части прибора не превышает 3 секунд. Лицевая панель изображена на рис. 2.44. Принципиальная электрическая схема и таблица подключения секций рабочей катушки предРис. 2.44. ставлена на рисунке 2.45. Выпускаемые приборы имеют следующие пределы измерений: Амперметры : *(1 - 2) А; *(2,5 - 5) А; *(5 - 10) А; (10 - 20) А. Миллиамперметры: (25 - 50) мА, (50 - 100) мА, (250 - 500) мА.

Рис. 2.45.

81

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Вольтметры и милливольтметры электромагнитной системы на схемах обозначаются

ВОЛЬТМЕТРЫ ТИПА Э 59 Эти вольтметры имеют класс точности 0,5; они экранированные, переносные и предназначены для измерения напряжения в цепях переменного и в цепях постоянного тока. Лицевая панель прибора изображена на рис. 2.46. Измерительный механизм состоит из неподвижной катушки, по которой идет измеряемый ток, и подвижной части - железного сердечника, втягивающегося в эту катушку. Отсчетный механизм представлен стрелкой, укрепленной на оси сердечника и шкалой. Время успокоения стрелки не более 4 секунд. Принципиальная схема вольтметра показана на рисунке 2.47.

Рис. 2.46.

Рис. 2.47. Принципиальная схема вольтметра Э59/10.

Приборы этого типа изготавливаются в трех модификациях, некоторые характеристики которых приведены в таблице 2.8.

82

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Таблица 2.8.

Конечные Сопротивление М одификация зна чения прибора , Ом шкалы, В

Номина ль ный ток воль тметра , мА

75

10000

7,5

Э 59/1

Э 59/2

*Э 59/10

150

20000

"

300

40000

"

600

80000

"

7,5

83,3

90

15

166,7

"

30

1000

30

60

2000

"

1,5

7,5

200

3

15

"

7,5

37,5

"

15

75

"

ВОЛЬТМЕТРЫ ТИПА Э 515

Приборы этого типа относятся к электромагнитной системе класса точности 0,5. Они экранированные, переносные и предназначены для измерения напряжения в цепях переменного и постоянного тока в лабораторных условиях. Вольтметры типа Э 515 выпускаются в трех модификациях: Э 515/1 на измерение напряжений (1,5 - 3 - 7,5 - 15) В; * Э 515/2 (7,5 - 15 - 30 - 60) В; Э 515/3 (75 - 150 - 300 - 600) В. На рисунке 2.48 показана лицевая панель прибора. На рисунке 2.49 - представлена принципиальная электрическая схема прибора модификации. Э 515/2. Измерительный механизм состоит из неподвижной части - катушки, по которой протекает измеряемый ток, и подвижной - железного сердечника, втягивающегося в катушку. Успокоение подвижной части прибора - жидкостное, которое осуществляется с помощью подвижного и неподвижного алюминиевых дисков, между которыми находится полиметилсилоксановая жидкость. Отсчетный механизм представлен стрелкой, скрепленной с осью сердечника, и шкалы.

83

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 2.48.

Рис. 2.49. Схема электрическая принципиальная вольтметра Э515/2

84

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ВОЛЬТМЕТРЫ ТИПА Э 543-546 Электромагнитные вольтметры данного типа являются переносными, многопредельными, экранированными и предназначены для измерения напряжения в цепях постоянного и переменного тока. Измерительный механизм состоит из неподвижной катушки, по которой проходит измеряемый ток, и подвижной части - втягивающегося в катушку железного сердечника, укрепленного на растяжках. Противодействующий момент создается растяжками. Успокоение подвижной части прибора воздушное. Отсчетный механизм представлен стрелкой и шкалой. Время установления показания не превышает 4 секунд. Вольтметры этого типа выпускаются в виде четырех модификаций, отличающихся активным сопротивлением добавочных сопротивлений, пределами измерений и рабочим температурным интервалом. Вольтметры Э543 имеют класс точности 0,5 и пределы измерения: *(1,5 - 3 - 7,5 - 15) В; вольтметры Э 544 имеют класс точности 0,5 и пределы измерения: *(7,5 - 15 - 30 - 60) В; вольтметры Э 545 имеют класс точности 0,5 и пределы измерения: (75 - 150 - 300 - 450 - 600) В; вольтметры Э 546 имеют класс точности 1,0 и пределы измерения: (50 - 75 - 100 - 150) В. Лицевые панели Э 543 и Э 544 показаны на рис. 2.50 а) и б)

Рис. 2.50 б)

Рис. 2.50 а)

85

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Принципиальная электрическая схема вольтметра Э 543 показана на рисунке 2.51а); вольтметра Э 544 - на рис. 2.51 б).

Вольтметр Э543, Э543-04.1. Схема электрическая принципиальная R* Подгоняют при регулировании С* Подбирают при регулировании R1, R3 ... R14 - резисторы проволочные R2 - терморезистор С1 ... С4 - конденсаторы К 73 L1 - катушка Э1 - экран Х1 ... Х5 - зажимы Рис. 2.51 а)

86

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

С* Подбирают при регулировании R* Подгоняют при регулировании Вольтметр Э544, Э544-04.1. Схема электрическая принципиальная R1 ... R12 - резисторы проволочные С1 ... С4, С6 - конденсаторы К 73 С5 - конденсатор К31-11 L1 - катушка S1 - переключатель П2К Х1, Х2 - зажимы Э1 - экран Рис. 2.51 б)

87

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ВОЛЬТМЕТРЫ ТИПА АСТВ (астатические)

Вольтметр электромагнитной системы астатический, класса точности 0,5 предназначается для измерения напряжения в цепях переменного и в цепях постоянного тока в лабораторный условиях. На лицевой панели прибора (рис.2.52) находятся клеммы для включения прибора в цепь, переключатель пределов измерений, зеркальная шкала, вдоль которой передвигается стрелка. Измерительный механизм астатического прибора описан выше - при описании астатического амперметра. Так как сила тока в катушке при постоянном сопротивлении пропорциональна приложенному к ней напряжению, то прибор может быть отградуирован как вольтметр. В отличии от амперметра, где пределы измерения изменяют шунты, в вольтметре это делается при смене добавочных сопротивлений. Роль отсчетного механизма выполняют стрелка, укрепленная на оси сердечника, и зеркальная шкала, устраняющая параллакс при отсчете показания прибора. Принципиальная схема астатического вольтметра изображена на рисунке 2.53.

Рис. 2.52.Вольтметр электромагнитный астатический типа Рис. 2.53. АСТ-В класса 0,5 Вольтметры типа АСТВ двухпредельные, в таблице 2.9. даны их основные показатели: Таблица 2.9.

Предел измерения, В

Номина ль ное сопротивление, Ом

Ток полного отклонения, мА

*150

2500

60

300

10000

30

88

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ВОЛЬТМЕТРЫ ТИПА Э 381 Вольтметры типа Э 381 электромагнитной системы класса точности 1,0 являются переносными, многопредельными приборами, предназначенными для измерения напряжения в цепях переменного и постоянного тока. На рисунке 2.54 изображена лицевая панель вольтметра этого типа. Измерительный механизм вольтметра аналогичен измерительному механизму амперметра того же типа (см. выше), но здесь в электрической схеме используются не шунты, а добавочные сопротивления, на рисунке 2.55 представлена принципиальная электрическая схема такого вольтметра.

Рис. 2.54.

Рис. 2.55. Отсчетный механизм состоит из зеркальной шкалы, устраняющей параллакс при отсчете показаний прибора, и стрелки. Время успокоения колебаний стрелки не превышает 3 секунд. Вольтметры данного типа выпускаются в виде двух модификаций: * 1. на пределы измерений (7,5 - 15 - 30 - 75) В; 2. на пределы измерений (150 - 300 - 600) В. Ниже изображены лицевые панели приборов, не вошедших в подробное описание (рис. I, J, K).

89

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

J

I

K

Условия хранения и эксплуатации приборов электромагнитной системы 1. Условия эксплуатации и хранения приборов электромагнитной системы не отличаются от требований, которые предъявляются к приборам магнитоэлектрической системы (см. выше) за исключением условия соблюдения полярности при включении приборов. 2. К соблюдению температурного интервала и влажности в эксплуатации приборов этой системы добавляется еще условие соблюдения интервала частоты переменного тока. Все эти условия собраны в следующей таблице 2.10. Таблица 2.10. Тип прибора

Темпера турный Вла жность, % интерва л, 0С

Обла сть ча стот, Гц

Э 59

от + 100 до + 350

80

45-55

Э 513-515

от + 100 до + 350

80

40-60

Э 537-542

min + 250

90

45-100

Э 543-546

от + 250 до + 350

90-95

45-100

АСТ

от + 100 до + 350

80

50

Э 381

от -300 до + 400

90

45-60

3. При наличии переключателя пределов измерений на лицевой стороне прибора перед началом измерений необходимо повернуть его в ту и другую стороны несколько раз.

90

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Приборы электродинамической системы на схемах обозначаются Ваттметры типа Д 539 Ваттметры лабораторные ферродинамические, однофазные, экранированные, переносные, класса 0,5; типа Д 539 предназначены для измерения активной мощности в цепях переменного тока частотой от 45 Гц до 65 Гц, а также в расширенной области частот от 65 Гц до 500 Гц включительно, и в цепях постоянного тока. Отличительной особенностью прибора является малое собственное потребление мощности. Основные технические данные. Ваттметры типа Д 539 изготавливаются на четыре номинальных напряжения: (75, 150, 300 и 600) В и два номинальных тока: 1 А и 2 А. Конечные значения рабочей части шкалы ваттметра следующие: а) при номинальном токе 1 А и при номинальных значениях напряжения (75, 150, 300, 600) В равны соответственно: (75, 150, 300 и 600) Вт. б) при номинальном токе 2А и при номинальных значениях напряжений (75, 150, 300 и 600) В равны соответственно: (150, 300, 600 и 1200) Вт. Погрешность в показаниях прибора в номинальной области частот от 45 Гц до 65 Гц не более 0,5 % от конечного значения рабочей части шкалы. На рисунке 2.56 представлена принципиальная схема прибора. На рисунке 2.57 изображена схема включения ваттметра в цепь. Правила пользования прибором. 1. Установить прибор в горизонтальное положение, а стрелку - на нулевую отметку шкалы с помощью корректора. 2. Включить прибор в цепь для измерения мощности согласно рис. 2.57 (в соответствии с заводским обозначением) при отключенном питании цепи. 3. Установить переключатель напряжения в положение, соответствующее номинальному напряжению цепи, в которой будет производиться измерение, при этом положение переключателя должно соответствовать полярности (+). Например, если в сети 220 В, то переключатель поставить в положение + 300 В.

91

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 2.57. Рис. 2.56. Схема принципиальная ваттметров Д539/1-8. 4. После проверки цепи преподавателем или лаборантом подключить цепь к источнику напряжения и при помощи регулирующего устройства плавно повышать ток, непрерывно наблюдая за тем, чтобы он не превысил номинальную величину. Если отклонение стрелки ваттметра будет меньше 50 % шкалы, то необходимо переключить последовательную цепь ваттметра на меньший предел измерения по току (например, с 2 А на 1 А), предварительно снизив до нуля силу тока, проходившего через прибор. При измерениях следует иметь в виду, что не следует долго держать ваттметр под напряжением. 5. Для определения действительной величины измеряемой мощности необходимо определить цену деления ваттметра на данном пределе измерения С и умножить ее на отсчет по шкале в делениях х. Для определения цены деления необходимо величину верхнего предела измерения Р разделить на число делений всей шкалы N. Например, для ваттметра Д 539/6, у которого шкала имеет N =150 делений, цена деления при номинальном токе 2 А и номинальном P 2 А ⋅ 300 В = = 4 Вт N 150 Тогда при отклонении стрелки ваттметра во время измерений на х = 61 деление действительное значение измеряемой мощности будет равно: P = C ⋅ x = 4 ⋅ 61 Вт = 244 Вт напряжении 300 В будет равна: C =

92

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Хранение прибора. Прибор должен храниться в закрытом помещении в закрытых шкафах при температуре от +100 до +350С и относительной влажности до 80 %.

Приборы электростатической системы на схемах обозначаются Вольтметр типа С 50

Электростатические вольтметры типа С 50 являются переносными, экранированными приборами, класса точности 1,0 и предназначены для измерения напряжения в цепях постоянного и переменного тока в широком диапазоне частот (20 Гц ч 10 МГц). Приборы выпускаются в виде двух модификаций: тип С 50 для работы в закрытых помещениях при температуре окружающего воздуха от -150С до +350С и относительной влажности 80 %: тип С 50Т - в тропическом исполнении. Вольтметры типа С 50 изготавливаются однопредельными на разные конечные значения рабочей шкалы: Таблица 2.11. Тип С50/1

* * * * С50/5 С50/7 С50/8 С50/9 С50/2 С50/3 С50/4 С50/6

U, B

30

75

150

300

600

1 кВ

1,5 кВ

С, пФ

10

7

7

7

4

4

4

4

7

t, c

10

6

6

6

6

6

6

6

6

3 кВ 450 В

В этой таблице U означает конечное значение рабочей части шкалы. C - входную емкость, t - время успокоения стрелки. Электростатические вольтметры на постоянном токе практически не имеют потребления энергии. На переменном токе потребление прибора определяется величиной входной емкости, которая у приборов С 50 невелика. Приборы на (30, 75, 150, 300 и 450) В имеют защитные резисторы, предохраняющие измерительный механизм от повреждения при случайном замыкании между подвижным

93

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

и неподвижным электродами при толчке или перегрузке. На рисунке 2.58 изображена лицевая панель прибора, на рис. 2.59 - принципиальные схемы вольтметров С 50.

Вольтметр - С 50

С 50

Рис. 2.58.

Рис. 2.59. Принцип действия вольтметров электростатической системы основан на взаимодействии между двумя заряженными проводниками. Измерительный механизм прибора состоит из подвижного и неподвижного электродов. При сообщении этим электродам разности потенциалов между ними создается электрическое поле, под влиянием которого подвижный электрод стремится притянуться к неподвижному. Угол поворота подвижной части зависит от величины приложенного напряжения, которое отсчитывается по шкале с помощью светового

94

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

указателя. Противодействующий момент создается растяжками. Успокоение подвижной части воздушное. Для включения прибора служат зажимы (клеммы), расположенные на задней стенке прибора. Правый зажим изолирован от внутреннего электростатического экрана фарфоровой втулкой и соединен с неподвижным электродом. Второй зажим соединен с подвижным электродом и экраном. Приборы на пределы от 30 В до 450 В имеют еще третий зажим, к которому подключен защитный резистор, подключенный ко второму зажиму. Прибор защищен от влияния внешних электрических полей экраном. В передней части прибора расположены: штепсельная колодка для подключения питания осветителя и штепсельный переключатель для переключения напряжения питания осветителя, шкала. На крышке прибора расположена головка корректора. Перед началом работы с прибором необходимо установить переключатель питания освещения в соответствующее положение (~220 В, ~127 В или ~6 В) и с помощью шнура подключить прибор к источнику питания осветительной системы. Корректором установить риску светового пятна на нуль. При этом зажимы прибора должны быть замкнуты накоротко или каким-нибудь резистором. При работе с приборами до 450 В на постоянном токе и на переменном токе частотой до 300 кГц измеряемое напряжение рекомендуется включать через защитный резистор. Прибор чувствителен к толчкам и сотрясениям, поэтому следует соблюдать осторожность во избежание обрыва растяжек. Внимание! При работе с приборами типа С 50, предназначенными для работы с высоким напряжением, необходимо соблюдать правила техники безопасности по работе на высоковольтных установках.

Приборы вибрационной системы Гальванометр вибрационный типа М 501

обозначение на схеме

Вибрационный гальванометр магнитоэлектрической системы с подвижным магнитом, переносный, типа М 501 предназначается для применения в качестве нулевого прибора в компенсационных и мостовых схемах переменного тока частоты от 30 до 100 Гц.

95

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 2.60. Внутреннее устройство вибрационного гальванометра показано на рисунке 2.60. Неподвижная часть гальванометра состоит из сердечника (ярма) 1 с наконечниками 3 и постоянного магнита 4. На один из наконечников намотана обмотка 2, напряжение на которую подается через ступенчатый делитель напряжения 5. Вращением рукоятки 13 можно изменить положение постоянного магнита 4. Подвижная часть гальванометра состоит из постоянного магнита 7 и зеркальца 8, укрепленных на алюминиевой планке, которая двумя растяжками 6 из тонкой бронзовой ленты закрепляется в специальной оправе, называемой вставкой. Отсчетное устройство гальванометра состоит из шкалы 11, лампочки 12 и двух линз (объектив 9 и конденсор 10). Лучи света от лампочки проходят конденсор и объектив, отражаются от зеркала, вновь проходят линзу объектива и образуют световую полоску на шкале. Если через обмотку 2 не пропускается переменный ток, то лучи образуют на шкале узкую вертикальную полоску (“зайчик”). При включении переменного тока создается магнитное поле, перпендикулярное оси магнита, и магнит начинает колебаться около нулевого положения. Вибрация подвижного магнита 7 наблюдается по размытию световой полоски на шкале после отражения лучей от

96

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

зеркала. Размах колебаний магнита будет максимальным, когда частота собственных колебаний подвижной части совпадет с частотой переменного тока, настройка в резонанс осуществляется поворотом диска 13, выведенного наружу. На диске указаны частоты собственных колебаний подвижной части гальванометра: (30, 50 и 100) Гц. При этом вследствие изменения положения магнита 4, изменяется магнитный поток, проходящий по стойкам к подвижному магниту 7, в результате чего изменяется тормозящий момент. Изменение тормозящего момента гальванометра изменяет период колебаний подвижной части. Вращая ручку с надписью “изображение”, можно изменить угол между зеркалом и шкалой в вертикальной плоскости, вследствие этого световая полоска переместится вверх и вниз по шкале 11. Шкала прибора помещена в глубине корпуса, прикрывающего ее от прямых лучей наружного освещения. Нуль шкалы расположен посередине. Шкала имеет по 15 делений в каждую сторону от нуля. Одно деление шкалы равно 2 мм. Работа с прибором. 1. Установить переключатель “освещение” в положение, соответствующее напряжению сети. 2. Подключить розетку шнура к вилке прибора, а вилку шнура - в розетку осветительной цепи. 3. Ручка “чувствительность” при включении гальванометра должна находиться в положении О. По мере надобности ее следует поворачивать по часовой стрелке, увеличивая чувствительность. (См. рис. 2.61). 4. Включение гальванометра производится переключателем “полярность”. Попеременным включением его в положение 1 или 2 устанавливается наличие помех, воздействующих на гальванометр. 5. Световая полоска перемешается вверх-вниз поворотом ручки “изображение”. Световая полоска приводится на нулевую отметку шкалы поворотом вправо-влево ручки “вставка”. Рис. 2.61. Примечание!! Эту операцию осуществляет преподаватель или лаборант.

97

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Вынимать из гальванометра “вставку” нельзя, так как возможны обрывы растяжек подвижной части. 6. Настройка в резонанс производится вращением вправо и влево ручки “настройка” на небольшое число оборотов. Подводимый ток и положение ручки “чувствительность” должны при этом оставаться неизменными. Цифры на диске примерно соответствуют частоте настройки. Не следует устанавливать против середины окошка часть диска красного цвета. 7. Подключение измерительной цепи происходит к зажимам, расположенным под металлическим колпачком. После подключения цепи необходимо одеть колпачок, т.к. он является экраном для защиты от внешний полей. 8. При использовании гальванометра в помещениях, где он подвергается сотрясениям и вибрациям, необходимо его устанавливать на подставку из губчатой резины или поролона. 9. Прибор должен храниться в закрытом помещении на стеллаже в упаковочной коробке при температуре от +100С до +350С и относительной влажности до 80 %.

Кобминированные и электронные измерительные приборы на схемах обозначаются Авометр АВО-63 (Ампервольтомметр) Авометр представляет собой электроизмерительный комбинированный переносный прибор, который предназначен для измерения в различных электрорадиоцепях а) величины постоянного тока, б) напряжения постоянного тока, в) величины переменного тока, г) напряжения переменного тока, д) сопротивления резисторов. В данном описании будет рассмотрен только процесс измерения сопротивления резисторов, т.е. использование прибора как ОММЕТРА. В авометре установлен магнитоэлектрический микроамперметр типа М 2003. Погрешность при измерении сопротивлений ±10 % от измеряемой величины. Конструкция прибора позволяет измерить сопротивление резисторов в следующих пределах: при множителе × 1 до

98

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

2000 Ом, при множителе × 10 до 20000 Ом, при множителе × 100 до 200000 Ом, при множителе × 1000 до 2 МОм (см. рис. 2.62). Авометр смонтирован в пластмассовом футляре, состоящем из

Рис. 2.63.

Рис. 2.62.

корпуса 1 (см. рис. 2.63), крышки 3, которая закрепляется на корпусе петлей 5, закрывается специальным зажимом 6 и может быть полностью снята с корпуса, в крышке имеется специальное гнездо для хранения соединительных проводов с наконечниками и зажимами. На лицевую сторону прибора выведены: микроамперметр М 2003 - 8, металлическая таблица 15 монтажной панели с обозначением рода и пределов показаний измерений, ручка 17 переключателя рода измерения, ручка 16 переменного резистора. В корпусе имеется отделение для укладки источника питания цепей омметра (три элемента типа 332 или три отдельные элемента, из которых состоит батарея карманного фонаря - 3336Л). Высокая чувствительность микроамперметра обеспечивает измерение величин в радиосхемах практически без изменения режима их работы. В целях удобства отсчета всех измеряемых величин прибор имеет три шкалы. Верхняя шкала обозначена знаком Ω и предназначена для измерения сопротивлений резисторов. Оцифровка шкалы дана над делениями этой шкалы. Особенность шкалы в том, что нуль шкалы расположен справа. Средняя шкала обозначена знаком ~ и предназначена для отсчета по ней величины и напряжения переменного тока. Шкала разбита на 50 делений. Нижняя шкала обозначена знаком – и предназначена для отсчета

99

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

по ней величины и напряжения постоянного тока. Шкала разбита тоже на 50 делений. Оцифровка средней и нижней шкал помещена в три ряда, ниже линии обеих шкал. Измерение сопротивлений резисторов. 1. Перед измерением убедиться, что стрелка прибора стоит на О шкалы постоянного и переменного тока. Регулируется положение стрелки с помощью механического корректора, шлиц корректора находится на лицевой стороне корпуса микроамперметра. 2. Производить измерения можно только на обесточенных цепях. Только в этих условиях обеспечивается правильность измерения и исключается возможность повреждения прибора. 3. Установить переключатель рода измерений 16 так, чтобы его указатель (белая точка на ручке) был расположен против обозначения Ω . 4. Вставить короткий наконечник одного соединительного провода в гнездо, обозначенное “общ”, в ряду со знаком Ω × . 5. Вставить короткий наконечник второго соединительного провода в одно из гнезд указанного рода соответственно избранному множителю. 6. Перед началом измерения сопротивлений установить нуль омметра. Для этого замкнуть накоротко щупы соединительных проводов и вращением ручки переменного резистора 17 установить стрелку прибора на верхней шкале с надписью Ω на цифру 0. После установки стрелки прибора на нуль не допускается вращение головки переменного резистора. Во избежание быстрого разряда источника питания прибора нельзя долго держать наконечники проводов замкнутыми накоротко. Если стрелка прибора не установилась на нуль, сменить источник питания. 7. Подключить щупы соединительных проводов к концам измеряемого резистора. 8. Отсчет произвести по верхней шкале прибора с учетом избранного множителя. Оцифровка шкалы дана непосредственно у ее делений. При множителе × 1 оцифровка шкалы соответствует значению измеряемой величины. При множителях × 10, × 100, × 1000 следует оцифровку шкалы умножить соответственно на 10, 100 и 1000. При измерении сопротивлений другого порядка величины надо переставить короткий наконечник в гнездо нужного множителя и снова установить нуль шкалы омметра. Авометр является точным измерительным прибором и требует аккуратного и бережного обращения. Поэтому надо оберегать прибор от резких толчков и ударов, при измерении устанавливать прибор на горизонтальную плоскость.

100

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

на схемах обозначается

Микроамперметр Ф 195

Микроамперметр Ф 195 предназначен для измерения малых величин постоянного тока. Это современный электронный прибор, имеющий довольно сложную электрическую схему, в которую входят многочисленные полупроводниковые приборы. По принципу действия микроамперметр представляет собой усилитель постоянного тока, построенный по схеме модулятордемодулятор (МДМ), который обеспечивает минимальный температурный и временной дрейф. Измерение тока производится по падению напряжения на встроенных в прибор калиброванных шунтах, поэтому собственно усилитель микроамперметра является усилителем напряжения. Высокое входное сопротивление, необходимое при таком способе измерения, и стабильность коэффициента усиления обеспечивается последовательной отрицательной обратной связью, охватывающей весь усилитель. На рисунке 2.64 представлена лицевая панель прибора, на ней расположены: отсчетное устройство - микроамперметр М 2027; переключатель диапазонов измерений; переключатель ШКАЛА 0-100 и 50-0-50; кнопка СЕТЬ и индикатор включения сети; электрический корректор, имеющий обозначение ; разъем ВХОД для подключения входного шнура. Входной Рис. 2.64. шнур имеет три конца с однополюсными вилками для подключения к измерительной цепи: положительный - красный (розовый, оранжевый, желтый), отрицательный белый, экран - синий (голубой, зеленый). На задней стенке прибора расположены: зажим Э - экран; клемма для заземления корпуса, обозначенная ⊥ ; держатель предохранителя с маркировкой 0,25 А; сетевая вилка с маркировкой 220 В для подключения сетевого шнура. Диапазон измерений имеет три интервала: пределы измерений до а) (50-100-500) нА, б) (1-5-10-50-100) мкА и в) 1 мВ. Диапазон измерений, классы точности, входное сопротивление, цена деления шкалы микроамперметра приведены в таблице 2.12. Таблица 2.12.

101

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Входное сопротивление необходимо учитывать при измерениях Диа па зоны измерений 0-50 нА

Цена деления Входное шка лы сопротивление 0,5 нА

20 кОм

0-100 нА

1 нА

10 кОм

0-500 нА

5 нА

2 кОм

0-1 мкА

0,01 мкА

1 кОм

0-5 мкА

0,05 мкА

200 Ом

0-10 мкА

0,1 мкА

100 Ом

0-50 мкА

0,5 мкА

20 Ом

0-100 мкА

1,0 мкА

10 Ом

0-1 мВ

0,01 мВ

более 50 М Ом

Кла сс точности

1,5

1,0

1,0

в цепях, внутреннее сопротивление которых соизмеримо с входным сопротивлением микроамперметра. При работе прибора в качестве нуль-индикатора мостов или потенциометров постоянного тока удобнее иметь отсчетное устройство с нулем посередине шкалы. Для этой цели шкала отсчетного устройства имеет второй ряд оцифровки, а установка указателя на нулевую отметку производится включением кнопки ШКАЛА на диапазон 50-0-50. Конечные отметки диапазонов при этом соответствуют половине конечной отметки на шкале 0-100 мкА, которая считается основной. Например, при работе на диапазоне 0-10 мкА с нулевой отметкой посередине шкалы будет получен диапазон (5-0-5) мкА. Порядок работы с прибором. 1. Заземлить корпус микроамперметра. 2. Подключить сетевой шнур к микроамперметру и сети питания. 3. Подключить входной шнур к разъему ВХОД. 4. Установить указатель на нулевую отметку корректором, расположенным в нижней части отсчетного устройства. 5. Нажать (от себя) кнопку СЕТЬ, при этом должен засветиться индикатор включения сети. Прогреть прибор в течение 15 минут. 6. Выберите рабочий диапазон измерения (начиная с максимальных значений). 7. Выберите шкалу отсчетного устройства, включая кнопку ШКА-

102

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ЛА 0-100 или ШКАЛА 50-0-50. 8. Установите электрическим корректором указатель отсчетного устройства на нулевую отметку. Если переключатель диапазонов находится в положении (0-1) мВ, концы входного шнура должны быть подсоединены к цепи измерения или замкнуты между собой, иначе электрический корректор не действует, а указатель отсчетного устройства постепенно отклоняется в ту или другую сторону до упора. Это явление отсутствует на диапазонах измерения тока, т.к. вход усилителя замкнут на один из встроенных шунтов. 9. Подключите, соблюдая полярность, концы входного шнура к цепи измерения (красный к +, белый к -) и произведите отсчет показания прибора. 10. При длительной непрерывной работе периодически проверяйте и при необходимости корректируйте с помощью электрического корректора нулевое положение указателя, отключая микроамперметр от цепи измерения или обесточивая ее. Периодичность такой проверки не более одного раза в час. Работа с микроамперметром должна проводиться персоналом, знакомым с правилами техники безопасности. Корпус прибора необходимо заземлять медным проводом сечением 1-2 мм. Хранение микроамперметра должно быть в закрытых помещениях, не содержащих пыли, паров кислот, щелочей, агрессивных газов, вызывающих коррозию. Микроамперметр может эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха от +50С до +400С, а храниться при температуре от +100С до +350С при относительной влажности до 80 % при +250С.

Электроизмерительный прибор комбинированный цифровой Щ4313

на схемах обозначается

Назначение и устройство прибора. Прибор Щ4313 электронный, имеет очень сложную электрическую схему как самого прибора, так и отсчетного устройства, на экране которого высвечиваются цифровые данные измеряемых величин. Прибор предназначен для измерения силы и напряжения постоянного тока, среднеквадратичного значения силы и напряжения переменного тока синусоидальной формы и сопротивления постоянному току.

103

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Основой прибора является вольтметр постоянного тока двойного интегрирования, выполненный на большой интегральной схеме (БИС). Измерение силы постоянного и переменного тока обеспечивается универсальным шунтом. Для измерения напряжения переменного тока имеется преобразователь переменного напряжения в постоянное, а для измерения сопротивления постоянному току - преобразователь сопротивления в напряжение постоянного тока. Питание прибора осуществляется как от сети переменного тока (220±20) В и частотой 50 Гц, так и от встроенного источника постоянного тока с напряжением (12-20) В. В модификации нашего прибора внутренний источник питания отсутствует. ВНИМАНИЕ!! Не приступайте к работе, не изучив данного описания. Категорически запрещается переключать род работы и диапазоны измерений без отключения прибора от исследуемой цепи, а также подавать на вход прибора напряжение свыше 1000 В, так как это может привести к выходу прибора из строя. Появление на индикаторном устройстве показания I является сигналом перегрузки и необходимости немедленного переключения прибора на больший диапазон измерений. При измерении сопротивления на диапазоне измерения 0-20 МОм на экране индикаторного устройства индицируются две точки, не отражающие положение десятичной запятой. Их индикация служит напоминанием о том, что включены две кнопки диапазонов измерения. Пример. На индикаторе высвечено показание 1.90.0, его следует читать: 19,00 МОм. Выбор полярности измеряемой величины осуществляется прибором автоматически, выбор диапазона измерений и рода измеряемой величины - вручную. Отсчетное устройство обеспечивает индикацию трех с половиной разрядов измеряемой величины, полярности входного сигнала и допускает работу с подсветкой ( - обозначение кнопки подсветки на панели рода работы). Панель прибора изображена на рисунке 2.65. Продолжительность непрерывной работы прибора при питании от сети переменного тока не более 24 часов. Время отдыха прибора до повторного включения не менее 5 минут.

104

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 2.65. Прибор комбинированный цифровой Щ 4313 Указание мер безопасности. 1. При выполнении измерений необходимо соблюдать общие требования технической эксплуатации и безопасности при работе с электроизмерительными приборами. 2. Запрещается подключать, отключать и переключать прибор при включенном напряжении в исследуемой цепи. 3. Запрещается заменять предохранитель в приборе, включенном в цепь. 4. Кнопка ПИТ при переносе и хранении прибора должна находиться в выключенном (отжатом) состоянии. Подготовка к работе. 1. Проверить положение всех кнопок переключателей - они должны быть в выключенном (отжатом) состоянии. 2. В случае использования сетевого питания подключить шнур питания к сети 220 В, 50 Гц. 3. Включить прибор нажатием кнопки ПИТ (первая кнопка панели “Род работы”). Включение должно сопровождаться появлением индикации. Порядок работы. 1. Нажать кнопку переключателя рода работы, соответствующую роду измеряемой величины, а также кнопку переключения диапазонов измерения. соответствующую требуемому диапазону. Пример. Нужно измерить переменный ток в мА от 0 до 2000, т.е. до предельной величины измерения прибора. Для этого необходимо нажать третью и пятую кнопки на панели рода работы, т.е. кнопки, обозначенные =/ ≅ и “ mA ”, и пятую кнопку, обозначен-

105

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ную 2000 на панели диапазона измерений исследуемой цепи. Если измеряем силу тока, то в гнездо прибора, обозначенное “ mA ”, вставить короткий наконечник красного провода и соединить его с измерительной цепью, а если измеряем напряжение или сопротивление нужно использовать гнездо прибора, обозначенное . Черным шнуром соединить гнездо прибора, обозначенное *, с измерительной цепью. 2. Произвести отсчет показания прибора по индикаторному устройству. Если показание прибора меньше 2000 мА, то можно переключить прибор на предыдущий предел - 200 и т.д. до предела 2, т.е. до 2 мА. Можно прибором измерять и меньшую силу тока, если одновременно с нажатой кнопкой “ mA ” нажать на первую, одиноко расположенную кнопку в диапазоне измерения, обозначенную 200, что означает 200 мкА = 0,2 мА. Таким образом, Вы получаете диапазон до 0,2 мА. 3. Измерение напряжения в цепи постоянного тока производится при включении четвертой кнопки V переключателя рода работы, а третья кнопка остается не нажатой! Но если работа идет с переменным током. то она должна быть нажата. Максимальное напряжение в цепи постоянного тока (до 1000 В - технический предел) можно измерить при нажатии последней кнопки в панели “диапазон измерений” - 2000 и для переменного тока предел напряжения 750 В. Следующий (меньший) предел - до 200 В (нажимается четвертая кнопка 200 и т.д. до 2 В. Самые малые величины напряжения можно измерить при нажатии двух кнопок: 200 и 2. Предел измерения в этом случае 200 мВ = 0,2 В. 4. Для измерения сопротивления в цепи постоянного тока следует нажать последнюю кнопку kΩ на переключателе рода работы и последнюю кнопку 2000 на переключателе диапазона измерений. В этом случае получаем интервал измерения сопротивлений от 0 до 2000 кОм. При нажатии кнопки 200 - до 200 кОм и т.д. до 2 кОм. Если при этом включить кнопку 200, то предел измерения изменится до 0,2 кОм. Как исключение можно измерить сопротивление до 20 МОм при включении одновременно двух кнопок, рядом расположенных и соединенных дугой , это кнопки 200 и 2. В последнем случае следует помнить, что при измерении сопротивлений на диапазоне 0-20 МОм на экране индикаторного устройства появляются две точки, не отражающие положение десятичной запятой. См. п. “Внимание!”.

106

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Примечание. Прибор предназначен для работы в закрытых отапливаемых помещениях при температуре окружающего воздуха от +100С до +350С и относительной влажности до 80 % при температуре +250С. Не оставляйте вход прибора разомкнутым на длительное время в режиме измерения напряжения постоянного и переменного тока на диапазонах измерений с конечными значениями 200мВ, 2В и на всех диапазонах измерений сопротивления постоянному току, т.к. это приводит к перегрузке прибора. Литература ко 2 главе: 1. Кортнев А.В. и др. Практикум по физике. М., ВШ, 1961, стр.162-172. 2. Китаев Е.В., Гревцев Н.Ф. Курс общей электротехники. М., ВШ, 1965, стр. 210-233. 3. Марголис А.А. и др. Практикум по школьному физическому эксперименту. М. “Просвещение”, 1968, стр. 28-40. 4. Галанин Д.Д. и др. Физический экперимент в школе. т.3, М., Учпедгиз, 1954, гл. II. 5. Бурсиан Э.В. Физические приборы. М. “Просвещение”, 1984. 6. Евсюков А.А. Электротехника, М. “Просвещение”, 1979. 7. Дулин В.Н. Электронные приборы, М. “Энергия”, 1977. 8. Батусов И.В. Цифровые устройства для автоматического контроля, измерения и управления, Л., 1964. 9. Швецкий Б.И. Электронные измерительные приборы с цифровым отсчетом, Киев, 1964. 10. Фролов В.В. Язык радиосхем, М., “Радио и связь”, 1988.

107

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Глава 3 Вспомогательные электрические приборы Кроме источников напряжения и электроизмерительных приборов в лабораторных работах используется много и других приборов, которые мы объединяем одним словом - вспомогательные. Это резисторы, конденсаторы, реостаты, дроссели и т.д. и т.п. Здесь будут описаны наиболее часто употребляемые.

Реостаты со скользящим контактом или ползунковые роликовые (РПР)

на схемах обозначаются

Реостат со скользящим контактом предназначен для плавного изменения сопротивления в электрической цепи и для получения от данного источника - по схеме потенциометра - различного напряжения, не превышающего напряжения на клеммах источника. Реостаты со скользящим контактом имеют сопротивления: 70 Ом для тока 2 А, 30 Ом для тока 3 А, 10 Ом для тока 5 А и т.д. Типы реостатов ползунковых роликовых представлены в таблице 3.1. Таблица 3.1. М а рка реоста та

Сопротивление, Ом

Сила тока , А

РПР-8

500± 20 %

0,6

РПР-9

1000± 20 %

0,4

РПР-10

30± 20 %

5,0

РПР-11

5000± 20 %

0,2

РПР-12

100± 20 %

2,0

РП Р-13

200± 20 %

1,0

РП Р-14

1000± 20 %

0,1

Устройство прибора.

Рис. 3.1.

Реостат состоит (рис. 3.1) из керамиковой трубы, горизонтально установленной на двух металлический стойках СС; константановой или манганиновой проволоки раз-

108

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ного диаметра, плотно навитой на трубу; направляющей металлической полосы (стержня) НН для ползунка, укрепленной над трубой параллельно ее оси; ползунка П с двумя прижимными контактами К и с пластмассовой (деревянной) ручкой; клемм 1 и 2, к которым подведены концы проволоки, навитой на трубу; клеммы 3, соединенной с направляющей полосой ползунка. В настоящее время выпускаются реостаты ползунковые роликовые (РПР) (рис. 3.2), в которых вместо скользящего контакта применяется ползунок В с двумя роликовыми контактами Г. При движении ползунка по направляющему стержню Б роликовые контакты, вращаясь, перемещаются по обмотРис. 3.2. ке реостата. На стойке реостата или на ползунке обозначено сопротивление всей проволоки и предельно допустимая сила тока. Высокоомные реостаты снабжены металлическим корпусом с вентиляционными отверстиями. Имеются сдвоенные реостаты с общим ползунком. Применение прибора. 1-й случай.

Рис. 3.3.

Когда требуется изменить силу тока в цепи, реостат включается в цепь последовательно. Концы цепи в этом случае присоединяются к клеммам 3 и 1 (или 2) (рис. 3.3). Передвигая ползунок, можно изменять число витков обмотки реостата, включенной в цепь, меняя тем самым достаточно плавно сопротивление цепи.

2-й случай. Когда нужно плавно изменять напряжение в цепи в пределах величины напряжения на зажимах источника тока (делить напряжение), тогда реостат включают как потенциометр. В этом случае источник тока присоединяется к клеммам 1 и 2. (рис. 3.4), а снимается напряжение в цепь с клемм 1 (или 2) и 3. Если ползунок будет находиться в положении а, то напряжение в цепи лампы равно 0, если он будет в положении б, то в цепь будет подано полное напряжение, Рис. 3.4. которое дает источник тока.

109

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3-й случай. Если в электрическую цепь необходимо включить сопротивление, которое должно выдерживать сравнительно сильный ток (например, для питания вольтовой дуги), то для этого существуют специальные сдвоенные реостаты. За неимением таких реостатов можно взять несколько реостатов на меньшую силу тока и соединить их паралРис. 3.5. лельно (рис. 3.5). Внимание!! Во избежание перегорания обмотки реостата не допускается пропускать через него ток, превышающий величину, указанную на приборе!

Магазин сопротивлений демонстрационный МСД

на схемах обозначается

Назначение и устройство. Магазин сопротивлений демонстрационный (учебный) представляет собой набор отдельных калиброванных резисторов, которые могут быть введены в цепь по одному или в различных (последовательных) соединениях. Магазин сопротивлений позволяет ввести в цепь любые сопротивления величиной от 1 до 10 Ом включительно. Он может быть использован при проведении демонстрационных опытов или в лабораторных работах. См. рис.3.6. Устройство магазина рассчитаРис. 3.6. но на использование его в качестве демонстрационного прибора. На горизонтальном основании о укреплена вертикальная доска д белого цвета. В верхней части доски укреплены пять латунных скоб ск, изолированных друг от друга. На крайних скобах установлены две клеммы к, служащие для присоединения магазина к цепи. К скобам прикреплены четыре проволочные спирали с таким образом, что концы каждой спирали присоединены к двум рядом расположенным скобам. Спирали изготовлены из константановой проволоки, сопротивление которой очень мало меняется с изменением температуры. Спирали имеют сопротивления определенной

110

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

величины с допуском ±3 %. Сопротивления спиралей: 1 Ом, 2 Ом, 2 Ом, 5 Ом. Около каждой спирали нанесены цифры, указывающие ее сопротивление в омах. На горизонтальном основании или на оборотной стороне стойки нанесена таблица допустимых значений тока для каждой спирали. Концы скоб загнуты в виде полуокружностей таким образом, что между двумя рядом расположенными скобами образуется разомкнутое пружинящее гнездо г. Для замыкания спиралей накоротко скобы соединяют между собой, вставляя в гнезда специальные штепсели ш. К магазину прилагаются четыре латунных штепселя с изоляционными головками. Если все штепсели вставлены в гнезда, то электрический ток проходит через скобы и штепсели и только незначительная часть его идет через спирали, т.к. сопротивление спиралей во много раз больше сопротивлений скоб и штепселей. Когда нужно ввести в цепь какую-либо спираль в качестве определенного сопротивления, вынимают из соответствующего гнезда штепсель, и ток целиком проходит через спираль. Если, например, будут вынуты штепсели из 2-го или 3-го гнезда и из 4-го, то сопротивление магазина будет равно 7 Ом. Уход и хранение прибора. Для того, чтобы магазин сопротивлений сохранял точные величины, необходимо, чтобы все штепсели плотно входили в свои гнезда. Поверхность штепселей и контактных гнезд в случае загрязнения надо зачистить мелкой шкуркой. Необходимо проверять, чтобы не было соприкосновения витков спиралей сопротивлений между собой. Если это произошло, необходимо раздвинуть витки. При использовании магазина сопротивлений необходимо помнить, что каждая спираль допускает прохождение тока не выше определенной силы. Так спирали в 1 и 2 Ом допускают ток до 2 А, а спираль в 5 Ом - 1 А. Пропускать по спирали более сильный ток нельзя, т.к. это приведет к чрезмерному нагреву проволоки и может вывести прибор из строя. Следует стараться замыкать ток в цепи только на время, необходимое для отсчета показаний измерительных приборов. При работе надо следить, чтобы штепсели были плотно вставлены в гнезда, для этого необходимо повернуть их несколько раз в ту и другую сторону. Это надо делать для того, чтобы избежать появления добавочного переходного сопротивления в месте плохого контакта. Прибор желательно хранить в отдельной коробке, в сухом помещении. Все штепсели должны быть вставлены в гнезда.

111

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Магазин сопротивлений штепсельный (школьный)

на схемах обозначается

Магазин сопротивлений представляет собой набор отдельных катушек сопротивлений, которые могут быть введены в цепь по одной или в различных (последовательных) соединениях. Изготовляются три вида магазинов с набором сопротивлений: 1) (1; 2; 2; 5) Ом 2) (10; 20; 20; 50) Ом 3) (100; 200; 200; 500) Ом Устройство. На горизонтальной подставке установлены вертикально четыре катушки, обмотки которых имеют различное сопротивление, обозначенное на подставке (рис. 3.7). Перед катушками расположены пять толстых металлических пластинок, к которым последовательно подведены концы обмоток катушек (рис. 3.8). Таким образом, концы катушки А подведены к первой (слева) и второй пластинам, концы обмотки катушки В ко второй и третьей пластинам и т.д. Между пластинами имеются конусные гнезда для четырех металлических штепселей Е, Ж, З, Н. На крайних пластинах установлены две клеммы К и Л. Под одну из клемм поджимается металлическая пластинка с вырезами на концах, которая служит для последовательного соединения двух отдельных магазинов с целью расширения набора сопротивлений.

Рис. 3.7.

Рис. 3.8.

Для обмоток катушек магазина применяется проволока из манганина или константана, сопротивление которых мало меняется с температурой. Обмотка катушек производится бифилярно, чтобы уменьшить индуктивность катушек. Магазин сопротивлений включается в цепь последовательно посредством клемм К и Л. Если при этом все штепсели вставлены в гнезда, то электрический ток проходит через пластины и штепсели, часть тока, проходящая через катушки, неизмеримо мала, так как

112

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

сопротивление катушек во много раз больше сопротивления пластинок и штепселей. Про этот случай говорят, что магазин замкнут накоротко. Когда нужно ввести в цепь какую-либо катушку в качестве определенного сопротивления, вынимают из соответствующего гнезда штепсель, и ток цепи, уже не разветвляясь, проходит по данной катушке. Например, чтобы ввести в цепь катушку А (т.е. сопротивление в 1 Ом), надо вынуть штепсель Е, чтобы ввести еще катушку Д, надо вынуть штепсель Н и т. д. Подготовка прибора к работе. Надежность работы магазина сопротивлений прежде всего зависит от хорошего контакта между пластинами и штепселями. Поэтому перед работой надо удостовериться, что все штепсели плотно входят в гнезда, не шатаются в них и хорошо прилегают к внутренней поверхности гнезд. Места всех контактов всегда должны быть вычищены до блеска мелкой шкуркой. Необходимо помнить, что магазин сопротивлений является измерительным прибором, и поэтому не следует применять его в качестве реостата. Необходимо учесть, что каждая катушка магазина допускает прохождение тока не выше определенной силы. Эта предельная сила тока указывается на каждом приборе. Если последовательно включены два или несколько магазинов, то допустимой силой тока будет наименьшая из обозначенных на приборах. При составлении цепи необходимо заранее подсчитать, какая наибольшая сила тока может оказаться в цепи. Чтобы избежать нагревания катушек, не следует долгое время держать магазин сопротивлений под током. Необходимо принять за правило: замыкать ток только на время, достаточное для отсчета показаний измерительных приборов.

Магазин сопротивлений со штепсельным переключающим устройством типа Р 14

на схемах обозначается

Штепсельный магазин сопротивлений типа Р 14 класса точности 0,1 представляет собой набор катушек сопротивлений, смонтированных на общей панели и включаемых при помощи штепселей. Штепсельный магазин сопротивлений предназначается для включения в электрические цепи постоянного тока, где необходимо иметь достаточно точное, неизменяющееся во времени и от температуры, сопротивление. Конструкция этого магазина рассчитана на пределы от 0,1 до 11111 Ом с изменением сопротивления через

113

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

0,1 Ом. Основная погрешность магазина, выраженная в процентах от номинального значения включенного сопротивления, не превышает ±[0,1 +0,2 m/R], где m - число декад магазина, показания которых не равны нулю, R - значение включенного сопротивления в омах. При подсчете погрешности магазина начальное сопротивление должно быть исключено из результата измерений. Величина начального сопротивления магазина не превышает 0,03 Ом. Все сопротивления (резисторы) магазина выполнены из хорошо состаренного манганина, что обеспечивает постоянство величины сопротивления в течение длительного времени. Схема соединений резисторов магазина показана на рисунке 3.9. Как Рис. 3.9. видно из схемы, магазин содержит следующие катушки сопротивления: (0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 1; 2; 3; 4; 10; 20; 30; 40; 100; 200; 300; 400; 1000; 2000; 3000; 4000) Ом. Конструкция прибора. Ответственной деталью в штепсельном магазине является штепсельная колодка. Штепсельная колодка, принятая в данной конструкции, обеспечивает хорошее противодействие боковому давлению благодаря своей форме в виде уголка. Все штепсельные колодки крепятся на массивной эбонитовой панели гайками с противоположной стороны. На панели, в краях разреза штепсельных колодок, предусмотрены отверстия для увеличения поверхностного расстояния между колодками. Штепсельные колодки между собой соединены медными проводниками. Сверху панель закрывается лицевой платой с отРис. 3.10.

114

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

верстием для штепселей и соответствующей гравировкой у каждого отверстия под штепсель (рис 3.10). Справа от каждого конусного отверстия имеется холостое отверстие для помещения штепселей на время включения магазина в электрическую цепь. Эксплуатация прибора. В электрическую цепь прибор подключается к двум клеммам с надписью О и 11111. Для того, чтобы включить то или другое сопротивление, необходимо вынуть соответствующий штепсель или группу штепселей и установить их в свободные гнезда, расположенные справа от основных. Сопротивление, введенное в цепь, будет равно сумме номинальных значений, обозначенных против вынутых штепселей. При этом необходимо учесть и начальное сопротивление магазина (0,03 Ом). При включении магазина в цепь нужно учитывать, что пропускаемые токи не должны превышать значение, обеспечивающее мощность 0,5 Вт на ступень. Уход за магазином. Штепсельный магазин следует хранить в сухом вентилируемом помещении при температуре окружающей среды в пределах от +100С до +400С и относительной влажности от 30 % до 80 % при отсутствии коррозирующей среды, тряски и вибрации. Необходимо следить за чистотой контактных поверхностей и эбонитовой панели под вырезами клеммных пластин, подвергая их периодической чистке. Ножки штепселей следует смазывать тонким слоем технического вазелина. Категорически запрещается штепсели, вынутые из гнезд магазина, переносить за пределы прибора, складывать их на столе или в другом месте. Помните: для них имеются специальные места - свободные гнезда, расположенные справа от основных.

Магазин сопротивлений рычажный шестидекадный Р 33

на схемах обозначается

Назначение и устройство прибора. Магазин сопротивлений Р 33 применяется в цепях постоянного тока, где необходимо иметь точные сопротивления, не изменяющиеся по величине под действием проходящих токов. Магазин сопротивлений данного типа дает возможность получать сопротивления от 0,1 до 99999,9 Ом. Класс точности магазина k = 0,2. См. рис. 3.11.

115

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Все сопротивления магазина выполнены из хорошо состаренного манганина, что обеспечивает постоянство величины сопротивления в течение длительного времени. Манганин - это сплав из 85 % меди, 3 % никеля и 12 % марганца. Его удельное сопротивление 0,39 Ом·мм2/м и мало зависит от температуры. Магазин сопротивлений состоит из 6 декад, соединенных последова-тельно. Каждая декада содержит 5 катушек и дает возможность полуРис. 3.11. чать при помощи рычажного переключателя 9 номинальных сопротивлений. Декада 0,1 × 9 имеет катушки: 0,1 Ом - 1 шт., 0,2 Ом - 4 шт. Декада 1 × 9 имеет катушки: 1 Ом - 1 шт., 2 Ом - 4 шт. и т.д. Декады сопротивлений смонтированы на лицевой панели прибора, на панели находятся ручки рычажных переключателей с лимбами. На лимбы нанесены цифры от 0 до 9, а под лимбом находится стрелка с множителем данной декады. На панели расположены 4 зажима для включения магазина в цепь, которые имеют маркировку 0; 0,9 Ом; 9,9 Ом и 99999,9 Ом. При подключении цепи к зажимам 0 и 0,9 Ом включается первая декада магазина (0,1 × 9), при подключении к зажимам 0 и 9,9 Ом включаются две первые декады (0,1 × 9 и 1 × 9), зажимы 0 и 99999,9 Ом служат для включения всего магазина. На боковой стенке корпуса прикреплена табличка с маркировкой и схемой магазина. Работа с прибором. 1. Перед началом работы с прибором ручки всех декад необходимо повернуть несколько раз, при повороте ручек снимается слой пыли и окиси с контактных поверхностей. 2. При включении магазина в цепь нельзя допускать, чтобы токи через него превышали значения, указанные в таблице 3.2. Таблица 3.2. Дека ды

0,1·9

1·9

10·9

100·9

Допустима я сила тока в А

0,5

0,5

0,16

0,05

1000·9 10000·9 0,16

0,005

3. Величину сопротивления, введенного в цепь магазина, следует определять, суммируя показания всех декад и учитывая начальное соп-

116

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ротивление прибора Ro = 0,026 Ом (см. пример), Ro определено омметром Щ 34. 4. При работе с декадами больших сопротивлений при переходе с катушки на катушку желательно обесточивать цепь, чтобы избежать сильных толчков тока. Пример. На рисунке 3.11 сопротивление, введенное в цепь, будет равно (в омах): Rm = Ro + 1 ⋅ 10000 + 9 ⋅ 1000 + 0 ⋅ 100 + 3 ⋅ 10 + 5 ⋅ 1 + 8 ⋅ 0,1 = = Ro + 10000 + 9000 + 30 + 5 + 0,8 = = Ro + 19035,8 = 0,026 + 19035,8 = 19035,826 Приведенная погрешность ∆Rm / Rном = k % , откуда ∆Rm = k ⋅ Rном = 0, 2 ⋅ 0,01 ⋅ 99999,9 Ом = 199,9999 Ом Rm = (19035,826 ± 199,9998) Ом

Потенциометр постоянного тока типа ПП

на схемах обозначается

Назначение и основные характеристики. Потенциометр постоянного тока типа ПП класса 0,2 предназначен для непосредственных измерений компенсационным методом электродвижущих сил и напряжений в пределах от 0 до 71 мВ. Основная погрешность показаний потенциометра при температуре от +10 до +400С и относительной влажности воздуха не более 80 % не превышает: ±0,2 % Uн , где Uн - верхний предел измерений в милливольтах. Принцип работы.

Рис. 3.12.

Принцип действия измерительной установки по методу компенсации заключается в том, что измеряемая э.д.с. сравнивается с э.д.с. постоянного значения. На рисунке 3.12 показана простейшая схема компенсационного сравнения двух э.д.с. мостик Поггендорфа, лежащая в основе устройства любого потенциометра. Вспомогательная батарея ВБ питает резистор R, известного сопротивления R, включенного по схеме потенциометра

117

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

(реохорда) (см. стр. 109),по которому передвигается скользящий контакт К, соединенный одним концом с гальванометром Г. Второй зажим гальванометра присоединен к переключателю П, при помощи которого можно включать гальванометр в цепь одного из сравниваемых источников тока EN или Ex. Перемещая скользящий контакт по резистору, можно найти значение сопротивления, при котором стрелка гальванометра находится в нулевом положении. Если R1 сопротивление, при котором достигнута компенсация напряжения от образцового источника тока EN (нормальный элемент), а R2 - сопротивление, при котором компенсируется напряжение от измеряемого источника тока, Ex, R2 . R1 Этот метод удобен тем, что не нужно измерять силу тока, протекающего по сопротивлению; требуется лишь, чтобы ток не изменялся в процессе измерения. Вспомогательная батарея ВБ создает на реохорде падение напряжения, заведомо превосходящее э.д.с. исследуемого элемента, и компенсация электродвижущих сил возможна, если вспомогательная батарея и исследуемый элемент будут включены одноименными полюсами навстречу друг другу. В компенсационном методе роль гальванометра заключается не в том, чтобы измерить ток, а в том, чтобы устанавливать его отсутствие, и для этого применяется чувствительный нуль-гальванометр. то Ex = EN

Конструкция прибора. На эбонитовой панели потенциометра ПП смонтированы (см. рис. 3.13а): 1. Измерительное сопротивление, состоящее из шести катушек секционного переключателя 2 и спирали реохорда 1, зашунтированной подгоночным сопротивлением Rш : (см. рис. 3.13б).

Рис. 3.13 а)

Рис. 3.13 б)

118

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Секционный переключатель 2 имеет пределы от 0 до 60 мВ ступенями через 10 мВ, реохорд1 - от 0 до 11 мВ с ценой наименьшего деления шкалы 0,1 мВ. 2. Установочное сопротивление R у (рис. 3.13 б) представляющее собой катушку, значение сопротивления которой определяется величиной э.д.с. нормального элемента НЭ и величиной рабочего тока потенциометра (3 мА). 3. Регулировочное сопротивление Rр - 3, выполненное в виде ползункового реостата сопротивлением (70ч75) Ом. 4. Переключатель регулировки тока с фиксированными положениями 1, 2, 3, включающий балластные сопротивления в цепь батареи в зависимости от величины ее напряжения. 5. Нуль-гальванометр 4 магнитоэлектрической системы с подвижной частью, укрепленной на растяжках. Гальванометр имеет следующие параметры: а) постоянная по напряжению не более 100 мкВ/деление, б) внутреннее сопротивление (от 20 до 30) Ом, в) внешнее критическое сопротивление (от 30 до 70) Ом. 6. Переключатель 5 схемы на три положения: К - установка рабочего тока, И - измерение неизвестной э.д.с., среднее положение - выключение прибора и арретирование гальванометра. 7. Два резистора: R1 = 1000 Ом - защитное сопротивление в цепи нормального элемента; R2 = 150 Ом - шунтирующее сопротивление в цепи гальванометра. 8. Зажимы Х - для подключения измеряемого объекта (термопары). 6 9. Зажимы Б - для подключения внешнего источника питания 7 (ВБ - на рис. 3.12). В случае применения наружной батареи ее напряжение должно лежать в пределах (1,1ч1,65) В. При напряжении наружной батареи большей 1,65 В в цепь батареи следует включить добавочное сопротивление Rд , величина которого определяется по формуле: Rд = 333(U − 1,65) Ом, где U - напряжение выбранной батареи. 10. Переключатель батареи Б 8, имеющий два фиксированных положения В и Н для переключения схемы на внутренний или наружный источник питания.

119

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

В дно корпуса прибора вмонтирована кассета для внутреннего источника питания и кронштейн для встроенного ненасыщенного нормального элемента III класса. Кассета и кронштейн допускают смену батареи и нормального элемента без вскрытия прибора. Батарея потенциометра состоит из 3-х параллельно включенных гальванических элементов типа “Марс” (373), имеет начальную э.д.с. 1,65 В и емкость 9 А-часов. Правила пользования. 1. Измерение э.д.с. и напряжений производить следующим образом: а) поворотом корректора установить стрелку гальванометра на 0, если это необходимо; б) соблюдая полярность, присоединить к зажимам X измеряемый объект (термопару). К зажиму (+) присоединить провод от нагреваемого контакта термопары. в) рукоятку переключателя схемы 5 установить в положение К и вращением рукоятки реостата 3 при положении переключателя регулировки тока на 1, 2 или 3 установить стрелку гальванометра на 0. Если при данном положении переключателя регулировки тока гальванометр на нуль не устанавливается, то переключатель нужно поставить в следующее порядковое положение. Если при положении 3 переключателя регулировки тока и полностью выведенном реостате стрелка гальванометра не устанавливается на 0, необходимо сменить гальванические элементы или внешнюю батарею. г) перевести рукоятку переключателя схемы в положение И и вращением рукояток секционного переключателя 2 (поставить вначале на 0) и реохорда 1 установить стрелку гальванометра на 0. Отсчет в милливольтах производить суммированием показаний секционного переключателя и реохорда. Например: если секционный переключатель установлен на 0, а на шкале реохорда 5,2 mV, то сумма (0+5,2) mV; а если переключатель установлен на 10, а на шкале реохорда 2,3 mV, то суммарный результат (10 + 2,3) mV = 12,3 mV и т.д. Внимание! 1. После окончания измерений переключатель К-И установить в нейтральное положение, т.е. выключить источники питания. 2. Отсоединить провода от клемм X и от клемм Б. 3. Закрыть потенциометр крышкой. 4. Эбонитовую панель следует оберегать от солнечных лучей.

120

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Мост постоянного тока типа МО-56

на схемах обозначается

Назначение прибора. Мост постоянного тока типа МО-56 представляет собой измерительный прибор постоянного тока, предназначенный для измерений омических сопротивлений от 10 до 105 Ом при температуре от +100 до 350С и относительной влажности до 80 % окружающего воздуха. Описание прибора. На внутренней стороне крышки моста укреплена табличка со схемой данного моста, которая представляет собой схему мостика Уитстона (рис. 3.14а).

Рис. 3.14 а) На эбонитовой панели моста типа МО-56 смонтированы его основные элементы (рис. 3.14б): 1. Пять декадных переключателей. Четыре декадных переключателя 1, 2, 3, 4 представляют собой рычажной магазин сопротивлений, как “плечо сравнений” моста. На переключателях установлено по 6 катушек, каждая сопротивлением соответственно: 2 × 1 Ом , 4 × 2 Ом, 2 × 10 Ом; и 4 × 200 Ом, 2 × 100 Ом; и 4 × 200 Ом, 2 × 1000 Ом; и 4 × 2000 Ом. Катушки соединены последовательно и с помощью рукояток переключателей можно получать любые значения сопротивлений до 11110 Ом ступеньками че-

121

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

рез 1 Ом. На пятом переключателе установлено 8 катушек сопротивления, соединенных последовательно и образующих “плечи отношения” моста. (Вспомните перемещаемый рычажок на реохорде в схеме мостика Уитстона). Рис. 3.14 б) 2. Гальванометр магнитоэлектрической системы с подвижной частью (рамкой), укрепленной на растяжках. 3. Переключатели: а) “гальванометр” положение - В - внутренний гальванометр: положение - Н - наружный гальванометр. б) “батарея” - В - внутренняя батарея Н - наружная батарея. в) кнопки (грубо и точно) для включения источника питания и гальванометра. При не нажатых кнопках гальванометр заарретирован. 4. а) 3ажимы Х для подключения измеряемого сопротивления. б) 3ажимы БН для подключения наружного источника питания. в) 3ажимы ГН для подключения наружного гальванометра. Техническая характеристика. 1. Пределы показаний 0-107 Ом, но рабочая область измерений от 10 до 105 Ом. 2. Основная погрешность моста при измерении сопротивлений от 10 Ом до 105 Ом при температуре +200±50С и относительной влажности до 80 % не превышает 0,2 % Погрешность сопротивлений “плеча сравнения” не превышает 0,1%; погрешность сопротивлений “плеча отношения” не превышает 0,05 %. 3. Номинальная мощность сопротивлений каждой ступени плеч моста 0,25 Вт, допустимая - 0,5 Вт. 4. Гальванометр в схеме моста имеет следующие данные: постоянная по току не более 1,0·10-6 А/дел; внешнее критическое сопротивление (500ч900) Ом. 5. Напряжение внутреннего источника питания 9 В, емкостью 3 А-ч.

122

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Правила пользования. 1. Измерения омических сопротивлений производятся следующим образом: а) корректором установить стрелку гальванометра на нуль; б) к зажимам Х присоединить измеряемое сопротивление; в) рукоятку переключателя 5 “плеч отношения” установить в положение согласно таблице 3.3.: Таблица 3.3. Измеряемое сопротивление (Ом)

Положение рукоятки переключа теля 5 "плеч отношения"

менее 10

0,001

10-100

0,01

100-1000

0,1

1000-10000

1

10000-100000

10

более 100000

100 или 1000

г) на “плече сравнения” моста установить сопротивление, предположительно равное измеряемому с учетом множителя установленного на переключателе “умножить”; д) нажать кнопку “грубо” и изменением сопротивления “плеча сравнения” установить стрелку гальванометра на нуль. Затем уравновесить мост так, чтобы при нажатии и отпускании кнопки “точно” стрелка гальванометра оставалась неподвижной; е) значение измеряемого сопротивления (резистора) X вычисляется по формуле: X = mR , где: m - множитель, соответствующий положению рукоятки “плеч отношения”, R отсчет по “плечу сравнения” в омах (лимбы переключателей 1-4) Например: если m = 1 , а на переключателе 4 рукоятка указывает число 2, что означает (2 × 1000) Ом, на переключателе 3 рукоятка указывает число 5, что означает (5 × 100) Ом, на переключателе 2 рукоятка указывает число 4, т.е. (4 × 10) Ом и далее на переключателе 1 число - 7, т.е. (7 × 1) Ом, то получаемое сопротивление: (2 ⋅ 1000) Ом + (5 ⋅ 100) Ом + ( 4 ⋅ 10) Ом + (7 ⋅ 1) Ом = 2547 Ом Примечание: а) при измерении сопротивлений от 10 000 до 100 000 Ом рекомендуется применять наружную батарею напряжением не

123

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

более 60 В с использованием внутреннего гальванометра. Максимальный ток потребления от наружной батареи не превышает 15 мА. б) при измерении сопротивлений свыше 105 до 107 Ом необходимо применять наружный гальванометр со следующими параметрами: постоянная по току не более 1,5 × 10-9 А/дел., внутреннее сопротивление порядка (250-350) Ом, внешнее критическое сопротивление порядка (500-900) Ом, и внутреннюю батарею питания. Наружная батарея подключается к зажимам БН, а переключатель “Батарея” устанавливается в положение Н. Наружный гальванометр подключается к зажимам ГН,а переключатель “Гальванометр” устанавливается в положение Н. В случае отсутствия внутреннего источника питания в наших опытах можно пользоваться внешним источником до 9 В. Внимание! Мост следует хранить с закрытой крышкой. После работы кнопки (“Грубо” и “Точно”) должны быть в не нажатом положении. Все провода должны быть отключены.

на схемах обозначается

Магазин ёмкостей типа МЕ 3

Назначение и основные технические данные.

Рис. 3.15. Магазин емкостей типа МЕ 3 (рис. 3.15) представляет собой трехдекадный магазин общей ёмкостью 1,11 мкФ, в котором все декады

124

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

являются рычажными (10 × 0,1 мкФ; 10 × 0,01 мкФ; и 10 × 0,001 мкФ), класс точности 0,5; рабочая частота - от 40 Гц до 1500 Гц, максимальное рабочее напряжение не более 300 В. Начальная ёмкость при соединении зажима 1 с экраном не более Со = 45 пФ. Магазин предназначен для комплектования мостовых схем и для общего применения в схемах переменного тока в лабораторных условиях при температуре окружающей среды от +100 до +350С и относительной влажности до 80 %. Погрешность для декады (1-10) × 0,001 и 1 × 0,01 вычисляется по формуле ±(1 %+20 пФ), а для декад (2-10) × 0,01 и (1-10) × 0,1 определяется ±0,5%. Принцип действия. Все значения ёмкости от 0 до 1,11 мкФ можно получить при помощи трех рукояток магазина, расположенных в один ряд на панели. Рукоятка каждой рычажной декады может быть установлена в одно из одиннадцати положений от 0 Рис. 3.16 а) до 10. При этих переключениях будет включаться та или иная емкость соответственно отсчету по лимбу. Каждая декада содержит 4 слюдяных конденсатора или группы параллельно включенных таких конденсаторов, соответственно кратных по величине одной, двум, трем или четырем включенным единицам данной декады. Путём параллельных сочетаний таких четырех конденсаторов или групп, осуществляющихся каждым рычажным переключателем, набираются ступени, кратные 5, 6, 7, 8, 9 и 10 единицам в каждой декаде, что видно из прилагаемой принципиальной схемы магазина (рис. 3.16 а) и схемы коммутации (рис. 3.16 б). Если на всех декадах рукоятки установлены на нулеРис. 3.16 б) вую отметку, то ёмкость

125

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

магазина будет равна начальной ёмкости. Конденсаторы, используемые в магазине, указаны в прилагаемой таблице 3.4. Таблица 3.4. Обозна чение Емкость Тип конденса тора К-во Примеча ние позиции мкФ С1

Конденса тор КСГ2-500-Г-0,1± 5%

0,1

1

С2

-"-

0,2

2

Па ра ллельное. соедин.

С3

-"-

0,3

3

-"-

С4

-"-

0,4

4

-"-

С5

КСГ-2-500-Г-4700± 5%

0,01

1

-"-

КСГ-2-500-Г-5100± 5%

1

С6

КСГ-2-500-Г-0,018± 5%

0,018

1

С7

КСГ-2-500-Г-0,027± 5%

0,027

1

С8

КСГ-2-500-Г-0,039± 5%

0,039

1

С9

КСГ-1-500-Г-470± 5%

0,001

1

-"-

КСГ-1-500-Г-510± 5%

0,001

1

-"-

С 10

КСГ-1-500-Г-1000± 5%

0,002

2

-"-

С 11

КСГ-1-500-Г-1500± 5%

0,003

2

-"-

С 12

КСГ-1-500-Г-2000± 5%

0,004

2

-"-

126

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Конструктивное оформление. Корпус магазина является одновременно его экраном и состоит из верхней панели и ящика. Все устройства магазина укреплены на верхней панели. Снаружи верхней панели, вдоль её длины, на равных расстояниях располагаются в один ряд три рукоятки декадных переключателей. Переключатели имеют пружинные фиксаторы рабочих положений и обеспечивают круговое вращение в обе стороны с переходом к отсчету 10 через 0 или наоборот. По краям панели магазина расположено по три зажима (клеммы), обозначенные 1, 2 и ⊥ . Все клеммы изготовлены из пластмассы. Зажимы 1 и 2 изолированы от панели при помощи полистироловых втулок. На эти зажимы одеваются экраны зажимов, которые электрически присоединяются к общему экрану магазина, зажим заземления ⊥ имеет металлическую перемычку для присоединения к зажиму 1. Конструкция всех трех рукояток выполнена так, что при работе магазина в самых чувствительных схемах приближение рук оператора не изменит его емкость. Правила пользования. 1. В рабочем положении верхняя панель магазина должна быть горизонтальна с допустимым наклоном в любую сторону до 50. 2. При включении магазина ёмкости в рабочую цепь следует учесть, что клемма 2 является так называемой “высокопотенциальной”, а клемма 1 “низкопотенциальной” по отношению к экрану магазина. При включении магазина в схему высокой чувствительности рекомендуется подключение к зажимам 1 и 2 осуществлять экранированными проводами, а на сами зажимы одевать экран. При необходимости заземления корпуса перемычку экрана рекомендуется соединять с зажимом 1 и экранировать только клемму 2. 3. При измерении ёмкости показания трех декад суммируются. Например, на первой декаде ( × 0,1) напротив отметки отсчета стоит цифра 2, т.е. C1 = 2 ⋅ 0,1 мк Ф = 0,2 мкФ; на второй декаде ( × 0,01) - цифра 4, то C 2 = 4 ⋅ 0,01 мк Ф = 0,04 мкФ; а на третьей декаде ( × 0,001) - цифра 3, то C 3 = 3 ⋅ 0,001 мк Ф = 0,003 мкФ. Тогда измеряемая емкость C = C1 + C 2 + C 3 = (0,2 + 0,04 + 0,003) мк Ф = 0,243 мкФ.

127

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

4. Если необходимо для большей точности учитывать начальную емкость магазина Co = 45 пФ, то ее нужно прибавить к полученному результату. 5. В воздухе помещения, где хранится магазин, не должно быть вредных примесей, вызывающих коррозию.

на схемах обозначается

Штепсельный магазин ёмкостей типа П324

Штепсельный магазин ёмкостей П324 предназначен для включения в мостовые схемы, а также используется в качестве эталонной ёмкости. Принципиальная схема магазина представлена на рисунке 3.17. Класс Рис. 3.17. точности магазина 0,5. Магазин подключается к клеммам А и В. Клемма А перемычкой подключена к клемме “корпус”. С помощью штепселей, вставляемых в гнезда а, в, с, d, можно получить различные ёмкости магазина. Если штепсели находятся в гнездах а и с, то ёмкость магазина практически рана нулю, а точнее - начальной ёмкости магазина Co = 20 пФ. Если перенести один из штепселей, например, первый из гнезда а в гнездо в, то емкость магазина будет равна 1 мкФ (или, если штепсель из гнезда с перенести в гнездо d). Если оба штепселя перенести соответственно в гнезда в и d, то ёмкость магазина будет 2 мкФ. Необходимо следить за чистотой контактных соединений. Если магазин долго не употреблялся, то следует штепсели повернуть в гнезде в ту и в другую сторону несколько раз. Категорически запрещается вынутые штепсели складывать вне магазина. Запомните, что оба штепселя всегда должны быть в гнездах магазина.

Катушка дроссельная (катушка с большой индуктивностью)

на схемах обозначается

Катушка дроссельная предназначена для опытов, где требуется большая индуктивность.

128

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Устройство. Катушка дроссельная (рис.3.18) намотана на сборном каркасе, состоящем из двух текстолитовых стенок, двух стальных стенок и текстолитовых щек. Обмотка катушки выполнена медным проводом в эмалевой изоляции (ПЭЛ) диаметром 0,64 мм. В первой секции 1200 витков, во второй секции 2400 витков. Начало (выводная точка) и конец обмотРис. 3.18. ки выведены и прикреплены к зажимам на пластмассовой планке. Планка прикреплена винтами к щёкам каркаса. Между зажимами нанесены цифры 1200 и 2400, что соответствует количеству витков обмотки, выведенной к этим зажимам. Следовательно, между клеммами А и Б (рис. 3.19) 1200 витков, между клеммами Б и В - 2400 витков, а между А и В - 3600 витков. Поверх основной обмотки намотана катушка для связи с индикатором (гальванометр, динамик, телефон и т.д.). Она намотана проводом в хлопчатобумажной изоляции диаметром 0,35 мм и состоит из двух последовательно соединенных секций (см.рис. 3.19). Первая секция состоит из 15 витков, вторая - из 25 витков. Начало (выводная точка) и конец обмотки выведены и прикреплены к зажимам на второй пластРис. 3.19. массовой планке, также прикрепленной к щекам каркаса. На этой планке нанесены цифры 15 и 25 соответственно числу витков обмотки, выведенной к этим зажимам. Следовательно, между зажимами Г и Д - 15 витков, между Д и Е - 25 витков, а между Г и Е - 40 витков. Для того, чтобы ясно были различимы обе обмотки, они окрашены в различные цвета. Головки клемм на выводных планках также изготовлены из пластмассы разных цветов.

129

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Зажимы, установленные на выводных планках, универсального типа. Они допускают включение проводников со штыревыми наконечниками, для чего в торце стержня просверлено отверстие диаметром 4 мм. Головки зажимов могут вращаться на резьбе, имеющейся на стержнях, что дает возможность поджать под головки проводники с плоскими наконечниками или их зачищенные концы. Основные электрические данные дроссельной катушки (примерные) приведены в таблице 3.5. Таблица 3.5. Уча сток Сопротивление Количество Индуктивность , ка тушки между постоянному витков Гн за жима ми току, Ом А иБ

1200

0,12

12,5

БиВ

2400

0,5

31,5

А иВ

3600

1,0

44,0

Для получения значительной индуктивности дроссельную катушку помещают на железный сердечник от школьного универсального трансформатора. При замкнутом сердечнике примерная индуктивность катушки равна: между зажимами А и Б - 3 Гн, между Б и В - 10 Гн, между А и В -25 Гн. На дроссельную катушку можно подавать напряжение от выпрямителя до 200 - 250 В.

на схемах обозначается

Электронный осциллограф ЭО-6М

Электронный осциллограф ЭО-6М и его применение. Основная часть электронного осциллографа: электронно-лучевая трубка. Все остальные узлы прибора в той или иной мере обслуживают её. Существуют осциллографы с электростатическим или с магнитным отклонением луча (кинескопы). Подключение к исследуемой установке осциллографа с электростатическим отклонением луча не нарушает режима ее работы, т.к. сопротивление отклоняющей системы (импеданс) в этом случае очень велико. Поэтому все демонстрационные, лабораторные (и школьные в том числе) осциллографы принадлежат к этому типу.

130

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Осциллограф с электронно-лучевой трубкой, имеющей электростатическое отклонение луча, представляет собой прибор, реагирующий на напряжения, приложенные к его отклоняющим системам. Если изучают зависимость между двумя напряжениями, снятыми с какихлибо участков цепи, то их можно непосредственно подводить к осциллографу. Если изучают не электрические величины, то, пользуясь датчиками (пьезоэлементами, фотоумножителями и т.д.), этот случай сводят к предыдущему. Если же исследуется ток, текущий через некоторый прибор, то его пропускают через активное сопротивление и на осциллограф подают напряжение, снятое с этого сопротивления; осциллограмма показывает зависимость силы тока от некоторого аргумента (времени, напряжения и т.д.). Рассмотрим кратко устройство электронно-лучевой трубки. На рисунке 3.20 дана ее блок-схема. Трубка содержит катод косвенного накала - К, модулирующий электрод - М, управляющий яркостью (интенсивностью) электронного луча, первый и второй аноды -А1 и А2, горизонтально и вертикально отклоняющие системы - Х и У. На дно баллона нанесен слой люминофора, светящегося под действием электронного пучка.

Рис. 3.20. Питание трубки осуществляется от маломощного высоковольтного выпрямителя на несколько тысяч вольт и делителя напряжения, с которого потенциалы подводят к отдельным электродам. На модулирующий электрод подают потенциал, отрицательный относительно потенциала катода. Поэтому он сжимает электронный пучок и регулирует его интенсивность.

131

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 3.21

132

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Фокусировку луча обеспечивают надлежащими величинами положительных потенциалов, поданных на первый и второй аноды. Здесь же увеличивается и скорость электронов. Управление яркостью и фокусировкой луча осуществляется потенциометрами - П1 и П2 делителя напряжения, ручки управления которых выведены на переднюю панель осциллографа - “яркость” и “фокус”: смотри схему передней панели осциллографа (рис. 3.21). Ниже по обе стороны экрана трубки расположены регуляторы: “ось X” и “ось У”, с помощью которых изменяют потенциал на отклоняющих системах Х и У. Меняя его величину, можно светящееся пятно привести в центр экрана. Внизу панели помещены: слева - клеммы вертикального, справа - горизонтального входов осциллографа. Нижние клеммы обоих входов соединены между собой и с корпусом (заземлены). Внизу расположен и тумблер сети. Исследуемое напряжение подводят к клеммам вертикального входа. На горизонтальный вход подают напряжение в том случае, когда изучают “безвременную” осциллограмму - зависимость одного напряжения от другого (например, при изучении вольтамперных характеристик). Если величина исследуемого напряжения чрезмерно велика, то с помощью ступенчатого делителя ее можно уменьшить в отношении 1:10:100, при этом регуляторы усиления обоих входов позволяют получить нужный размер изображения. При получении “безвременных” осциллограмм переключатель диапазонов частоты должен стоять в положении выключено. Очень часто приходится рассматривать зависимость изучаемого напряжения от времени. Тогда на горизонтально отклоняющие пластины подается пилообразное напряжение (растущее пропорционально времени, а затем быстро спадающее до нуля) от имеющегося в осциллографе генератора развертки. Частота пилообразного напряжения при этом должна либо совпадать с частотой исследуемого процесса, либо быть ей кратной. Этого достигают, действуя переключателем диапазонов развертки и регулятором, плавно меняющим частоту развертки в данном диапазоне. Когда нужная частота достигнута, прекращается движение осциллограммы по экрану. Чтобы получить вполне устойчивое изображение, используют синхронизацию (согласование частот) генератора развертки изучаемым, сетевым или вспомогательным напряжением. Соответственно этому переключатель синхронизации ставят в положение “внутренняя”, “от сети” или “внешняя” синхронизация.

133

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

На модулятор яркости луча во время спада пилообразного напряжения подается отрицательный импульс, запирающий луч. Благодаря этому на экране не виден след луча, возвращающегося к начальному положению и осложняющего картину осциллограммы. На задней панели осциллографа расположен под крышкой щиток, на котором имеются гнезда, непосредственно связанные с вертикально и горизонтально отклоняющими пластинами. Там же находятся выключатели, позволяющие включать или выключать усилители обеих отклоняющих систем. При пользовании осциллографом не следует оставлять пятно на одном месте экрана, ибо слой люминофора при этом портится. При подготовке демонстрации желательно пользоваться меньшей яркостью луча, что значительно увеличивает срок службы электроннолучевой трубки. Для исследования кратковременных одиночных процессов применяются осциллографы со ждущей разверткой. Генератор развертки срабатывает в момент подачи сигнала. Для определения продолжительности процесса специальный генератор впечатывает в осциллограмму метки времени в виде ярких точек или черточек и темных промежутков между ними. Продолжительность времени между двумя точками определяется по положению рукоятки времени. Порядок работы с осциллографом. 1. Установить прибор так, чтобы прямые солнечные лучи не падали на экран осциллографа. У осциллографа ЭО-6М имеется специальный выдвижной цилиндр, позволяющий защищать экран от излишнего света. 2. Проверить, установлен ли переключатель напряжения сети на 220 В. Подключить прибор к сети, включить тумблер “Сеть” в положение “Вкл.”, при этом загорается сигнальная лампочка (см. рис. 3.21). 3. Через 1-2 минуты, когда прогреются лампы прибора, на экране появится зеленая точка или линия. Ручкой, снабженной надписью “яркость”, отрегулировать яркость так, чтобы пятно только появилось на экране, оно не должно быть сильно ярким, но должно быть хорошо видным. 4. Ручкой, которая имеет надпись “Фокус”, добиться четкого изображения пятна на экране.

134

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

5. Поставить светящуюся точку в центр экрана вращением ручек “Ось X” и “Ось У”. Другие органы управления, расположенные на передней панели осциллографа ЭО-6М, используются в зависимости от рода работы, выполняемой с помощью осциллографа. 6. Тумблер “Метки” включает отсчет времени, которое устанавливается ручкой “Диапазоны развертки” следующих значений: “250 мкс, 25 мкс, 5 мкс и 2,5 мкс”. В нашей работе тумблер оставить в положении - “выключено”. 7. С помощью переключателя с надписями “Диапазоны развертки” и “Частота плавно” можно регулировать частоту развертки. Необходимо помнить, что длительность ждущей развертки указана для крайнего правого положения ручки “Частота плавно”. Вращая эту ручку влево можно увеличить длительность развертки, однако, вращать ее на большой угол не рекомендуется, т.к. при значительном повороте влево начинает срабатывать непрерывная развертка, что проявляется в появлении дополнительной черты в основании импульса. При пользовании непрерывной разверткой (смотри переключатель “Гориз. отклонение”) переключатель частоты развертки определяет только диапазон частот. Точная регулировка частоты развертки производится ручкой “Частота плавно” при одновременном наблюдении за экраном. При этом добиваются неподвижности изображения на экране. При непрерывной развертке ручка “Частота плавно” меняет собственную частоту развертки при вращении от левого крайнего до правого положения. Таким образом, непрерывную развертку можно установить на любую частоту в пределах от 2 Гц до 200 кГц. Если длительность исследуемого импульса совершенно неизвестна, следует поставить вначале переключатель диапазонов на один из средних диапазонов (например, на 20 - 200 Гц или 200 Гц - 2 кГц), а затем подбирать наиболее удобный для рассмотрения диапазон. 8. В большинстве случаев наиболее удобно синхронизировать развертку исследуемым сигналом. Для этого переключатель синхронизации (надпись “Синхронизация”) надо поставить в положение “внутр”. Если исследуемый сигнал недостаточен по амплитуде или непригоден по форме для синхронизации, то следует источник внешнего синхронизирующего напряжения, синхронного с исследуемым

135

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

напряжением, соединить с клеммой “внеш. синхр.” и поставить переключатель синхронизации в положение “внешн.” Если необходимо синхронизировать непрерывную развертку напряжением, имеющим частоту сети, необходимо переключатель поставить в положение “от сети”. При помощи ручки с надписью “синхр. гориз. усил.” подбирается величина синхронизирующего напряжения. 9. Максимальное напряжение, которое можно подать на вход прибора, - 400 В амплитудного значения. Если величина исследуемого напряжения ниже 400 вольт амплитудного значения, но точно не известна, надо поставить переключатель с надписью “Ослабление” в положение 1:100, а ручку “вертик. усиление” поставить в такое положение, чтобы изображение на экране трубки имело высоту 20 -25 мм. Если в правом крайнем положении этой ручки все же не удается получить такое изображение, то следует переключатель “Ослабление” поставить в положение 1:10 или 1:1 и в этом положении работать с прибором. 10. При работе в режиме “Ждущая развертка” (см. переключатель “Гориз. отклонение”) если на экране не появляется изображение, надо ручку “Синхр. гориз. усил.” вращать вправо до появления устойчивого изображения. Если изображение все же не появляется, надо тумблер “Запуск” поставить в другое положение. 11. При работе в режиме “Непрерывная развертка” (см. надпись к ручке “Гориз. отклонение”) с синхронизацией исследуемым сигналом стабильности изображения добиваются выбором диапазона развертки с помощью ручки “Частота плавно”. Сделать изображение полностью неподвижным можно с помощью ручки “Синхр. гориз. усил.” 12. Если в качестве горизонтально - отклоняющего напряжения желательно не пилообразное напряжение от внутреннего генератора развертки, а какое-либо другое, то надо поставить переключатель “Гориз. отклонение” в положение “Усилит.” и развертывающее напряжение подать на клеммы “Вход гориз. усил.”. Ручкой “Синхр. гориз. усил.” можно регулировать его амплитуду. На вход усилителя вертикального отклонения (клеммы “Вход верт. усил.” или “У”) подается исследуемое напряжение. Таким образом, зная частоту развертывающего напряжения, можно по фигурам на экране определить частоту исследуемого напряжения (фигуры Лиссажу).

136

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

13. На задней стенке осциллографа находится под крышкой панель, на которой имеются гнезда, непосредственно связанные с вертикально и горизонтально отклоняющими пластинами. Там же находятся тумблеры, позволяющие включать или выключать усилители обеих отклоняющих систем. В нашей работе нужно отключить усилитель напряжения “У” и подать регулируемое напряжение от лабораторного трансформатора (ЛАТР) непосредственно на отклоняющие пластины трубки через гнезда “У”. 14. Окончив работу, прибор отключить от сети и отсоеденить все провода. Осциллограф закрыть крышкой.

Электронагревательные приборы обозначение на схемах

1. Электроплитка лабораторная (ПЛ-300) с открытой спиралью. Это малогабаритный нагревательный прибор, предназначенный для физических кабинетов и лабораторий. Мощность плитки 300 Вт. Основными частями плитки являются: керамический диск (диаметром 96 мм), в открытых пазах которого уложена нагревательная спираль; металлический корпус; пластмассовая подставка с двумя ручками; шнур с вилкой для подключения плитки к сети. Правила пользования. 1. Включать в сеть с напряжением, указанным на приборе. 2. Не заливать спираль нагреваемой жидкостью. 3. Следить, чтобы нагреваемая спираль лежала ниже верхней плоскости керамики и не соприкасалась с установленным на плитку предметом. 2. Плитка электрическая лабораторная (ПЭЛ) - учебная. Эта электрическая плитка предназначена для нагревания различных веществ при проведении лабораторных работ по физике.

137

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Нагреватель электрической плитки представляет собой закрытый металлическим кожухом керамический диск, в пазах которого уложена нагревательная спираль. Напряжение питания 220 В переменного тока частотой 50 Гц, потребляемая мощность 300 Вт±15 Вт. Плитка после 30 минут разогрева обеспечивает нагревание 250 куб. см. воды в конической колбе емкостью 250 куб. см. с начальной температурой 200С до температуры кипения за 20 минут. Правила пользования. 1. Плитка должна подключаться к питающей сети через щиток, снабженный устройством защитного отключения. 2. Не допускается включение плитки в сеть с не соответствующим напряжением. 3. Использовать для нагревания воды только химическую посуду, которая должна быть сухой. 4. Предохранять плитку от ударов и механических повреждений. 3. Нагреватель для колб учебный (НКУ). Нагреватель предназначен для нагревания различных жидкостей в колбах при проведении лабораторных работ. Напряжение питания нагревателя 220 В частотой 50 Гц потребляемая мощность (300±30) Вт с промежуточными ступенями (150±15) Вт и (75±7,5) Вт. Прибор выполнен в виде пластмассового корпуса, в котором установлен нагревательный элемент. Нагревательный элемент представляет собой керамику с воронкообразным углублением. Сверху керамика закрыта алюминиевым экраном по форме углубления. В пазах керамики уложены две нагревательные спирали, закрепленные шамотной обмазкой. Переключение нагревателя на требуемую мощность производится поворотом ручки переключателя со стрелкой. Совмещение стрелки ручки с обозначением ступеней мощности на корпусе соответствует: “0” - нагреватель выключен, 1 ступень - 75 Вт, 2 ступень 150 Вт, 3 ступень - 300 Вт. Правила пользования. 1. Не допускать включения нагревателя в сеть с напряжением больше 220 В. 2. Не допускать нагрева решетки корпуса до температуры выше

138

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

950С. 3. Не допускать разбрызгивания воды во время кипения. 4. Выполнять правила, изложенные выше при работе с другими нагревателями. Литература к 3 главе: 1. Галанин Д.Д. и др. Физический эксперимент в школе, т.3, М., Учпедгиз, 1954, гл. I. 2. Кравцов Ю.А., Мансуров А.Н., Лабораторный практикум по общей физике, М. “Просвещение”, 1985. 3. Дулин В.Н., Электронные приборы, М., “Энергия”, 1977.

139

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Оглавление Введение ............................................................................................ 3 Глава 1. Источники питания электрических цепей ........................ 5 1. Гальванические элементы. Аккумуляторы. .................. 5 Элемент Вольта ........................................................... 5 Элемент Даниеля (Мейдингера) ................................. 6 Элемент Грене .............................................................. 8 Элементы Лекланше ................................................... 8 Элемент Вестона ........................................................ 10 Кислотные аккумуляторы ........................................ 11 Щелочные аккумуляторы ......................................... 14 2. Выпрямители ................................................................. 16 Выпрямитель ВС 4-12 ................................................ 16 Выпрямитель ВС - 24М ............................................. 19 Выпрямитель ВУП - 2 ............................................... 22 Выпрямитель ВУ - 4 ................................................... 25 Источник питания «Практикум» УХЛ4 (ИПП) ..... 26 Источник питания для практикума ИЭПП - 2 ........ 27 Источник питания демонстрационный ИПД-1 ....... 30 3. Трансформаторы ........................................................... 33 Трансформатор универсальный (школьный) ......... 33 Регулятор напряжения РНШ (ЛАТР) ................. 35 4. Литература к 1 главе .................................................... 38 Глава 2. Электроизмерительные приборы ................................... 39 Введение ............................................................................ 39 1. Чувствительность и цена деления прибора ................. 40 2. Классификация приборов по принципу действия ....... 41 Приборы магнитоэлектрической системы .............. 41 Приборы электромагнитной системы ...................... 43 Приборы электродинамической системы ................ 45 Приборы электростатической системы ................... 47 3. Амперметры, вольтметры и гальванометры ............... 49 Многопредельные приборы ...................................... 50 Оценка погрешностей электрических измерений ..... 51 Последовательность работы с любым прибором ...... 53 Электронные цифровые измерительные приборы ..... 53 4. Амперметры, миллиамперметры и микроамперметры магнитоэлектрической системы ....... 55

140

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Амперметры, миллиамперметры и микроамперметры типа М-109/1 .............................. 55 Миллиамперметры типа М 45М, М 45МОМЗ, М 45МУЗ .............................. 57 Микроамперметры М 95 и М 95Т ............................ 59 Амперметры, миллиамперметры и микроамперметры типа М 252 ................................. 61 Амперметры типа М 104 и М 104/1 .......................... 62 5. Вольтметры и милливольтметры магнитоэлектрической системы ....................................... 63 Вольтметры и милливольтметры типа М 109/1 ....... 63 Вольтметры и милливольтметры типа М 45М ........ 65 Вольтметры и милливольтметры типа М 252 .......... 66 6. Прочие электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы ....................................... 67 Миллиамперметр лабораторный с нулем посередине (школьный) ........................... 67 Амперметр и вольтметр с гальванометрами демонстрационные АГ и ВП (учебные) .................... 69 Устройство и принцип работы баллистического гальванометра ............................. 71 7. Условия хранения и эксплуатации приборов магнитоэлектрической системы ....................................... 73 8. Амперметры и миллиамперметры электромагнитной системы .............................................. 75 Амперметры и миллиамперметры типа Э 59 ............ 75 Амперметры типа Э 514 и миллиамперметры Э 513 ........................................... 77 Амперметры типа Э 537-542 и миллиамперметры типа Э 535-536 ........................... 78 Амперметры и миллиамперметры типа АСТ (астатические) .......................................... 80 Амперметры и миллиамперметры типа Э 381 .......... 81 9. Вольтметры и милливольтметры электромагнитной системы .............................................. 82 Вольтметры типа Э 59 ............................................... 82 Вольтметры типа Э 515 ............................................. 83 Вольтметры типаА Э 543-546 .................................. 85 Вольтметры типа АСТВ (астатические) .................. 88

141

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Вольтметры типа Э 381 ............................................... 89 10. Условия хранения и эксплуатации приборов электромагнитной системы .............................................. 90 11. Приборы электродинамической системы ................. 91 Ваттметры типа Д 539 ............................................... 91 12. Приборы электростатической системы ..................... 93 Вольтметр типа С 50 ................................................. 93 13. Приборы вибрационной системы .............................. 95 Гальванометр вибрационный типа М 501 ............... 95 14. Кобминированные и электронные измерительные приборы ................................................... 98 Авометр АВО-63 (Ампервольтомметр) .................... 98 Микроамперметр Ф 195 .......................................... 101 Электроизмерительный прибор комбинированный цифровой Щ4313 ..................... 103 15. Литература ко 2 главе .............................................. 107 Глава 3. Вспомогательные электрические приборы ................. 108 1. Реостаты со скользящим контактом или ползунковые роликовые (РПР) ............................... 108 2. Магазин сопротивлений демонстрационный МСД .... 110 3. Магазин сопротивлений штепсельный (школьный) ... 112 4. Магазин сопротивлений со штепсельным переключающим устройством типа Р 14 ....................... 113 5. Магазин сопротивлений рычажный шестидекадный Р 33 ....................................................... 115 6. Потенциометр постоянного тока типа ПП ............... 117 7. Мост постоянного тока типа МО-56 ......................... 121 8. Магазин ёмкостей типа МЕ 3 .................................... 124 9. Штепсельный магазин ёмкостей типа П324 ............. 128 10. Катушка дроссельная .............................................. 128 11. Электронный осциллограф ЭО-6М ......................... 130 12. Электронагревательные приборы (электроплитка ПЛ-300, ПЭЛ, нагреватель колб) ...... 137 Литература к 3 главе ...................................................... 139

142

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Николай Николаевич Васильев

Лабораторный практикум по курсу электричества и магнетизма Сборник 2 - описание приборов

Издательская лицензия ЛР №020029 от 16.10.1996 года. Подписано в печать 19.12.2000 г. Формат 60х90/16. Объем издания в усл.печ.л. 9. Тираж . Заказ № Псковский государственный педагогический институт им.С.М.Кирова, 180760, г. Псков, пл. Ленина, 2. Редакционно-издательский отдел ПГПИ им. С.М.Кирова, 180760, г. Псков, ул. Советская, 21, телефон 2-86-18.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com