1. Собрать электрическую цепь по схеме на рис.19.
2. Меняя автотрансформатором напряжение в намагничивающей катушке от 0 до 220 В, снять
зависимость напряжения U в измерительной катушке от силы тока i в намагничивающей
катушке. Получить не менее 10 - 15 пар значений.
3. Используя полученные значения, рассчитать Н, В, J и .
4. Построить графики зависимости В, J и m от Н.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Как можно выделить из группы образцов ферромагнетики?
2. Поясните ход зависимостей В, J и от Н.
3. Как исследуется доменная структура ферромагнетиков?
ЛИТЕРАТУРА: [2. § 51,53,55,59]
РАБОТА 9. МОСТОВЫЕ СХЕМЫДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЙ,
ЕМКОСТЕЙ И ИНДУКТИВНОСТЕЙ.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1. Собрать мост Уитстона (Витстона) и научиться измерять им сопротивление резисторов.
2. Собрать мост Сотти и научиться измерять им емкость конденсаторов.
3. Собрать мост Максвелла и научиться измерять им индуктивность катушек.
4. Проверить формулы для последовательного и параллельного соединения резисторов и
конденсаторов.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ.
Наиболее простой способ измерения сопротивлений с помощью амперметра и вольтметра основан на законе Ома (см.работу 6). Возможные варианты включения измерительных приборов показаны на рис.15, там же указаны возникающие погрешности измерений и
.
Для более точных измерений сопротивления применяют мостовые схемы, не требующие измерения токов и напряжений. Все виды таких схем представляют собой четырехплечный мост (рис.20). Участки АВ, ВС,СD и DА, образующие четырехугольник, называются плечами моста;
н.и.-нулевой индикатор; U - источник постоянного или переменного тока.
Пусть i , i
, i
, i
- cилы тока в плечах моста и I - ток через индикатор. Согласно второму правилу Кирхгофа для контуров АВDА и ВСDВ можно записать:
,
Изменяя сопротивления плеч
можно добиться, чтобы через индика-
тор не протекал ток I = 0. В этом
случае говорят, что мост сбаланси-
рован: ,
.
тогда из системы уравнений получим:
или
(40)
т.е. для сбалансированного моста произведения сопротивлений перекрестных плеч моста одинаковы.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Установка имеет вид стенда, на котором с помощью соединительных проводов собирают необходимую схему. В качестве индикатора используется осциллограф Н 3013.
Для измерения сопротивления собирают мост Уитстона. Питание моста осуществляется источником постоянного тока. В качестве используют магазин Р 33, сопротивление которого можно изменять в широких пределах. Проводами со штекерами подсоединяют магазин Р 33 и
исследуемый резистор к соответствующим клеммам стенда.
Погрешность измерения минимальна, когда подвижный контакт D находится на середине потенциометра. Поэтому, в начале балансировки контакт D устанавливают всегда посередине шкалы.
Балансировку моста начинают с подбора сопротивления магазина ,при котором ток индикатора равен нулю или минимален. Более точная балансировка моста достигается перемещением контакта D потенциометра ADC, общее сопротивление которого равно
.
Сопротивление пропорционально числу делений
шкалы потенциометра, а общее сопротивление пропорционально полному числу делений шкалы N.
Сопротивление исследуемого резистора согласно (40) рассчитывается по формуле:
(41)
Мост Сотти. Применяется для измерения емкостей.
Питание моста осуществляется переменным током частоты . В плечи моста АВ и ВС включают магазин емкостей
и исследуемый конденсатор
, соответственно.
В цепи переменного тока сопротивление участка, содержащего конденсатор, равно реактивному сопротивлению .
Балансировка моста Сотти проводится так же, как это было описано для моста Уитстона, т.е. сначала устанавливают контакт D потенциометра посередине шкалы, затем подбирают емкость магазина, при которой ток через индикатор равен нулю или минимален. Точная балансировка проводится потенциометром.
Расчет неизвестной емкости проводится по формуле, вытекающей из условия (41):
(42)
Мост Максвелла. Служит для измерения индуктивностей. В плечах АВ и ВС находятся катушки: эталонная и с неизвестной индуктивностью Lx, соответственно. В цепи переменного тока полное сопротивление катушки индуктивности складывается из активного ее сопротивления RL и реактивного сопротивления
:
(43)
Плечи АD и DС - потенциометр. Балансировка моста Максвелла проводится только потенциометром. Если мост сбалансирован, то:
С учетом (43) для расчета неизвестной индуктивности Lх получим формулу:
(44)
Активные сопротивления катушек Rэ и Rх могут быть измерены мостом Уитстона.