ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ГРАДУИРОВАНИЕ ГАЛЬВАНОМЕТРА И РАЗЛИЧНЫЕ СХЕМЫЕГО ВКЛЮЧЕНИЯ.
Цель работы: ознакомиться с методами расширения диапазона измерений электроизмерительных приборов.
Приборы и принадлежности: гальванометр магнитоэлектрической системы, реостат, сопротивления, магазин сопротивлений.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.
Используя гальванометр для измерений в электрических цепях, необходимо знать его основные параметры:
I r- предельное значение тока, которое вызывает отклонение стрелки на всю шкалу, R r- внутреннее сопротивление гальванометра, U r- напряжение на клеммах гальванометра, которое вызовет ток I r.
На практике гальванометр приходится использовать для измерения токов и напряжений превышающих его паспортные значения I r и U r. Для расширения пределов измерений используются шунты и добавочные сопротивления. Предположим, что с помощью 
гальванометра с заданными значениями R r и I r нужно измерить
ток I > I r. Для этого параллельно R r необходимо включить сопротивление R ш (шунт) и отвести от гальванометра "лишний" ток I ш = I – I г
Сопротивление шунта можно рассчитать, используя правило Кирхгофа:
узел А: I - I r - I ш = 0.
контур: I r × R r - I ш × R ш = 0 (направление обхода по часовой стрелке).
Решая совместно эти уравнения, найдем
где n = 
Если n >>1, то единицей знаменателя можно пренебречь, тогда 
Тот же гальванометр можно использовать для измерения напряжения U, причем U > U Г. В этом случае необходимо последовательно гальванометру включить добавочное сопротивление R доб, на котором "погаситься" напряжение U - U Г.
По закону Ома U = I Г (R Г + R доб). Отсюда R доб = 
- Rr.
|
Как правило, выполняется условие >> R Г, тогда добавочное сопротивление вычисляется:
Rдоб 
В результате включения в цепь Rш и Rдоб изменится цена деления (и чувствительность) гальванометра. Поэтому необходимо провести градуировку прибора уже в качестве амперметра или вольтметра, т.е. сопоставить делениям шкалы гальванометра значения тока или напряжения, полученные в результате вычислений.
ИЗМЕРЕНИЕ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ.
А. РАСЧЕТ ШУНТА.
Рассчитать сопротивление шунта по формуле для тока I (задается преподавателем). Величины I r, R r указаны на стенде.
Шунт изготовить из проволоки, вычислив ее длину из формулы R ш = 
r 
(r и s -задаются). Из-за возможной ошибки при измерении толщины проволоки, расчетную длину увеличить на 15-20%. Окончательные размеры подобрать согласно пункту 4.
Собрать схему.
После проверки схемы преподавателем, включить питание и установить требуемую величину тока I. Изменяя длину шунта, установить стрелку гальванометра на последнем делении шкалы. Записать окончательную длину проволоки.
Отградуировать гальванометр. Для этого, уменьшая ток I с помощью реостата на 0,1 А, записать показания гальванометра. Изобразить на графике зависимость показаний гальванометра (N) от тока I, т.е. построить градировочные линии.
Таблица 1.
| Номер измерения | Ток эталонного амперметра, А | Отсчет по шкале гальванометра, N делений | Цена деления
 , А/дел.
|
| … |
6. По графику определить цену деления, как C = 
. В общем случае C = 
, т.е. цена деления есть производная от I по N, если I = f (N). В нашем случае ток есть линейная функция от числа делений, т.к. используется гальванометр магнитоэлектрической системы.
В. РАСЧЕТ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ.
Рассчитать дополнительное сопротивление R доп. для U (задается преподавателем) по формуле.
Собрать схему.
Используя результаты вычислений (п.1), на магазине сопротивления набрать R доб.
После проверки цепи преподавателем, включить питание, установить на вольтметре напряжение U и подобрать окончательно R доб, так, чтобы стрелка гальванометра отклонилась на всю шкалу. Записать окончательное значение R доб.
Отградуировать вольтметр. Для этого, уменьшая напряжение, записывать показания гальванометра в таблицу, аналогично табл. 1. Построить график зависимости N (U).
Таблица 2.
| Номер измерения | Ток эталонного вольтметра, В | Отсчет по шкале гальванометра, N делений | Цена деления
 , В/дел.
|
| … |