Книга: Электричество и магнетизм

δ

ΔR, Ом

ε

6. Соберите цепь по схеме рис. 2 и найдите сопротивление R_x ґ каждого из двух предложенных вам резисторов.

7. Определите значение измеряемого сопротивления R_x по фор­муле (6).

8. Рассчитайте абсолютные ΔR_x и системати­ческие относительные погрешности δ по формулам (7) и (8).

9. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:

№	I, A	U, B	Rx ґ, Ом	Rx , Ом	Δ Rx , Ом	δ	ΔR, Ом	ε

10. Выберите, какая из схем даёт минимальную систематическую погрешность измерения δ для каждого из данных сопротивлений

11. По классу точности вольтметра и амперметра вычислите абсолютную ΔR и относительную ε ошибки, обусловленные неточностями измерительных приборов, используемых в работе. От­носительная погрешность

, (11)

где Δ U и ΔI - абсолютные погрешности, вычисленные по форму­ле (10), а U и I - измеренные значения напряжения и тока. Из формулы (11) найдите абсолютную ошибку Δ R = ε∙R_x

12. Запишите окончательное значение сопротивления резисторов в виде:

R= R_x ±ΔR.

Контрольные вопросы

1. Как классифицируются электроизмерительные приборы по назначению и принципу действия?

2. Каков принцип работы приборов магнитоэлектрической, электромагнитной системы и цифровых приборов?

3. Расшифруйте условные обозначения, наносимые на приборы.

4. Как рассчитать по классу точности прибора абсолютную и относительную погрешности измерений?

5. Как определить цену деления шкалы прибора?

6. Правила расчета шунтов и добавочных сопротивлений.

7. Расскажите о методе измерения сопротивления резисторов с помощью амперметра и вольтметра путем использования двух возможных схем.

8. Какие еще методы измерения сопротивления вы знаете, в чем их преимущества и недостатки?

9. Как рассчитать ошибки, вносимые схемой в результаты измерения, и как выбрать оптимальную схему, по которой следует производить измерение данного сопротивления?

Литература, рекомендуемая к лабораторной работе:

1. Рублев Ю.В., Куценко А.Н., Кортнев А.В. Практикум по электричеству. – М.: Высшая школа, 1971.

2. Кортнев А.В., Рублев Ю.В., Куценко А.Н.. Практикум по физике. – М.: Высшая школа, 1965.

3. Справочник по электро-измерительным приборам. Под ред. К.К. Илюнина-Л.: Энергоатомиздат, 1983г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА

Цель работы:

Ознакомиться с устройством и работой электрон­ного осциллографа и некоторыми его применениями.

Идея эксперимента

Электронный осциллограф предназначен для исследования перио­ дических и импульсных электрических процессов. С помощью осциллографа можно измерять напряжение, наблюдать изменение фазы ко­лебаний, сравнивать частоты и амплитуды различных переменных на­пряжений. Кроме того, осциллограф при применении соответствующих преобразователей позволяет исследовать и неэлектрические процес­сы, например, измерять малые промежутки времени, кратковременные давления и т.д.

Достоинствами электронного осциллографа являются его высокая чувствительность и беэынерционность действия, что позволяет ис­пользовать его в исследовании быстропротекающих процессов.

Теоретическая часть

Блок-схема электронного осциллографа приведена на рис. I. Основными узлами осциллографа являются: электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), генератор

развёртки, усилители исследуемого сигнала по вертикали У и горизонтали X, синхронизирующее устройство, де­литель напряжения, блок питания, который включает в себя ряд устройств для обеспечения энергией ЭЛТ, генератора развертки, усилителей.

Электронно-лучевая трубка (рис.2) внешне напоминает стеклянную колбу,из которой выкачан воздух до давления порядка 10^-6 мм. рт. ст. Внутрь трубки впаяны электроды: нить накала 1, катод 2, цилиндр 3, являющийся управляющим электродом, первый и второй аноды 4 и 5 и две пары взаимно-перпендикулярных отклоняющий пластин 6 и 7

Электроны, вылетевшие из катода 2 под разными углами к его поверхности, попадают в электрическое поле управляющего электрода 3. Этот электрод имеет форму цилиндра и обладает положительным потенциалом. Под действием сил электрического поля поток электронов сжимается и направляется в отверстие цилиндра. Так формируется электронный пучок. Интенсив­ность пучка и, следовательно, яркость светящегося пятна на экра­не можно регулировать изменением потенциала цилиндра с помощью потенциометра R₁ , ручка которого имеет маркировку ЯРКОСТЬ.

После управлявшего электрода электронный поток попадает в электрическое поле первого анода 4, представляющего собой, как и управляющий электрод, цилиндр, ось которого совпадает с осью ЭЛТ. Поперёк его оси расположено несколько перегородок - диафрагм с отверстием в центре. На первый анод подаётся положительное отно­сительно катода напряжение порядка нескольких сот вольт. Это по­ле ускоряет электроны в пучке и благодаря своей конфигурации сжимает электронный пучок. Изменяя напряжение на первом аноде, можно фокусировать пучок электронов, поэтому ручка потенциометра Р₃ имеет маркировку ФОКУС. Второй анод 5 представляет собой ко­роткий цилиндр с отверстием в центре. Его располагают непосред­ственно за первым анодом и подают на него более высокое (1-5 кВ) положительное напряжение, в результате чего электроны получают ускорение. Система электродов: катод - управляющий электрод - первый анод - второй анод, образует так называемую электронную пушку.

Выйдя из второго анода, электронный луч проходит между двумя парами металлических пластин 6 и 7. Если к любой паре пластин приложить разность потенциалов, то электронный луч будет откло­няться в вертикальном или горизонтальном направлении. Под дей­ствием положительного напряжения U_x след электронного луча сме­щается на величину x в горизонтальном направлении, а под дей­ствием напряжения U_y - на величину y в вертикальном направле­нии. Величины

(1)

называются чувствительностями трубки к напряжению соответственно в направлениях осей X и У. Чувствительность к напряжению показы­вает величину отклонения электронного луча на экране (в мм) при разности потенциалов на пластинах в I В. При постоянном анодном напряжении величины j_x и j_y для данной ЭЛТ постоянны.

Генератор развёртки один из основных узлов осциллографа. Если на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ подать исследуе­мое переменное напряжение, то электронный луч начнёт колебаться в вертикальном направлении и оставит на экране трубки светящуюся вертикальную линию.

Для получения на экране трубки действительной формы исследуе­мого напряжения U_y =f(t) , т.е. временных осциллограмм, нужно на горизонтально отклоняющие пластины одновременно с исследуемым, подать напряжение, пропорциональное времени U_x =kt.