Описание экспериментальной установки
Установка содержит генератор сигналов специальной формы четырех различных видов. Один из вариантов сигнала выбирается с помощью переключателя и может быть подан на входы дифференцирующих или интегрирующих RC цепей с различными постоянными времени. Выбор варианта цепи производится с помощью специального переключателя. Форму и величину сигнала на входе и выходе выбранной цепи контролируют с помощью осциллографа. Целью работы является проверка зависимости качества дифференцирования и интегрирования и величины выходного сигнала от постоянной времени цепи.
Выполнение работы
Для каждого из указанных преподавателем вариантов сигнала генератора получить на экране осциллографа и зарисовать: входной и выходные сигналы для дифференцирующих и интегрирующих цепей с различной величиной постоянной времени (вычислить эти величины), а также изобразить «теоретический» вид сигнала при идеальном дифференцировании и интегрировании. На основании полученных данных сделать соответствующие выводы.
5. Контрольные вопросы
1. Правила Кирхгофа.
2. Дифференцирующие цепочки.
3. Интегрирующие цепочки.
4. Доказать, что имеет размерность времени.
5. Дифференцирование и интегрирование различных входных сигналов (синусоиды, пилообразных колебаний и др.)
РАБОТА № 7
ИЗУЧЕНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО МОСТА ПОСТОЯННОГО ТОКА
Мостовой метод
Наиболее точные измерения сопротивлений производят с применением различных мостовых схем. Рассмотрим схему моста Уитстона:
Рис.1.
Изменяя сопротивления R1 ¸ R4, можно добиться, чтобы ток IИ через индикатор И был равен нулю (в этом случае говорят, что мост находится в состоянии баланса, или сбалансирован). Очевидно, что ток индикатора равен нулю при равенстве потенциалов точек А и В. Для этого должны быть попарно равны падения напряжений на резисторах R1 и R3 , R2 и R4 , т.е., по закону Ома I1R1 = I3R3 и I2R2 = I4R4. Согласно первому правилу Кирхгофа для точки А: I2 +IИ = I1, для точки В: I3 + IИ = I4. При достижении баланса IИ = 0, и, следовательно, I1 = I2 , I3 = I4. Далее несложно получить выражение R1/R2 = R3/R4 или R1R4 = R2R3. Итак, условие баланса четырехплечего моста – равенство произведений сопротивлений противоположных плеч.
Для измерения неизвестного сопротивления RX его включают вместо одного из сопротивлений моста, и изменяя остальные три (образцовые) сопротивления, добиваются баланса моста. При достижении баланса, если RX включен вместо R1, то можно записать:
(1) |
В принципе 2 из 3 образцовых резисторов могут быть постоянного сопротивления. Из формулы (1) видно, что если сопротивления резисторов R3 и R4 постоянны и равны между собой, то равновесие моста наступит при RX = R2, то есть мостовая схема может содержать только один переменный проградуированный резистор R2. Для удобства работы и повышения точности измерений его обычно выполняют в виде нескольких переключаемых декад. Для расширения пределов измерений и упрощения расчетов отношение R4/R3 обычно изменяют специальным переключателем с шагом, кратным 10.
Индикаторы баланса
В качестве индикатора баланса обычно применяют гальванометр – особо чувствительный электромеханический измерительный прибор постоянного тока с двухсторонней шкалой – с нулем посередине шкалы. Чем выше чувствительность гальванометра, тем более точного баланса можно добиться. При этом погрешность показаний гальванометра не сказывается на точности измерения (нулевой метод измерения)- если баланс еще не достигнут, то сколько показывает гальванометр, значения не имеет, главное, что показания не равны нулю. Поэтому, в частности, гальванометрам даже не присваивается класс точности.
В процессе установления баланса ток через индикатор может превысить предельно допустимый (ток полного отклонения гальванометра может быть порядка 10-7 ампера). Поэтому нужно принимать специальные меры для защиты гальванометра от перегрузки. Одна из схем защиты приведена на рис. 2.
Рис. 2
При предварительной установке баланса параллельно гальванометру подключается сопротивление шунта RШ. Его подбирают таким, чтобы при любых значениях сопротивлений в данной схеме ток через индикатор не превысил предельно допустимый. После установки индикатора на ноль RШ отключают и снова добиваются баланса ручками точной регулировки.
Дата добавления: 2021-02-19; просмотров: 385;