№39 Зертханалыќ жўмыс



жүктеу/скачать 0,55 Mb.
Дата13.12.2021
өлшемі0,55 Mb.
#125784
Байланысты:
39 Зертханалық айгерим
Robert Louis Stevenson аякоз


№ 39 Зертханалық жұмыс

«Уитстон көпірінің көмегімен кедергіні өлшеу»
Жұмыстың мақсаты: Тізбектегі белгісіз кедергіні Уитсон көпірі әдісімен анықтау.

Құрылғы схемасы (нобайы):

1-сурет.


Қажетті құралдар: ток көзі БП (-4В), реостат – R1 , реохорд – R2 , гальванометр – G, кедергілер жиынтығы – R3, өлшенетін кедергілер – Rx1, Rx2.

Орындау тәртібі:

1. Схеманы қарастыру (1-сурет).

2. Rx1 кедергі схемасы «a-b» тармағына қосу схемасын құрау.

3. R1 реостат жылжытқышын «min» жағдайына келтіру.

4. R3 кедергілер жиынтығын тізбекке R=10000 Ом мәнін беру

5. Ток көзіне қосу.

6. R1 реостаттың жылжытқышымен тізбекке кернеу беру (жылжытқышты потенциометрдің ортасына келтіру).

7. Реохордтың жылжытқышы арқылы гальванометр тілін «0»-ге келтіру.

8. Реостата жылжытқышын «max»-ге келтіріп кернеуді ұлғайту.

9. Егер гальванометрдің тілі «0»-ден ауытқыса, оны R2 реохорд қозғалтқышымен қозғалту арқылы қайта қалпына келтіру керек.

10. Кестеге l1 және l2 мәндерін жазу керек. Мұндағы l2= l – l1 , l=100 см.





R3, Ом

l1 , см

l2 , см

Rx , Ом

Ом

ΔRx, Ом

± ΔRx , Ом


Rx1 , Ом

10·103

50

50

10000

10281

672

10281±672

20·103

66

34

10303

30·103

74

26

10540


Rx2 , Ом

10·103

48

52

10833

8965

7894

8965±7894

20·103

65

35

10769

30·103

85

15

5294

Тізбектей қосу

10·103

32

68

21250

21255

1018

21255±1018

20·103

48

52

21667

30·103

59

41

20847

Параллель қосу

10·103

65

35

5385

5090

651

5090±651


20·103

80

20

5000

30·103

86

14

4884










































11. Белгісіз кедергіні мына формуламен есептеу: .

12. Кедергілер жинағына 20 кОм, 30 кОм.мәндерін беріп, 3-11 пункттерін қарау.

13. Rx2 кедергісі схемасына «a-b» тармағын қосып тағы да 3-12 пункттерін жасау.

14. Rx1 және Rx2 кедергісі схемасына «a-b» тармағы тізбектей қосылған схема құру (2-сурет) және 3-12 пункттерін жасау.

2-сурет.
Алынған(тәжірибе) мәнін Rx теориялық мәнмен салыстырғанда Rx=Rx1+Rx2, бірдей немесе өте аз мәнге ауытқуы тиіс.

15. Rx1 және Rx2 кедергісі схемасына «a-b» тармағы параллель қосылған схема құру

3-сурет


және 3-12 пункттерін жасау. Алынған Rx (тәжірибе) мәнін формуласымен есептеген теориялық мәнмен салыстырғанда бірдей немесе өте аз мәнге ауытқуы тиіс.

16. Схеманы ағыту.

17. орташа арифметикалық мәні мына формула бойынша анықталады:

18. ΔRx сенім интервалы , мына формула бойынша анықталады:



,

Мұндағы n – әрбір жағдай үшін өлшеу саны n=3.



tp,n –Стьюдент коэффициенті.

  1. 1-кестені толтыр.


Бақылау сұрақтары:

  1. Тұрақты электр тоғы. Тоқ жүру шарты, параметрлері.

Электр тоғы. Егер өткізгіште электр өрісін туғызатын болсақ, онда зарядтар реттелген қозғалыста болады.Оның оң зарядтары өріске бағыттас та, теріс зарядтар оған қарама –қарсы қозғалады. Сөйтіп, Электр тоғы деп электірлік зарядтардың бағытталған(ретті) қозғалысын айтамыз. Электр тоғы тоқ күші деп аталатын шамамен сипатталады. Тоқ күші- уақыт бірлігі ішінде берілген өткізгіштің көлденен қимасынан өтетін зарядтар шамасы:

Бұл өрнек тоқтың лездік мәнін сипаттайды. Егер тоқтың күші мен бағыты уақыт өтуіне сәйкес өзгермейтін болса, онда мұндай тоқ тұрақты тоқ деп атайды:



Мұндағы q- өткізгіштің көлденең қимасы арқылы t уақыт ішінде өтетін электр заряды. Тоқ күші ампермен өлшенеді. Электр тоғы өзі өткен бет бойынша біркелкі таралмауы да мүмкін. Электр тоғы сан жағынан тоқ тығыздығы деген шамамен сипатталады. Сонымен тоқ тығыздығы деп өткізгіштің бірлік көлде- нең қимасынан өтетін тоқ күшін айтамыз:



Тоқ тығыздығы –векторлық шама.Енді тоқ күшін және оның тығыздығын өткіз- гіштегі зарядтардың реттелген қозғалысының жылдамдығы арқылы өрнектейік. Егер өткізгіштегі заряд тасушылар саны n және оның әрқайсысының заряды е болса, онда бірлік dt уақыт ішінде S көлденең қима арқылы зарядтар шамасы



Ал өткізгіштегі тоқ тығыздығы

Егер тоқ кез келген S тұйық контур арқылы өтсе, онда оны векторлық ағын ретінде қарастырамыз, сонда:

Тоқтың жүру шарты. Дене ішінде электр өрісі болғандықтан тоқ жүреді.



  1. Өткізгіш кедергісі.

Тұрақты температурада (Т=const) өткізгіштің ұштарындағы кернеудің тоқ шамасына қатынасы әр уақытта тұрақты болады. . Мұндағы R шамасы өткізгіштің кедергісі деп аталады. Осы формула арқылы кедергінің өлшем бірлігін тағайындауға болады. Кедергінің бірлігі үшін кернеу 1В өткізгіштегі тоқ 1А болатын өткізгіштің кедергісі алынады. Оны Ом деп атайды 1Ом = 1В/1А.

  1. Металдардағы электр өткізгішінің классикалық электрондық теориясы.

Өткізгіштің кедергісіне кері шама өткізгіштік деп аталады.

Металдар мен электролиттер үшін Ом заңы кең түрде орындалады. Ом табиғаттары мен мөлшерлері әр түрлі көптеген өткізгіштерді зерттей отырып, біртекті цилиндр тәрізді басқа өткізгіштердің кедергісі оның ұзындығына тура пропорционал да ,ал көлденен қимасына кері пропорционал болатындығын көрсетеді.





- электр кедергісі. -өткізгіш ұзындығы, S-өткізгіштің келденен қимасы.

Осыдан металдағы электр өткізгіштіктің классикалық электрондық теориясы былай болады.






  1. Классикалық электрондық теория бойынша Ом заңының дифференциалды түрін қорытып шығар.

Тоқ жүріп тұрған цилиндр тәрізді өткізгіштің екі көлденең қимасының ара қашықтығы d болсын. Сонда өткізгіш бөлігінің ұштарындағы потенциалдар айырымы . Тізбек бөлігі үшін Ом заңы :



- өткізгіштің меншікті келергісі -өткізгіш ұзындығы, S-өткізгіштің келденен қимасы.

Электр өрісінің кернеулігі болса , онда потенциалдар айырымы

Олай болса , Ом заңы:

Тоқтың тығыздығы екенін ескерсек және меншікті электр өтімділігі десек, онда соңғы өрнек мына түрде болады:



Осы формула тоқ тығыздығы үшін Ом заңының дифференциалдық түрі болып есептеледі.



  1. Өткізгіштің кедергісінің оның тегіне және өлшемдеріне тәуелділігі.

Кедергі - өткізгіштің негізгі электрлік сипаттамасы болып табылады. Өткізгіштің кедергісі оның пішініне, тегіне және температураға тәуелді.

Өлшем бірлігі  .

Өткізгіштің кедергісіне кері шама өткізгіштік деп аталады.

Өткізгіш біртекті болса кедергі келесі формуламен анықталады: 



,

мұндағы:  - өткізгіштің меншікті кедергісі,  -көлденең қимасының ауданы,     - ұзындығы.



Егер орта біртекті болмаса, онда кедергі келесі формуламен анықталады: 

.


  1. Ом заңының интегралды түрі.



  1. Ом заңының қолдану шегі.

Жалпы жағдайда І мен U арасындағы тәуелділік – сызықты емес, бірақ кернеудің белгілі бір аралығында оны сызықтық деп есептеп, Ом заңын қолдануға болады; ал металдар мен олардың құймалары үшін бұл аралық іс жүзінде шектеусіз. (1) түрдегі Ом заңы ток көздері жоқ тізбек бөлігі үшін орынды. Тізбекте ток көздері (аккумуляторлар, генераторлар, т.б.) болған жағдайда Ом заңы мына түрде жазылады: rІ=U+ε, (2) мұндағы – қарастырылып отырған тізбек бөлігіне қосылған барлық ток көздерінің қорытқы электр қозғаушы күші. Тұйықталған тізбек үшін Ом заңы былай жазылады: rmІ=ε, (3) мұндағы толық кедергі (rm) сыртқы кедергі (r) мен ЭІК көзінің ішкі кедергісінің rі қосындысына тең: rm=r+rі . О. з-ның дифференциалды түрі өткізгіштің әрбір нүктесіндегі ток тығыздығын (j) электр өрісінің толық кернеулігімен байланыстырады: rj=Е+Еб немесе j=G(Е+Еб), (4) Бұл жерде r – өткізгіш материалының меншікті кедергісі, ал G=1/r – оның менш. электр өткізгіштігі, Е – потенциалды электр өрісінің, Еб – бөгде ток көздері тудыратын электр өрісінің кернеуліктері.



  1. Тармақталған тізбек үшін Кирхгофтың I, II-ережелерін дәлелдеу.

∑Ii=∑Ii Кирхгофтың І ережесі.

∑εi=∑Ui Кирхгофтың ІІ ережесі.





Токтардың үзіліссіздік заңы: түйінге кіріп жатқан ток күштерінің қосындысы түйіннен шығып жатқан ток күштерінің қосындысына тең:

∑Ii=∑Ii Кирхгофтың І ережесі.

А түйінінде: I1=I3+I5

С түйінінде: I1=I2+I4

М түйінінде: I3=I4+I6

∑εi=∑Ui Кирхгофтың ІІ ережесі.

Кез келген тұйықталған контурда кедергілердегі кернеудің түсулерінің қосындысы осы контурдағы ЭҚК-тердің қосындысына тең болады.

ВСКМОАВ контуры үшін:

ε1- ε2+ ε3=I1r1+I1R1+I2r2+I6R3+I3r3

СDЕМС контуры үшін:

ε 4+ ε2=I4r4-I6R3-I2r2


  1. Өткізгіштерді тізбектеп қосу және параллель қосу кезіндегі жалпы кедергілерді, кернеуді және тоқты анықтау.

Өткізгіштерді параллель жалғау:

Өткізгіштерді параллель жалғау дегеніміз мынау:

Бұнда екі өткізгіш бөлек-бөлек боп желіге қосылып тұр. Электрлік кернеу екі өткізгіште бірдей:



U = U1 = U2

Ал тоқ күштері қосылады:



I = I1 + I2

Ом заңына сәйкес:

R = U/I

Бұдан:


R = U/(I1 + I2)

Теңдіктің оң жағындағы бөлшектің алымын және бөлімің U-ге бөлейік:



R = U/U/(I1 + I2)/U

R = 1/(I1 + I2)/U

R = 1/(I1/U+ I2/U)

Өткізгіштердегі электрлік кернеу бірдей:

U = U1 = U2

Осыдан:


I1/U = I1/U1 = 1/R1

I2/U = I2/U2 = 1/R2

Осы теңдіктерді жоғарыдағы формулаға қоямыз:



R = 1/(1/R1+ 1/R2)

Немесе:

1/R = 1/R2 + 1/R2

Бұл формула параллель қосылған n өткізгіш үшін де орынды:



1/R = 1/R2 + 1/R2 +...+1/Rn

Сонымен өткізгіштерді параллель жалғағандағы толық кедергі мына формуламен аңықталады:



1/R = 1/R2 + 1/R2 +...+1/Rn

Өткізгіштерді тізбектей жалғау:

Өткізгіштерді тізбектей жалғау дегеніміз осы:

Бұнда электр өткізгіштердің ұштары бір-біріне жалғанған. Электр тоғының күші бірдей:



I = I1 =I2

Ал электр кернеулері қосылады:



U = U1 + U1

Соңғы теңдіктің екі жағын электр тоғына бөлеміз:



U/I = U1/I + U2/I

Ом заңына сәйкес:



R = U1/I + U2/I

Электр тоғы бірдей болғандықтан:



I = I1 =I2

R = U1/I + U2/I = U1/I1 + U2/I2

R = R1 + R2

Бұл формула тізбектей қосылған n өткізгіш үшін де орынды:



R = R1 + R2 +...+ Rn

Яғни өткізгіштерді тізбектей жалғағандағы жүйенің толық кедергісі мына формуламен аңықталады:



R = R1 + R2 +...+ Rn


  1. Уинстон тұйық тізбегін пайдаланып белгісіз кедергіні анықтау әдісі.

Тұрақты тоқ көпірімен (Уитсон көпірі) кедергіні өлшеу белгілі кедергісі мен белгісіз кедергісін салыстыру әдісіне негізделген көпірдің схемасы 2- суретте келтірілген , , , төрт резисторлары тұйықталған контур құрайды. Контурдың бір диагоналына BC гальванометр G- қосады, ал екіншісіне АД тұрақты тоқ көзі қосылған. Еркімізше алынған кедергілер көзінде гольванометрден тоқ өтеді. Бірақ және кедергілерін ВС диагональдарына тоқ болмайтындай етіп таңдап алуға болады. Бұл жағдайларда В және С нүктелеріндегі потенциалдар тең .

В және С нүктелерінің арасында потенциалдар айырымы жоқ болғандықтан, Р резистордағы тоқ тоғына тең, ал - дегі тоқ тоғына тең және



, (8)

немесе Ом заңы бойынша



.

Бұдан . (9) Көпір тармақтарындағы кедергілер бір-біріне пропорционал болғанда, гальванометр арқылы өтетін тоқ нөлге тең. -ті табу үшін (9) қатынасын мына түрде жазуға болады:



. (10)

Сәйкесінше таңдап алынған үш резистордың көмегімен белгісіз төртіншісін анықтауға болады. Белгісіз кедергіні тізбекке Уитсон көпірінің бір тармағы ретінде қосады. Көпірдің екінші тармағы кедергілері болып табылады. (Қалыпты жағдайда кедергілер магазині). Екі жаққа шкалалы линейкаға керілген шек тәрізді реахордты қосады, оның бойымен контактісі бар қозғалғыш тетік жүреді (3-сурет). Реахордтың кедергілері және қызметін қозғалғыш тетіктің екі жағында орналасқан кесінділері атқарады. Осындай жылжымалы контактілер үшін кедергісіне қатынасын өлшеуді жеңілдетеді, себебі оны (3-суреттегі) қатынасымен алмастыруға болады. формуласы бойынша тұрақты болса, кедергі өткізгішінің ұзындығына пропорционал екенін көруге болады. Онда (10) формуланы былай жазуға болады



. (11)

2-сурет 3-сурет



Реахордтың қозғалмалы тетігін жылжыта отырып, гальванометрді нөлге қоямыз, белгісіз кедергіні (10) формула бойынша анықтайды. Өлшеулер және оны есептеуді жұмыстың тапсырмасына жүргізеді



жүктеу/скачать 0,55 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:



©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз
    Басты бет