С. Д. Варламов А. Р. Зильберман
жүктеу/скачать 1,21 Mb. Pdf көрінісі
|
experiment
| Часть 2
«Чёрный ящик» ( 11—1—2002 ) Измерения на переменном токе. Приборы и оборудование : «чёрный ящик» с двумя вы- водами, содержащий внутри сложную схему из ровно двух элементов, генератор звуковых частот, миллиамперметр пе- ременного тока (5 и 50 мА), резистор 440 Ом (это точное значение!), конденсатор известной ёмкости (? мкФ, точное значение указывалось каждому школьнику отдельно), прово- да, миллиметровая бумага. Задание : определите содержимое «чёрного ящика» и схе- му соединения элементов, измерьте параметры элементов, помещённых в «чёрный ящик», оцените погрешность полу- ченных результатов. Пожалуйста, постарайтесь сохранить в исправности вы- данное оборудование! (В «чёрном ящике» находились параллельно соединённые резистор и конденсатор.) Решение . Поскольку в условии имеется предупреждение о сохранении в исправности выданного оборудования, скорее всего, так предупреждают, что не следует подключать мил- лиамперметр непосредственно к входу генератора, когда на выходе большое напряжение. Попробуем уменьшить напря- жение до минимума и подключим-таки миллиамперметр к ге- нератору. Прибор сразу показывает много и при малейшем увеличении напряжения генератора «зашкаливает» — наши подозрения подтвердились! Следовательно, миллиамперметр можно включать только последовательно с каким-либо (кста- ти, одним единственным) резистором. Сначала, как обычно, убедимся в том, что генератор до- статочно «хорош», то есть его выходное сопротивление доста- точно мало и напряжение на выходе генератора не зависит от частоты. Для этого из миллиамперметра и внешнего резисто- ра соорудим плохонький вольтметр. При последовательном включении этих элементов внутреннее сопротивление такого вольтметра имеет порядок 440 Ом. Подключим такой вольт- метр к выходу генератора и пройдёмся по всему диапазону частот, на которых генератор может работать. Амплитуда напряжения всюду одинакова — хорошо. Экспериментальные задачи физических олимпиад 135 Теперь подключим к выходу генератора и вольтметр, и «чёрный ящик» (параллельно). Оказывается, на высоких ча- стотах амплитуда напряжения, которую показывает вольт- метр, падает. Это говорит о том, что на высоких частотах импеданс ящика становится по модулю меньше внутреннего сопротивления генератора, то есть к выводам «чёрного ящи- ка» подключён конденсатор. Соединим теперь вольтметр, «чёрный ящик» и генератор последовательно. На низких частотах показание вольтметра примерно в два раза меньше, чем при непосредственном подключении к выходу генератора. Это говорит о том, что в «чёрном ящике» имеется резистор, тоже подключённый к выводам «чёрного ящика», причём сопротивление это- го резистора примерно равно 440 Ом. На частоте около 2 кГц показание вольтметра уменьшилось примерно в 0,7 раз в сравнении со значением на низких частотах. Следователь- но, величина ёмкости конденсатора может быть вычислена из соотношения w CR = 1. Измерение параметров «чёрного ящика» ( 11—1—2004 ) Задание : в спичечной коробке находится сложная схема из четырёх элементов (там могут быть резисторы, катушки, конденсаторы) — между точками 0 и 1 включены ровно два элемента, между точками 0 и 2 — тоже ровно два элемента. Точки 1 и 2 непосредственно друг с другом не соединены. Нужно определить схему включения элементов и измерить их электрические параметры. Оборудование : генератор низкочастотных гармонических колебаний, универсальный измерительный прибор (АВОметр школьный, он в нашем случае только АВ-метр, сопротивле- ний он не измеряет — нет внутренней батарейки), резистор сопротивлением 1,3 кОм (его сопротивление можно считать точным), провода. Учтите, что измерительные приборы (гене- ратор, АВ-метр) вовсе не идеальны. А вот входящие в состав «чёрного ящика» элементы можно считать при этих измере- ниях идеальными. жүктеу/скачать 1,21 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|