III. Приборы физического практикума

Ампервольтметр (авометр АВО–63) — прибор, служащий для измерения:

силы постоянного тока с пределами 0-0,2 мА,

0-0,5 мА, 0-5 мА, 0-50 мА, 0-500 мА:

силы переменного тока с пределами 0-0,5 мА, 0-5 мА, 0-50 мА, 0-500 мА;

напряжения постоянного тока с пределами 0-2 В, 0-10 В, 0-50 В, 0-200 В, 0-500 В:

сопротивления с пределами 2000 Ом при умножении числа делений на 1; 20 000 Ом при умножении числа делений на 10; 200 000 Ом при умножении числа делений на 100; 2 МОм при ум­ножении числа делений на 1000.

На лицевой стороне прибора укреплен микроамперметр М2003-1, имеющий три шкалы: верхняя служит для отсчета сопро­тивлений, средняя – для напряжения и силы переменного тока, нижняя – для силы тока и напряжения постоянного тока. Под шкалами нанесены три ряда цифр, обеспечивающие удобство от­счета по разным шкалам при разных пределах измерений силы тока и напряжения. На лицевой стороне имеется также панель с гнезда­ми и две ручки: одна – для переключения вида работ, другая – для установки стрелки прибора на нуль при измерении сопротивления. Панель с гнездами разбита на три группы. Слева два ряда гнезд служат для измерения напряжений, справа – для силы тока, внизу – для сопротивления.

С тыльной стороны в корпусе имеется отделение, где уста­навливаются гальванические элементы источника питания цепи авометра; его закрывают крышкой, которую закрепляют винтами.

Авометр снабжен соединительными гибкими проводами. Ка­ждый провод имеет на концах штекеры с изолирующими ручками. Короткий штекер вставляют в одно из гнезд лицевой панели, а на длинный двухступенчатый штекер надевают зажим типа «кроко­дил», служащий для подключения авометра к электрической цепи. Провода хранят в гнезде, смонтированном в крышке прибора.

Измерение авометром силы тока. Для измерения авометром силы тока переключатель устанавливают в положение «Ω». Ко­роткий штекер одного провода вставляют в центральное гнездо «Общ». Короткий штекер второго провода вставляют в одно из гнезд первого справа ряда «мА–» в зависимости от предела измере­ний, т.е. в одно из гнезд 0,2; 0,5; 5; 50; 500. Если экспериментатор не знает порядка измеряемой величины, то для большей гарантии следует взять заведомо больший предел измерения.

Провод, соединенный с гнездом «Общ», подключают к элек­трической цепи так, чтобы он соединялся с отрицательным полю­сом источника тока.

Отсчет выполняют по нижней шкале, предварительно устано­вив цену деления, соответствующую выбранному пределу измере­ний. Для предела с цифрой «5» удобно руководствоваться верхним рядом цифр,а с цифрой «2» – нижним.

При измерении силы переменного тока переключатель уста­навливают в положение «~». Короткий штекер одного провода вставляют в гнездо «Общ», а короткий штекер другого – в одно из гнезд второго справа ряда «~мА» в соответствии с пределом изме­рений.

Свободные концы провода применяют для включения прибо­ра в цепь. Отсчет выполняют по средней шкале, руководствуясь средним рядом цифр.

Измерение авометром напряжения. При измерении на­пряжения постоянного тока переключатель устанавливают в поло­жение «Ω». Короткий штекер одного провода вставляют в цен­тральное гнездо «Общ», а второго – в одно нз гнезд левого край­него ряда с обозначением «-V» с учетом предела измерений.

Свободными концами проводов подключают авометр к точ­кам цепи, между которыми измеряют напряжение. Для соблюдения полярности провод, идущий от гнезда «Общ», соединяют с отрица­тельным полюсом источника. Отсчет производят по нижней шкале, руководствуясь оцифрованным рядом, соответствующим выбранно­му пределу измерений.

Для измерения напряжения переменного тока переключатель устанавливают в положение «~». Короткий штекер одного соедини­тельного провода вставляют в гнездо «Общ», а другого – в одно из гнезд с обозначением «~V» с учетом предела измерений.

Свободными концами проводов подключают прибор к точкам цепи, между которыми необходимо измерить напряжение. Отсчет выполняют по средней шкале, предварительно установив цену де­ления по выбранному пределу измерений.

Измерение сопротивления. Измерение сопротивлений вы­полняют только в обесточенных цепях. Переключатель устанавли­вают в положение «Ω».

Короткий штекер одного провода устанавливают в гнездо «Общ» в ряде сопротивлений. Короткий штекер второго провода устанавливают в одно из гнезд ряда сопротивлений с учетом воз­можного значения измеряемой величины.

Свободные концы проводов соединяют накоротко (на малый промежуток времени) и вращением ручки переменного резистора устанавливают стрелку прибора на нуль шкалы сопротивлений, т.е. верхней шкалы.

Концы проводов подключают к концам измеряемого резисто­ра или другого прибора, сопротивление которого определяют. От­счет выполняют по верхней шкале. Значение сопротивления чис­ленно равно показаниям прибора, умноженным на множитель 1; 10; 100; 1000 в зависимости от того, где установлен штекер.

При пользовании авометром следует помнить, что прибор очень чувствителен и может выйти из строя при перегрузках, по­этому запрещается включать авометр в цепь с напряжением и силой тока, превышающими допустимые пределы.

Авометр не применяют в демонстрационных целях. Основное его назначение – применение в работах физического практикума. Однако его широко используют для проверки демонстрационных приборов, при подготовке демонстрационных установок, для про­верки напряжений на аккумуляторах и т.д.

Выпрямитель селеновый ВС-24 М предназначен для по­лучения регулируемого напряжения переменного тока от 0 до 30 В и постоянного (пульсирующего) от 0 до 24 В, максимально допус­тимая сила тока 10 А.

На лицевой панели выпрямителя смонтированы выключатель, сигнальная лампочка, регулятор напряжения, зажимы постоянного и переменного тока, вольтметр со шкалой на 50 В и амперметр со шкалой на 10 А для измерения напряжения и силы постоянного то­ка. Выпрямитель питается от сети переменного тока 220 или 127 В.

Выпрямитель ВС-4-12 дает возможность получить посто­янный ток до 3 А при напряжении от 4 до 12 В. На лицевой панели выпрямителя смонтирован выключатель, сигнальная лампочка, пе­реключатель напряжения (4; 6; 8; 10; 12 В) и зажимы. Выпрямитель работает от сети переменного тока 220 или 127 В

Выпрямитель ВС-4-12 может быть применен как для демон­страционных опытов, так и в работах физического практикума.

Выпрямитель универсальный ВУП-2 предназначен для обеспечения питанием демонстрационных установок в опытах по электричеству.

Прибор позволяет получить на выходных зажимах: выпрям­ленное напряжение 350 В при максимальной силе тока 220 мА; по­стоянное отфильтрованное напряжение 250 В при максимальной нагрузке 50 мА; регулируемое напряжением от 0 до 250 В постоян­ного тока до 50 мА; регулируемое напряжение от 0 до +100 В и от 0 до –100 В постоянного тока до 10 мА; напряжение 6,3 В перемен­ного тока до 3 А.

На лицевой панели смонтированы выключатель, сигнальная лампочка, ручка регулируемого напряжения, зажимы для всех вы­ходных напряжений и октальная панель. Последняя служит для подключения питания к генератору сантиметровых волн. ВУП-2 ра­ботает от сети переменного тока напряжением 220 или 127 В. (Конструкция универсального выпрямителя ВУП-1 отличается от ВУП-2 только внешним видом.)

Правила пользования выпрямителями ВУП-2 и ВУП-1 сводятся к следующему:

— к выпрямителю можно подключать только такие потребите­ли, которые рассчитаны на выходную мощность выпрямителя: зна­чение силы тока нагрузки не должно превышать предельно допус­тимого;

— при замене запрещается ставить предохранитель, рассчи­танный на силу тока, превышающую допустимое по инструкции значение.

VI. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Лабораторная работа №1

ИЗУЧЕНИЕ РАВНОУСКОРЕННОГО ДВИЖЕНИЯ

Оборудование: прибор для демонстрации законов механики (ПДЗМ), электронный счетчик-секундомер, масштабная линейка.

Выполнение работы

Описание установки:

1. Прибор ПДЗМ состоит из следующих основных частей % направляющего монорельса, кареток, динамометра, узла сброса давления, пусковых магнитов, грузов (50 г.), соединительных про­водов, флажков и ступенчатой подставки.

Направляющий монорельс (монорельс представляет собой по­лую алюминиевую трубу прямоугольного сечения), жестко соединен с опорной рамой при помощи двух направляющих винтов.

В верхней поверхности монорельса имеются отверстия диа­метром 0,8 мм равномерно расположенные друг от друга и предна­значенные для создания равномерно распределенного по длине мо­норельса избыточного давления. Таким образом, монорельс являет­ся направляющим для движения кареток и камерой, создающей воздушную подушку под ними на всем пути движения.

На левый конец монорельса с помощью хомута крепится ре­зиновая трубка, предназначенная для соединения монорельса с нагнетательным аппаратом воздуходувкой. На правый конец кре­пится узел сброса давления, выполняющий функцию воздушной за­слонки. На обоих концах монорельса закреплены пусковые магниты, предназначенные для притягивания и отпускания (запуска) под­вижных кареток.

Быструю установку прибора (направляющего монорельса) на постоянные утлы наклона 1˚ и 3˚ обеспечивает ступенчатая подстав­ка.

2. Для установки счетчика-секундомера в необходимом режи­ме клавишу ИЗМ ВЫД поставить в положение ИЗМ, а клавишу Т – в положение Т. Нажать кнопку СТОП. Обнулить прибор, нажав кнопку СБРОС. Далее, нажимая последовательно кнопку ПУСК, СТОП, убедиться в работоспособности секундомера при управле­нии от датчиков.

Датчик, подсоединенный к гнезду разъема Д1, запускает се­кундомер, а датчик, подсоединенный к гнезду разъема Д2, останав­ливает секундомер. В этом режиме возможно также перекрестное управление-запуск от кнопки ПУСК, а остановки от датчика Д2 или запуск от датчика Д1, а остановки от кнопки СТОП.

Опыт 1. Проверка закона путей. Установить монорельс ПДЗМ так., чтобы он имел минимальный наклон, при котором ка­ретка еще перемешалась. Включить воздуходувку и с помощью электронного счетчика-секундомера зафиксировать временной ин-тервал t, за который каретка проходит расстояние между фотодат­чиками s. Повторить опыт для различных расстояний между фото­датчиками. Результаты занести в таблицу:

Повторить опыты для других углов наклона монорельса к го­ризонту.

Сделать вывод.

Опыт 2. Измерение расстояний, пройденных грузом в за­данные интервалы времени, при равноускоренном движении.

В этом опыте используется машина Атвуда с установленным с левой стороны электромагнитным пускателем, узлом блока и груза­ми на леске. Электромагнитный пускатель подключается через од­нополюсный переключатель к гнездам ЭМ счетчика-секундомера. На штативе закрепляется фотоэлектрический датчик, который подключается к гнезду разъема Д2 счетчика–секундомера. Машина Ат­вуда устанавливается на демонстрационном столе и выверяется в

вертикальном положении таким образом, чтобы леска с грузом при движении свободно перемещалась в зазоре между якорем и сердеч­ником электромагнитного пускателя. Грузы уравновешивают.

Счетчик–секундомер включается в сеть и устанавливается в режим таймера. В этом режиме клавишу ИЗМ и ВЫД ставят в по­ложение ВЫД, а клавишу Т – в положение Т.

Разрывают цепь электромагнитного пускателя однополюсным переключателем. Нижней кромкой подводят правый груз, перегру­женный относительно левого, к нулевой отметке шкалы и, замыкая цепь, фиксируют его в исходной позиции. Далее нажимают последо­вательно кнопки ПУСК, СБРОС. На этом подготовка к опыту за­канчивается.

Опыт начинается с выбора временного интервала. Для этого нажимается соответствующая клавиша, например 1,0 с. Далее пере­секают луч фотоэлектрического датчика, при этом одновременно начинается отсчет времени и обесточивается электромагнитный пускатель, удерживающий груз. Правый груз с перегрузком начина­ет равноускоренно движение вниз. По истечении выбранного ин­тервала времени t = 1,0 с. на электромагнитный пускатель автома­тически подается напряжение и груз останавливается на отметке H₁.

Опыт повторяют с интервалами времени t = 2,0; 4,0 с и отме­чают пройденные пути H₂H₃.

Найти отношение путей и квадратов времени:

H₁:H₂:H₃ = .

Сделать вывод.

Дата добавления: 2014-11-07