Определение сопротивления гальванометра методом шунтирования

 

Цель работы: определение сопротивления гальванометра.

Приборы и принадлежности: гальванометр, источник тока, магазин

сопротивлений, набор шунтов, ключи.

 

Метод шунтирования

Шунтирование амперметра или гальванометра производится в том случае, когда необходимо расширить диапазон применимость прибора и измерить силу тока, превышающую предельное значение прибора.

Шунтом называется сопротивление, подключенное параллельно к клеммам прибора. На рис. 1 изображена схема шунтирования амперметра.

 

I_A - предельное значение силы тока через амперметр; R_A - внутреннее сопротивление амперметра; R_ш - сопротивление шунта; I_ш – ток через шунт; I - общий ток в цепи.

Применяя первый закон Кирхгофа к узлу С, получим:

 

I=I_A+I_ш.

Так как амперметр и шунт соединены параллельно, напряжение на их клеммах одинаково:

 

U_A=U_ш

U_A=I_AR_A

U_ш=I_шR_ш.

Таким образом, зная внутреннее сопротивление амперметра, можно рассчитать сопротивление шунта.

Для определения сопротивления гальванометра методом шунтирования собирают схему, состоящую из источника постоянного тока ε, гальванометра Г, шунта R_ш магазина сопротивлений R и двух ключей К₁, К₂, изображенную на рис. 2.

Замыкают ключ К₁.Оставляя ключ К₂ разомкнутым. Применяют второй закон Кирхгофа к полученному контуру, пренебрегая внутренним сопротивлением источника тока и сопротивлением ключа.

 

(1)

 

 

Так как в этом случае I = I_r, то ε = I_ГR + I_ГR_Г или

ε = I_Г(R+R_Г) (2)

 

Если теперь посредством ключа К₂ подключить к гальванометру шунт, то ток через гальванометр уменьшится.

Уменьшая сопротивление магазина сопротивлений R, можно добиться прежнего значения силы тока через гальванометр, то есть вернуть стрелку гальванометра в первоначальное положение. Обозначим новое полученное сопротивление магазина через R₁ и применим второй закон Кирхгофа к контуру, не содержащему шунт

 

ε = I_ГR_Г + I₁R₁ (3)

 

Применим первый закон Кирхгофа к узлу А

I₁ = I_Г + I_ш (4)

Сравним уравнения (3) и (2). Правые части можно приравнять, так как равны левые, предварительно заменив I₁ по формуле (4):

 

I_Г (R + R _Г) = I_Г R _Г +( I_Г + I_ш) R₁. (5)

 

Поскольку U_Г = U_ш, то получим:

I_ш = I_Г R _Г / R_ш

Подставим значение I_ш в уравнение (5):

I_Г (R + R _Г) = I_Г R _Г+( I_Г + I_Г R _Г / R_ш) R₁

I_Г R+ I_Г R _Г = I_Г R ₁ +I_Г R₁ + I_Г R₁R _Г / R_ш

I_Г R- I_Г R _Г = I_Г R _Г R₁/ R_ш

Расчетная формула: R _Г = R_ш (R- R₁) / R₁ (6)

Порядок выполнения работы

 

1. Собрать схему по рис. 2.

2. Установить на магазине сопротивлений R сопротивление порядка 13-60 кОм, замкнуть ключ К₁ и записать показания гальванометра.

3. Установить сопротивление шунта по заданию преподавателя и замкнуть ключ К₂.

4. С помощью магазина сопротивлений добиться, чтобы стрелка гальванометра показала первоначальное значение. Записать новое показание магазина сопротивлений R₁.

5. По результатам работы заполнить таблицу:

 

№	R	Rш	R1	Rr

 

6. Рассчитать внутреннее сопротивление гальванометра по формуле:

 

R _Г = R_ш (R- R₁) / R₁

7. Найти относительную ошибку измерений и истинное значение R_г

 

 

Задачи

1. Миллиамперметр, имеющий сопротивление 0, 2 Ом, рассчитан на измерение силы тока до 100 мА. Каково должно быть сопротивление шунта, чтобы прибором можно было измерить силу тока до 5 А?

 

2. Цепь, имеющая сопротивление 100 Ом, питается от источника постоянного тока. Для измерения силы тока в цепь включили амперметр с внутренним сопротивлением R_А = 10 Ом. Какова была сила тока в цепи до включения амперметра, если амперметр показал 5 А?

 

3. На рисунке даны графики зависимостей: а) сопротивления проводника от напряжения на его концах; б) силы тока от напряжения; в) сопротивления от силы тока.

Объясните, что выражает каждый график.

4. Каким сопротивлением нужно зашунтировать гальванометр сопротивлением 10³Ом, чтобы уменьшить его чувствительность в 50 раз?

5. Миллиамперметр, имеющий сопротивление 0, 2 Ом, рассчитан на измерение силы тока до 0, 1 А. Каково должно быть сопротивление шунта, чтобы прибором можно было измерять силу тока до 5А?

 

Контрольные вопросы

1. Цель работы.

2. Метод шунтирования.

3. Вывод рабочей формулы.

4. Законы Кирхгофа и правила пользования этими законами.

5. Сколько контуров можно выделить на рис. 2 при замкнутом ключе К₂?

6. Примените второй закон Кирхгофа к каждому из замкнутых контуров схемы рис.2.

 

Литература

 

1. Савельев И. В. Курс общей физики. М.: Наука. Т.2, 1982. § 34.

2. Трофимова Т. И. Курс физики. М.: Высшая школа. 2002, § 98.

3. Бондарев Б. В., Калашников Н. П., Спирин Г. Г. Курс общей физики. М.: Высшая школа. 2003, кн. 2. § 4.2

Лабораторная работа № 2.5

 

Определение термического эквивалента электрической энергии

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. II – Предопределение, избрание и свобода воли
2. IХ.Определение рыночной стоимости затратным подходом
3. А.1 Определение условий выполнения проекта
4. Активные и реактивные сопротивления кабелей
5. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОРАЩИВАНИЯ СЕМЯН. Заполнение документов на анализ семян. определение жизнеспособности семян хвойных пород методом йодистого окрашивания
6. Анализ электрокардиограммы: определение интервалов, зубцов, положения электрической оси сердца в грудной клетке.
7. Атрофия: 1) определение и классификация 2) причины физиологической и патологической атрофии 3) морфология общей атрофии 4) виды и морфология местной атрофии 5) значение и исходы атрофии.
8. Библейское определение покаяния
9. Билет 10. Дать определение минерала. Расскажите о происхождении минералов.
10. БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ. ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ БУФЕРНЫХ И НЕБУФЕРНЫХ СИСТЕМ.ОПРЕДЕЛЕНИЕ БУФЕРНОЙ ЕМКОСТИ РАСТВОРА.ОПРЕДЕЛЕНИЕ рН ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ.
11. В заключении к работе, для которой определение технико-экономического эффекта невозможно, необходимо указывать народнохозяйственную, научную, социальную ценность результатов работы.
12. Визуальное определение оптимальных режимов тиснения для всех испытываемых покровных материалов.