Измерение электрических и магнитных величин.

⇐ ПредыдущаяСтр 21 из 54Следующая ⇒

Измерения играют большую роль в жизни человека. Благодаря измерениям люди избавились от многих неправильных выводов и заключений, которые были сделаны ранее на основании наблюдений за явлениями природы: так, было установлено, что неподвижные звезды в действительности смещаются относительно друг друга, что географический и магнитный полюсы не совпадают, что Земля не есть шар и т. д. Измерения и измерительные приборы дополняют наши органы чувств и позволяют нам воспринимать невидимый свет, познавать и оценивать электрические и магнитные поля. Можно привести еще много примеров, показывающих значение измерений в точных науках, в познании окружающей нас природы.

С помощью измерений осуществляется связь формул теории с экспериментом.

Что касается роли измерений в технике, то достаточно напомнить, что основной современный технический принцип — взаимозаменяемость деталей — неосуществим без широко развитой и технически совершенной измерительной базы. Все вопросы, связанные с качеством продукции, экономичностью производства, борьбой с браком и т. д., также в конечном счете определяются измерениями.

Из всех видов измерений электрические измерения имеют особое значение, так как электрические и магнитные величины, как правило, непосредственно не воспринимаются органами чувств человека. Поэтому обнаружение электрических и магнитных величин, количественное определение их, а также изучение электрических и магнитных явлений возможно только при помощи средств измерения электрических и магнитных величин.

Посредством магнитных измерений решается весьма широкий круг
научных и прикладных задач, к которым можно отнести: исследование
свойств магнитных материалов; исследование всевозможных электромагнитных механизмов и приборов для выявления распределения магнитных потоков и МДС; испытание постоянных магнитов; измерение
магнитных полей постоянных магнитов и электромагнитов; контроль качества магнитных материалов и изделий из них; определение физических свойств материалов по их магнитным характеристикам (магнитная
дефектоскопия); изучение магнитного поля Земли и других планет; разведка полезных ископаемых; изучение структуры сильных магнитных
полей, создаваемых различными установками; исследование слабых
магнитных полей космического пространства и полей биологических
объектов и т. д.

Измерительная техника является важнейшим фактором научного и технического прогресса практически во всех областях народного хозяйства.

Измерительная информация широко используется для регулирования и автоматического управления различными объектами и технологическими процессами.

Интенсивное развитие средств электронной техники значительно расширило возможности электроизмерительной техники.

Одно из современных направлений электроизмерительной техники, базирующееся на достижениях электроники, — создание цифровых измерительных приборов. Измерительную информацию можно представить в непрерывной и дискретной форме в виде непрерывных или дискретных сигналов.

Новые горизонты открыло перед электроизмерительной техникой появление ЭВМ, использующих новейшие достижения электронной техники..

Говоря о роли и значении измерительной техники в научном и техническом прогрессе, нельзя забывать, что для успешного выполнения этих задач необходимо поддержание единства измерений, обеспечивающих требуемую точность и сопоставимость результатов измерений. Единством измерений называется такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности известны с заданной вероятностью.

Развитие электроизмерительной техники весьма эффективно способствует углублению знаний, новым открытиям и всестороннему прогрессу во всех отраслях науки и техники.

1. Основные понятия

В данной главе мы ознакомимся с основными понятиями и определениями.

Измерения являются одним из основных способов познания природы, служат предпосылкой и составной частью исследований и открытий.

Измерения – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Физическая величина – это свойство, общее в качественном отношении для множества объектов и индивидуальное в количественном отношении для каждого из них.

Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом.

Различают 2 метода измерения:

метод непосредственной оценки;
метод сравнения с мерой.

Метод непосредственной оценки – метод измерения, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерения. Отсчетное устройство показывающего средства заранее проградуировано в единицах измеряемой физической величины. Метод прост, но точность его невысока.

Метод сравнения с мерой – метод измерения, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерения напряжения постоянного тока на компенсаторе сравнением с известной ЭДС нормального элемента. Этот метод по сравнению с методом непосредственной оценки более точен, но несколько сложен.

Средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течении известного интервала времени.

Все единицы измерения, используемые в электротехнике, могут быть выведены из четырех основных. Для того чтобы число основных единиц было минимальным, были выбраны три единицы, применяемые в механике: метр (м), килограмм (кг) и секунда (с) и добавлена к ним четвертая основная единица из электротехники – единица силы электрического тока ампер (А).

Из этих четырех основных единиц могут быть образованы все другие электрические единицы.

С 1946 г. ампер определяют следующим образом: это сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным тонким проводникам (проволокам), расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызывает между этими проводниками силу взаимодействия, равную 2*10 Н на 1 м длины.

Единица электрической мощности – ватт – получается прямым приравниванием единице механической мощности:

1 Вт =1 = 1 ₍₁₎

Вольт, единица электрического напряжения, связана с ампером через электрическую мощность:

Р=UI, (2)

1Вт=1В 1А. (3)

Ом – единица электрического сопротивления, определяется согласно закону Ома по силе тока и напряжению:

R = _{, (4)}

1Ом = _{. (5)}

Все другие электрические единицы измерения также являются производными. Обзор электрических величин и единицы их измерения представлены в таблице 1.3

Таблица 1.3 - Электрические величины и их единицы измерения

Величина	Обозначение в формулах	Наименование единицы	Символ	Равнозначные выражения
Сила тока	I, i	Ампер	А	−
Мощность	Р	Ватт	Вт
апряжение	U, u	Вольт	В	−
Сопротивление	R	Ом	Ом
Энергия, работа	W	Джоуль	Дж	1Дж= 1Вт 1с=1Н 1м
Емкость	С	Фарада	Ф	=
Индуктивность	L	Генри	Гн

Магнитные измерения относятся к области измерительной техники, занимающейся измерением магнитных величин для определения характеристик магнитных полей, веществ и материалов.

Несмотря на разнообразие задач, решаемых с помощью магнитных измерений, определяются в основном несколько магнитных величин: магнитный поток Ф, магнитная индукция В, напряженность магнитного поля H, намагниченность J, магнитный момент М_м.

Одной из основных характеристик магнитного поля является вектор магнитной индукции В, который может быть определен по силе F, с которой поле действует на заряд q, перемещающийся в поле со скоростью v:

F = q[vB]. (6)

Единицей магнитной индукции в международной системе СИ является тесла (Тл).

Поток вектора магнитной индукции B через поверхность s называют магнитным потоком

Ф =∫ B ds. (7)

Единица магнитного потока в системе СИ — вебер (Вб). Единица напряженности магнитного ноля в системе СИ — ампер на метр (А/м).

Векторы В и Н связаны между собой в вакууме и воздухе соотношением

В = μ ₀Н, (8)

где μ ₀= 4π 10^-7 - магнитная постоянная, Гн/м.

Для среды с магнитной проницаемостью μ r связь между В и Н имеет вид

В = μ r μ ₀Н. (9)

УРОК № 31

⇐ Предыдущая 16 17 18 19 202122 23 24 25 Следующая ⇒