Ballisztikus galvanométer tervezése és kalibrálása
A készülékkel és a ballisztikus galvanométer kalibrálásával meg kell ismerkedni a "Laboratóriumi kézikönyv" ("Mérőműszerek" című fejezet).
A mágneses indukciós vektor fluxusainak mérése ballisztikus galvanométer segítségével, állandóját Vb / div-ben kell kifejezni.
Ebben az esetben a galvanométer egy zárt áramkörben van méretezve a 2. ábrán bemutatott séma szerint. 5.3. Amikor a kölcsönös indukciós referenciatekercs elsődleges tekercsében lévő áram iránya megváltozik, az indukciós vektor mágneses fluxusa a szekunder tekercseléshez kapcsolódik, az irányát az ellenkező irányba változtatja.
A szekunder tekercseléshez csatlakoztatott mágneses fluxus változása
# 916; # 968; = - # 968; - # 968; = -2 # 968;
Mivel a szekunder tekercseléshez kapcsolt indukciós vektor fluxusa a kölcsönös indukciós tekercs primer tekercsében lévő áramhoz kapcsolódik, # 916; # 968; = 2MI. az
ahol M a kölcsönös induktivitás.
A galvanométer áramkörébe áramló teljes energia egyenlő
ahol R a galvanométer ellenállása.
Ballisztikus hulladék # 945; a galvanométer méretaránya arányos a galvanométer tekercsen keresztül áramló mennyiséggel
A (5.4) és (5.5) képletek összehasonlításával megkapjuk
Ez a képlet lehetővé teszi a Cm ballisztikus galvanométer állandójának meghatározását a fluxus kapcsolódás változásából.
Tekintettel erre # 916; # 968; = -2MI. megkapjuk a végleges képletet az állandó ballisztikus galvanométer kiszámításához ebben a munkában
A Cm konstans ballisztikus galvanométer olyan mennyiség, amely számszerűen egyenlő a kalibráló tekercs szekunder tekercselésén keresztüli fluxus kapcsolódás változásával, amely a galvanométer "nyuszi" -ját egy skálaosztással eltéríti.
A kalibrálás és a további mérések során a galvanométert csak a ballisztikus galvanométer méretarányára vonatkozó "nyuszi" elutasításának meghatározására kell zárni.
Vizsgáljuk meg a mágneses mező indukciójának vektorát és a mágneses permeabilitást a vasban a mágneses tér erősségén.
Ehhez szükség van:
a) vizsgálja meg a készüléket, a ballisztikus galvanométer működésének elve és a kalibrálás módja zárt áramkörben;
b) a ballisztikus galvanométer mágneses fluxusegységekben történő skálázása;
c) vizsgálja meg a mágneses mező indukciós vektor függését a mágnesszelep áramán;
d) a görbe függőségi görbék B = f (H) és μ = f (H);
e) kiszámolja a B. H és μ mérési hibát a mágnesszelep áramának egy értékére.
A mágneses mező vasat az erősségű induktivitás vektorának függvényében tanulmányozó berendezés vázlata az 1. ábrán látható. 5.4.
Gyűjtse össze az áramkört a 2. ábrának megfelelően. 5.4.
A. Ballisztikus galvanométer osztályozása
P2 kapcsoló zárja be az áramforrás áramkörét a kalibrálótekercsbe. A galvanométer K2 nyitott állapotában kapcsolja be az áramkört
és állítsa be a munkahelyen feltüntetett kalibrálási áramot. A galvanométer áramkör bezárásával gyorsan változtassa meg a kalibrálótekercs áramának irányát a P1 kapcsolóval. figyelve a galvanométer egy skála elutasítását. A galvanométer elutasításának értéke # 945; 1 írja le és mérje meg az aktuális kalibrálási árammal még négy további # 945 hulladékot, minden alkalommal ügyeljen arra, hogy a galvanométer "nyuszija" nullázó osztással leálljon az áramváltás előtt. A szemétek öt értékéből keresse meg az átlagértéket az (5.7) képlet segítségével, keresse meg a Cm ballisztikus galvanométer állandóját. Az állandó Cm értéke minden kalibrációs áramnak ugyanolyan értékűnek kell lennie. Ezért, ha a kalibrálást a kalibrálási áram több értékén végezzük, akkor meg kell találni az állandó értéket
a jövőben.
B. A mágneses mező indukálásának vektorának mérése vasban
A mágneses mező indukciójának vektorának mérése a vasmagban a P2 kapcsolóval, zárja le a forrásáram áramkörét a gyűrűs mágnesszelepre, teljesen beiktatott reosztátokkal és a galvanométer nyitott áramkörével és az áramforrással. Kapcsolja be az áramkör minimális értékét, és vigye a munkahelyen jelzett értékre. Az indukciós vektor mérése a vasmagban, az áramot önkényesen nem lehet megváltoztatni
a mágnesszelep tekercsében, hiszen a hiszterézis jelensége miatt az indukciós vektor nagysága lényegében függ a ferromágnes előző állapotától. Ezért, amikor az áramérték egyik értékéről változnak, szükség van az áram egyenletes növelésére, elkerülve a hátrameneti szerelést. Átkapcsoláskor
a gyűrűs mágnesszelep áramának irányát a galvanométer elutasításának megfigyelésére ugyanabba az irányba kell tartani annak érdekében, hogy jobban ellenálljon a mérések kezdeti feltételeinek egyenletességének. Ugyanebből a célból, mielőtt a galvanométer elutasításának minden megfigyelése a galvanométer nyitott áramkörével és a megállapított áramerősséggel, a P1 kapcsolót az egyik pozícióból a másikba 5-6-szor továbbítja, minden egyes alkalommal, amikor ugyanabban a helyzetben marad.
Tartsa be a "nyuszi" galvanométer elutasítását a munkahelyen feltüntetett összes aktuális értékre, háromszor minden áramnál. A szemetestek három értékére vonatkozóan minden egyes áram esetén meg kell találni a galvanométer elutasításának középértékét.
Az A és B elemek mérési adatait a táblázat tartalmazza.
B. Mérési eredmények feldolgozása
1. Egy állandó ballisztikus galvánmérő számítása
Mindkét áramértéknél kiszámolja a ballisztikus galvanométer állandóját
Keresse meg a Cm átlagos értékét.
A későbbi számításokban használja a Cm középértékét.
2. A mágneses indukció intenzitásának és vektorának kiszámítása
Ha az áram a gyűrűs mágnesszelep elsődleges tekercselésén keresztül vezet, egy vasmaggal, amely számos w1 fordulattal rendelkezik. A mágnestekén belül egy H erősségű mágneses mező numerikusan egyenlő
ahol r a gyűrű mágnesszelep sugara.
Az (5.8) képlet segítségével a mágneses térerősséget kiszámítjuk a mágnesszelep minden áramára.
Ha a mágnestekercs primer tekercsében az áram iránya az ellenkező irányban változik, akkor a mágnesszelep mágneses mezője ugyanolyan nagyságú marad, mint az irányt. Az indukciós vektor fluxusának változása, amely a szekunder tekercshez kapcsolódik, w2 fordulattal egyenlő
# 916; # 968; = - # 968; - # 968; = -2 # 968;
Ebben az esetben a mágnesszelep szekunder tekercselésében egy rövid idejű áram indukálódik, amely áthalad a galvanometrikus tekercs tekercsén, okozza a "nyuszi" # 945; 2 méretosztály.
A ballisztikus galvanométer állandójának ismerete Sm. tudjuk meghatározni # 916; # 968;
Tekintettel erre # 916; # 968; = -2 # 968; és # 968; = w2 Φ, Φ = BS. ahol S a vasmag keresztmetszetének területe
Az (5.10) képletet figyelembe véve az (5.9) kifejezés az űrlapot veszi figyelembe
Az (5.11) képletből a mágneses mező indukciós vektorának nagysága a vasmagban
A gyűrűs mágnesszelep áramának minden értékére vonatkozó galvanométer elutasítás átlagértékének kiszámításával számítsa ki a mező-indukciós vektor nagyságát az (5.12) képlet alapján.
A vas mágneses permeabilitásának értéke a képletből számítható ki
Szükséges a B és H vektorok numerikus értékeit venni, amelyek ugyanolyan áramnak felelnek meg a mágnesszelepben.
A kapott adatok és a számítások eredményei táblázatos formában adhatók meg. 5.1.
A B. H és μ kapott értékek alapján hozzuk létre a megfelelő grafikonokat.
D. Mérési hibák kiszámítása
Mérési hibák B. H és μ a mágnesszelep áramának egyik értékére vonatkozó egyetlen eredmény módszerével határozzák meg. A mérés pontatlansága # 945; 1 és # 945; 2 keresse meg az átlagértéket, és az aktuális mérés hibáját a készülék pontossági osztálya határozza meg.
1. Mi a mágneses mező?
2. Mágneses mező indukció vektora és annak egysége.
3. A mágneses tér és annak egysége.
4. Mi a mágneses permeabilitás?
5. Miért különbözik a mágneses mező a közegben a mágneses mezőtől az ürességben?
6. Mi a mágneses anyag?
7. Mi a mágnesezési vektor és milyen mértékegységeket méri?
8. Hogyan függ össze a mágneses vektor a mágneses tér erősségével?
9. Mi a mágneses érzékenység?
10. Milyen anyagokat neveznek diamágneses, paramágneses és ferromágnesesnek?
11. Grafikailag ábrázolja a B. Bo. B ". μ, # 967; H-ból egy diamagnet, paramagnet, ferromagnet és magyarázza meg őket.
12. A ballisztikus galvanométer eszközének és működésének elve.
13. A konstans ballisztikus galvanométer képletét egy kölcsönös indukciós tekercsek segítségével kell előállítani.
14. Fogalmazzon egy képletet a mágneses tér indukciójának vektorának meghatározására egy ballisztikus galvanométer állandójával.
15. Rajzolja le a telepítés vázlatos rajzát, és magyarázza elemeinek rendeltetését.
16. Mutassa be a B. H és μ mérési hiba számítását.
3. Kravtsov Yu. A. Mansurov A. N. Ptitsyna N. G. Sperantov V. V. Struchkov V. V. Laboratóriumi gyakorlat általános fizikában. M. Felvilágosodás. 1985 351 p.
Bevezetés: A metrológia fizikai alapja.