Измерение сопротивлений и определение удельных сопротивлений проводников
- Цель работы - Лабораторная установка и схема электрическая соединений - Перечень аппаратуры - Указания по проведению эксперимента .
Цель работы
В учебных целях определить материал проводника путём измерения его сопротивления и вычисления удельного сопротивления
Лабораторная установка и электрическая схема соединений
Сопротивление проводника с известным сечением и длиной измеряется прибором Е7-22 и затем вычисляется удельное сопротивление о формуле:
Схема электрическая соединений приведена на рис. 2.2.1. Для удобства присоединения миниблока с испытываемым проводником к измерителю Е7-22 используется наборное поле блока генераторов напряжений (код 213.2)
Рис. 2.2.1. Схема электрическая соединений для измерения сопротивлений образцов
Перечень аппаратуры
Указания по проведению эксперимента
Таблица 2.2.1
3. Изоляционные материалы 3.1. Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла - Цель работы - Лабораторная установка и схема электрическая соединений - Перечень аппаратуры - Указания по проведению эксперимента .
Цель работы
Определение основных характеристик изоляционных материалов: относительной диэлектрической проницаемости (
Лабораторная установка и электрическая схема соединений
Для определения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь различных изоляционных материалов измеряются параметры последовательной схемы замещения конденсатора (C и R) с диэлектриком из испытываемого материала. Схема электрическая соединений для измерения параметров
Рис.3.1.1. Схема электрическая соединений для измерения параметров
Емкость конденсатора с испытываемым диэлектриком определяется соотношением
где проницаемость вакуума);
диэлектрика;
учитывается площадь верхней пластины конденсатора. Влиянием краевого эффекта пренебрегаем;
испытываемого диэлектрика. Для вычисления относительной диэлектрической проницаемости испытываемого диэлектрика измеренная емкость
т. е. равно относительной диэлектрической проницаемости испытываемого диэлектрика. Тангенс угла диэлектрических потерь определяется для последовательной схемы замещения конденсатора, состоящей из идеального конденсатора с емкостью
т. е. тангенс диэлектрических потерь равен отношению активного (
Перечень аппаратуры
Указания по проведению эксперимента
Таблица 3.1.1
3.2. Снятие поляризационной характеристики диэлектрика
- Цель работы - Лабораторная установка и схема электрическая соединений - Перечень аппаратуры - Указания по проведению эксперимента
Цель работы
Снять экспериментально кулон-вольтовую характеристику нелинейного конденсатора q(u) при различных температурах. При одном из значений температуры рассчитать и построить поляризационную характеристику диэлектрика P(E), и зависимость относительной диэлектрическй проницаемости от напряжённости электрического поля e(E), приняв площадь поверхности обкладки конденсатора S = 300мм2 и толщину изоляции d = 0,01 мм.
Лабораторная установка и электрическая схема соединений
Принципиальная схема опытной установки изображена на рис. 3.2..1.
Рис. 3.2.1 Принципиальная схема для снятия кулон-вольтовой характеристики конденсатора
Синусоидальное напряжение подаётся через повышающий трансформатор на цепь, состоящую из последовательно соединённых линейного конденсатора С1 и нелинейного конденсатора С0 типа К10-17 с изоляцией из сегнетоэлектрика. (Повышающий трансформатор необходим для достижения насыщения диэлектрика.) Заряды на этих конденсаторах одинаковы и пропорциональны напряжению u 1: q = C 1 u 1.
Напряжённость электрического поля:
Вектор электрического смещения:
Поляризованность:
Нагревание конденсатора осуществляется специальным резистором R нагрев. от регулируемого источника постоянного напряжения. Измерение температуры производится с помощью термопары мультиметром MY60T.
Точка Кюри диэлектрика конденсатора К10-17 лежит в области отрицательных температур, поэтому в данной работе она не определяется. Для сборки схемы используется наборная панель блока генераторов напряжений, как показано на монтажной схеме (рис. 3.2.3).
Рис. 3.2.3 Монтажная схема для снятия кулон-вольтовых характеристик нелинейного конденсатора при разных температурах
Перечень аппаратуры
Указания по проведению эксперимента
· Установите на дисплее по каждому каналу осциллографа множители х10 и чувствительность 20 В/дел по первому каналу и 5 В/дел. – по второму.
· Установите частоту синусоидального сигнала 0,6…0,7 кГц и, регулируя амплитуду сигнала, убедитесь, что на дисплее появилось изображение двух кривых. · Отрегулируйте развёртку так, чтобы на дисплее было изображение одного – двух периодов кривых. (Чувствительность по горизонтали 0,2 мс/дел.). Выведите кривые в центр экрана, сделайте инвертирование второго канала (пункты меню: Channel – CH2 Settting – Invert Off). · Убедитесь, что сигналы совпадают по фазе, что при регулировании подаваемого синусоидального напряжения они не выходят за пределы экрана, что измеряются «CH1 Top» и «CH2 Top».
· Уменьшите синусоидальное напряжение до нуля и, увеличивая его шаг за шагом до максимально возможного напряжения генератора, записывайте в табл. 3.2.1 амплитуды напряжений на нелинейном конденсаторе - U 1 (СН1) и на линейном - U 2 (СН2). · Рассчитайте поляризационную характеристику диэлектрика Р(Е) и дифференциальную зависимость e(E). Выберите масштабы и постройте графики. · При максимальном значении амплитуды приложенного напряжения сохраните изображение в желаемом формате (пункт меню File), или перерисуйте её в отчёт. · Выберите значения температуры, при которых Вы хотите снять кулон-вольтовую характеристику. Рекомендуется, кроме комнатной температуры, снять характеристику при 40, 60, и 80оС. · Включите на мультиметре режим измерения температуры и, подайте напряжение нагрева 15 В на миниблок, повернув ручку регулятора 0…15 В вправо до упора. Убедитесь, что в миниблоке загорелась сигнальная лампочка и температура начала увеличиваться. Скорость нагрева можно регулировать, увеличивая и уменьшая напряжение нагрева. · По мере нагревания миниблока сохраняйте или перерисовывайте кривую в отчёт при выбранных значениях температуры.
Таблица 3.2.1
4. Ферромагнитные материалы 4.1. Снятие петли гистерезиса ферромагнитного материала с помощью
В работе снимается петля гистерезиса сердечника из феррита М2000НМ (миниблок «Трансформатор тороидальный») и сердечников из аморфных ферромагнитных материалов ГМ11ДС и ГМ14ДС (одноимённые миниблоки).
- Цель работы - Лабораторная установка и схема электрическая соединений - Перечень аппаратуры - Указания по проведению эксперимента .
Цель работы
Получить на осциллографе петлю гистерезиса ферромагнетика, снять экспериментально основную кривую намагничивания, рассчитать и построить зависимость относительной магнитной проницаемости от напряжённости магнитного поля.
Лабораторная установка и электрическая схема соединений
Зависимость В(H) - кривая намагничивания ферромагнитного материала при циклическом перемагничивании имеет вид петли. Она может быть снята с помощью осциллографа. Принципиальная схема экспериментальной установки показана на рис. 4.1.1.
Рис. 4.1.1. Принципиальная схема для снятия петли гистерезиса
Исследуемые образцы ферромагнетиков представляют собой кольцевые сердечники, на которые намотаны по 2 обмотки 100 витков каждая. Они заключены в миниблоки: «Трансформатор торроидальный» (феррит М2000НМ), «ГМ14ДС» и «ГМ11ДС» (по обозначению марки ферромагетика). Аналогично может сниматься петля гистерезиса кольцевого сердечника из феррита М6000НМ, который помещён в миниблое «Точка Кюри».Этот опыт с дополнительным определением точки Кюри описан в разделе 7. Сечение магнитопровода и длина средней линии указаны на этикетках миниблоков. Первичная обмотка подключается к источнику синусоидального напряжения и служит для создания переменного магнитного потока в сердечнике. К вторичной обмотке подключён интегратор для измерения магнитного потока. Выходное напряжение интегратора:
где Rвх и С – параметры интегратора,. S – сечение сердечника а В – магнитная индукция. Для исключения интегрирования постоянной составляющей входного сигнала переключатель «Сброс» интегратора должен находиться в замкнутом состоянии. Из рассмотренного выражения магнитная индукция в сердечнике:
Напряжённость магнитного поля в сердечнике вычисляется по закону полного тока:
где l – длина средней линии сердечника. Напряжение с шунта 100 Ом через трансформатор гальванической развязки Т1 подаётся на горизонтальный вход осциллографа, а напряжение u вых с выхода интегратора подаётся на вертикальный вход. Поскольку первое пропорционально напряжённости магнитного поля, а второе - магнитной индукции, экране осциллографа отображается в определённом масштабе зависимость В (Н). Цепь собирается на наборном поле блока генераторов напряжений как показано на монтажной схеме (рис. 4.1.2). Причём, интегратор устанавливается в наборную панель точно на отведённое для него место. Тогда к нему автоматически подводятся напряжения питания «+» и «–» 15 В.
Рис. 4.1.2. Монтажная схема для снятия петли гистерезиса
Перечень аппаратуры
Указания по проведению эксперимента
· Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1 (218). · Включите блок генераторов напряжений, установите на генераторе напряжений специальной формы синусоидальный сигнал частотой 500 Гц максимальной амплитуды.
где m 0 = 4 p 10-7 – магнитная проницаемость пустоты.
Таблица 4.1.1
Рис. 4.1.3
Рис. 4.1.4
4.2. Снятие петли гистерезиса ферромагнитного материала с помощью
При выполнении работы испытывается кольцевой сердечник из феррита М6000НМ.
- Цель работы - Лабораторная установка и схема электрическая соединений - Перечень аппаратуры - Указания по проведению эксперимента .
Цель работы
Снять экспериментально петлю гистерезиса ферромагнетика при различных температурах, определить температуру Кюри и намагниченность насыщения.
Лабораторная установка и электрическая схема соединений
Принципиальная схема экспериментальной установки показана на рис. 4.2.1.
Рис. 4.2.1. Принципиальная схема для снятия петли гистерезиса
Исследуемый образец ферромагнетика представляет собой кольцевой сердечник из феррита, сечение и длина средней линии которого указаны на этикетке миниблока «Точка Кюри». На сердечнике имеются две одинаковых катушки по 250 витков. Одна из них подключается к источнику синусоидального напряжения и служит для создания переменного магнитного потока в сердечнике. К другой катушке подключён интегратор для измерения магнитного потока. Выходное напряжение интегратора:
где Rвх и С – параметры интегратора,. S – сечение сердечника а В – магнитная индукция. Для исключения интегрирования постоянной составляющей входного сигнала переключатель «Сброс» интегратора должен находиться в замкнутом состоянии. Из рассмотренного выражения магнитная индукция в сердечнике:
Напряжённость магнитного поля в сердечнике вычисляется по закону полного тока: Н = iw/l,
где l – длина средней линии сердечника. Напряжение с шунта 100 Ом подаётся на горизонтальный вход осциллографа, а напряжение u вых с выхода интегратора - на вертикальный вход. Поскольку первое пропор
Нагревание образца осуществляется встроенным в миниблок «Точка Кюри» резистором R нагрев. Напряжение на нём можно регулировать от 15 до 30 В с помощью ручки управления регулируемого источника постоянного напряжения. С увеличением напряжения увеличивается яркость свечения сигнальной лампочки, встроенной в миниблок. Цепь собирается на наборном поле блока генераторов напряжений как показано на монтажной схеме (рис. 4.2.2). Причём, миниблоки «Интегратор» и «Точка Кюри» устанавливается в наборную панель точно на отведённое для них место. Тогда к интегратору автоматически подводятся напряжения питания «+» и «–» 15 В, а к нагревателю миниблока «Точка Кюри» подаётся напряжение - 15В. Кроме того, вторичная катушка трансформатора, встроенного в миниблок соединяется с входом интегратора. Это существенно уменьшает количество внешних соединений.
Рис. 4.2.2. Монтажная схема для снятия петли гистерезиса и определения точки Кюри
Перечень аппаратуры
Указания по проведению эксперимента
· Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1 (218).
· Включите блок генераторов напряжений, установите на генераторе напряжений специальной формы синусоидальный сигнал частотой 500 Гц максимальной амплитуды.
· Сохраните изображение петли гистерезиса в желаемом формате (пункт меню File), или перерисуйте её в отчёт. · Включите на мультиметре режим измерения температуры и, подайте напряжение нагрева 15 В на миниблок, повернув ручку регулятора 0…15 В вправо. Убедитесь, что в миниблоке загорелась сигнальная лампочка и температура начала увеличиваться. Скорость нагрева можно регулировать, увеличивая и уменьшая напряжение нагрева. · По мере нагревания миниблока сохраняйте или перерисовывайте кривую при выбранных значениях температуры. · Дождитесь нагрева до температуры точки Кюри (примерно 110…120ОС) и сразу же отключите или убавьте нагрев. Снова сохраните изображение петли гистерезиса в желаемом формате (пункт меню File), или перерисуйте её в отчёт. Запишите температуру точки Кюри.
|
12B. 0,2 Гц…200 кГц
.
) и тангенса угла диэлектрических потерь (
). Приобретение навыков измерения параметров электрических цепей с помощью прибора 
,
- электрическая постоянная (диэлектрическая
- площадь пластин конденсатора в кв. метрах. В эксперименте
- расстояние между пластинами конденсатора в метрах, равное толщине
сравнивается с расчетной емкостью конденсатора 
с теми же геометрическими размерами, но без диэлектрика (среда между пластинами – вакуум с диэлектрической проницаемостью 
). Величина 
. Отношение емкостей
,
. При измерении на частоте 
,
)сопротивлений цепи. Отсюда можно определить сопротивление R последовательной схемы замещения конденсатора:
.
«Измерителя R-L-C» (533).
, 
Напряжение u 1 подаётся на вертикальный вход осциллографа, а u 2 - на горизонтальный. Сигнал u 1 на осциллографе необходимо инвертировать, чтобы положительному напряжению соответствовало отклонение луча на дисплее вверх. На экране осциллографа появляется зависимость q(u) для нелинейного конденсатора, примерный вид которой для разных температур показан на рис. 3.2.2. По ней можно рассчитать поляризационную характеристику P(E).
, где d – толщина диэлектрика.
, где S – площадь обкладок конденсатора.
, где e 0 = 8,85 ×10-12 – абсолютная диэлектрическая проницаемость пустоты.
DSO-2090USB на рабочем столе).
, 
). Результат отображается в окне «Measurement» в виде надписей СН1: Тор=**** и СН1: Тор=****. Появившиеся лишние позиции в этом окне сотрите. (Тор – положительная средневзвешенная амплитуда периодического сигнала).
Кл/м2
.
,
, 
). Результат отображается в окне «Measurement» в виде надписей СН1: Тор=**** и СН1: Тор=****. Появившиеся лишние позиции в этом окне сотрите. (Тор – положительная средневзвешенная амплитуда периодического сигнала).
,
.
.
