Горизонтальная составляющая вектора магнитной индукции

Земля имеет форму эллипсоида вращения. Если пренебречь ее сплющенностью (разность радиусов на экваторе и полюсах составляет 21 км), Землю можно принять за шар. Вращающийся земной шар намагничен и обладает магнитным полем. Магнитное поле шара практически совпадает с полем стержнеобразного магнита или диполя, расположенного в его центре. Поэтому Землю можно рассматривать как гигантский магнит, который смещен примерно на 400 км от центра планеты в сторону Тихого океана и наклонен к оси вращения Земли приблизительно под

Рисунок 1

углом 12 0 . Точки на поверхности Земли, в которые проектируется ось такого диполя, называются геомагнитными полюсами. Следует иметь в виду, что в северном полушарии расположен южный магнитный полюс, а в южном — северный.

Рисунок 2

Если подвесить магнитную стрелку так, чтобы она могла свободно вращаться вокруг центра тяжести, то она установится по направлению касательной к силовой линии магнитного поля в данной точке Земли. Геомагнитные полюса не совпадают с географическими. Угол между географическим и магнитным меридианами в любой точке планеты (кроме полюсов) называется магнитным склонением D. Если стрелка компаса отклоняется к востоку, то склонение считается положительным, если — к западу, то — отрицательным.

Стрелка укрепленная на вертикальной оси, расположенной перпен-дикулярно к географическому меридиану, наклоняется под некоторым углом к горизонтальной поверхности. Этот угол получил название магнитного наклонения I. Оно положительно, если северный конец стрелки направлен внутрь Земли, и наоборот.

Вектор индукции магнитного поля Земли можно разложить на две составляющие: горизонтальную и вертикальную . Если магнитная стрелка может вращаться только вокруг вертикальной оси, то она будет устанавливаться только под действием горизонтальной составляющей вектора индукции магнитного поля Земли в плоскости магнитного меридиана. Горизонтальная составляющая , магнитное склонение D и наклонение I называются элементами земного магне-тизма. На рисунке 2 показано разложение вектора магнитной индукции на ортогональные компоненты X, Y, Z и элементы В₀, D, I для произвольной точки О северного полушария. Установлено, что все показатели земного магнитного поля монотонно изменяются из года в год, из столетия в столетие. Однако магнитное поле Земли может изменяться и за короткое время: от нескольких дней до долей секунды.

4 ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ

1 Тангенс — гальванометр.

5 Четырехполюсный переключатель.

7 Источник питания.

Рассмотрим круговой проводник (тангенс-гальванометр) из n вит-ков, достаточно плотно прилегающих друг к другу, расположенных вертикально в плоскости магнитного меридиана. В центре проводника поместим магнитную стрелку, вращающуюся вокруг вертикальной оси. Пока ток по катушке не пропускается, стрелка располагается в плоскости магнитного меридиана (в плоскости катушки). Если по катушке пропустить ток I, то в окружающем катушку пространстве возникает магнитное поле, вектор индукции которого будет направлен перпендикулярно к плоскости кругового проводника. Таким образом на стрелку будут действовать два взаимно перпендикулярных поля: магнитное поле Земли (его горизонтальная составляющая ) и магнитное поле кругового тока .

Рисунок 3

Векторы магнитной индукции этих полей взаимно перпендикулярны. Стрелка устанавливается по направлению результирующего вектора вдоль диагонали параллелограмма, сторонами которого будут векторы магнитной индукции и .

На рисунке 3 показано сечение катушки горизон-тальной плоскостью. Вектор — горизонтальная состав-ляющая вектора индукции магнитного поля Земли, — вектор индукции магнитного поля катушки. Из ри-сунка видно, что

На основании закона Био-Савара-Лапласа значение вектора индукции в центре кругового витка с током вычисляется по формуле:

В_к = , (2)

где m — магнитная проницаемость среды (для воздуха m= 1);

m₀ = 4p 10 -7 Гн/м — магнитная постоянная;

n — число витков в катушке;

R — радиус витка .

Приравняв правые части выражений (1) и (2), получим

,

. (3)

Таким образом, зная величину тока, протекающего по катушке, ра-диус витков и, измерив отклонение магнитной стрелки, можно определить горизонтальную составляющую вектора индукции магнитного поля Земли.

5 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1 Занести в отчет данные электроизмерительных приборов: систему, класс точности, диапазон, число делений шкалы.

2 Выбрать диапазон амперметра. Рассчитать цену деления амперметра. 3 Найти приборную погрешность амперметра и Db_пр компаса.

4 Проверить электрическую цепь на соответствие ее схеме (рисунок 4).

Рисунок 4

5 С помощью реостата установить следующие значения углов отклонения стрелки компаса: 30 0 , 45 0 .

6 Снять показания амперметра и занести их в таблицу 1.

7 Поменять полярность подаваемого на тангенс-гальванометр напряжения с помощью четырехполюсного переключателя.

8 С помощью реостата установить значения углов отклонения стрелки компаса: -30 0 , -45 0 . Показания амперметра занести в таблицу 1.

9 Вычислить В₀ — величину горизонтальной составляющей вектора ин-дукции магнитного поля Земли по формуле (3) для каждого из углов.

10 С целью уменьшения систематической ошибки[1] найти средние арифметические значения вектора магнитной индукции для каждой пары углов 30 0 и -30 0 , 45 0 и — 45 0 соответственно. Средние значения занести в таблицу.

11 Определить абсолютную погрешность

= .

9 Найти относительную ошибку результата для каждой пары углов по формуле

e %,

где — приборная погрешность компаса, выраженная в радианах.

10 Выбрать из рассчитанных значений то, которому соответствует меньшая погрешность и для него записать окончательный результат в виде: B­_0,ист = + . Сделать выводы по работе.

[1] ) Определяющей ошибкой при расчете горизонтальной составляющей вектора индукции магнитного поля Земли методом тангенс-гальванометра является систематическая ошибка, которая может быть связана как с некоторыми недостатками конструкции измерительной установки, так и с несовершенством измерительных приборов. Так например, на стрелку компаса могут оказывать влияние окружающие посторонние железные предметы, отклоняющие стрелку от положения магнитного меридиана. Размер стрелки и ее положение относительно плоскости кольца должны быть такими, чтобы она целиком помещалась в однородной части магнитного поля колец (для этого ее длина не должна превышать 0.1 R колец). Учитывая эти замечания в работе предлагается рассчитать приборную ошибку результата и сделать это для каждого угла отклонения стрелки компаса.

Дата добавления: 2016-01-03 ; просмотров: 12725 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Видео:Лабораторная работа 7п - "Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли"Скачать

Измерение горизонтальной составляющей вектора индукции магнитного поля Земли и собственного магнитного момента постоянного магнита (Лабораторная работа № 18эм)

Страницы работы

Содержание работы

Лабораторная работа 18эм.

ИЗМЕРЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ВЕКТОРА ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ И СОБСТВЕННОГО МАГНИТНОГО МОМЕНТА ПОСТОЯННОГО МАГНИТА

ФИЗИЧЕСКАЯ КАРТИНА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОСТОЯННОГО МАГНИТА С МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ ЗЕМЛИ

Земля имеет собственное магнитное поле, характеризуемое вектором магнитной индукции `в (рис. I). Направление вектора В зависит от географической широты; на маг­нитных полюсах (северном и южном) он направлен перпендикулярно поверхности Земли, а на экваторе почти параллелен ей, во всех дру­гих точках вектор`В направлен под некоторым углом к поверхности. Магнитное поле Земли оказывает влияние на показания всех приборов, работающих на принципе силового взаимодействия магнитных полей. Для приборов, у которых измерительный элемент может перемениться лишь в горизонтальной плоскости (или вращаться вокруг вертикальной оси), важнейшей характеристикой магнитного поля Земли является величина его горизонтальной составляющей `В<sub>0</sub>, направленная параллельно поверхности Земли. При перемещении вдоль меридиана абсолютное значение`В0 изменяется от`В<sub>0 mаx</sub> =`В на экваторе векторе до 0 на полюсах; направление вектора `В_о совпадает с направ­лением северного полюса магнитной стрелки.

Магнитный момент `Р<sub>m</sub> любого тела равен векторной сумме маг­нитных моментов всех элементарных частиц, существующих в этом теле: `Р_m=S`Р_i.

У большинства веществ вследствие хаотического (теплового) движения магнитные моменты `Р<sub>i</sub> ориентированы беспорядочно, так что `Р_m»0. Однако существует класс веществ, у которых `Р_m¹0 и может сохранять свое значение в течение длительного времени. Такие вещества обладают резко выраженными магнитными свойствами и могут служить в качестве постоянных магнитов.

В магнитном поле Земли постоянный магнит подвергается силовому воздействию, интенсивность которого зависит от величин `Р<sub>m</sub> и `В.

Принцип силового взаимодействия магнитных полей положен в основу настоящей работы.

Используя законы силового взаимодействия магнитных полей и теорию колебаний, необходимо экспериментально измерить величину горизонтальной составляющей магнитного поля Земли `В<sub>0</sub> на широте г. Новокузнецка и магнитный момент постоянного магнита `Р_m.

Теория измерения и принципиальная схема установок

Метод измерения величин `В₀ и Р_m основан на принципе прове­дения двух независимых экспериментов, в одном из которых можно определить произведение (Р_m*В₀),а в другом — отношение (Р_m / В₀).

Видео:Лабораторная работа №33. Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля землиСкачать

Измерение произведения p_m×B_o

В магнитном поле Земли постоянный магнит устанавливается «се­верным концом» по направлению `В₀. Если закрепить его таким обра­зом, чтобы он мог вращаться только в горизонтальной плоскости (вокруг вертикальной оси), и вывести из положения равновесия (рис. 2), то он будет совершать колебательное движение относительно направления В₀. Причиной колебательного движения является вращающий момент

где j — угол между направлениями В₀ и Р_m, стремящийся вернуть магнит в положение рав­новесия.

Если пренебречь силами сопротивления (трение о воздух), то основное уравнение динамики вращательного движения Ij=M, с учётом (I) и направления `М, примет вид;

`, (2)

где Á — момент инерции постоянного магнита относительно оси вращения.

Для малых углов (φ ² =(P_m*B₀)/Á— квадрат циклической части колебаний. Период колебаний связан с частотой соотношением:

T=2p/w₀=2p (4)

При J=const из (4) следует, что произведение Р_m*В₀ обратно пропорционально квадрату периода свободных колебаний постоянного магнита в магнитном поле Земли:

Таким образом, основными параметрами, подлежащими измерению в том эксперименте, являются период свободных колебаний Т и мо­мент инерции постоянного магнита относительно оси, проходящей через центр тяжести.

Для измерения отношения P_m/B₀ используется принцип суперпозиции (наложения) двух магнитных полей: Земли и постоянного магнита. С этой целью на измерительной линейке АС (рис. 3) закрепляется легкая магнитная стрелка (n S), Линейка АС устанавливается таким образом, чтобы направление В₀, указываемое северным концом стрелки n S, было перпендикуляр­но оси линейки АС. На линейке, на некотором расстоянии от оси враще­ния стрелки, помещается по

стоянный магнит NS. В результате воз­действия магнита стрелка повернётся на некоторый угол a от первоначального положения.

Расчет угла поворота основывается на следующих соображениях: в отсутствие постоянного магнита NS на стрелку действует лишь магнитное поле Земли, и она располагается вдоль силовых линий В₀. При внесении постоянного магнита NS появляется дополнительное магнитное поле индукция которого В₀ в месте расположения стрелки ns направлена перпендикулярно B₀ и может быть рассчитана по формуле:

где m₀=4_*10 -7 — абсолютная магнитная проницаемость вакуума,

L — расстояние от середины магнита NS до оси вращения стрелки ns.

Формула (6) характеризует индукцию магнитного поля на оси «магнитного диполя» в точке, находящейся на расстоянии L от центра последнего. Для постоянного магнита она является приближен­ной и дает погрешность DB/B»2% при L≥4а, где а — длина постоянного магнита.

В результате действия двух магнитных полей с индукциями В₀ и В₁ , стрелка отклонится на угол a и установится в равновесии при условии (рис. 3, б):

, (7)

Отсюда (8)

Из (8) следует, что непосредственно измеряемыми в этом эксперименте величинами являются; угол отклонения a и расстояние от оси стрелки до центра постоянного магнита L

Видео:Урок 271. Модуль вектора магнитной индукции. Закон АмпераСкачать

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ

1. Определить горизонтальную составляющую магнитной индукции магнитного поля Земли.

Физическое обоснование эксперимента

Самые ранние упоминания о земном магнетизме относятся к XII веку. Английский монах Некэм писал, что магнитная стрелка всегда показывает на север и что моряки определяют по ней курс корабля в открытом море, когда небо покрыто облаками и не видно Солнца и звезд. Тогда же китайцы заметили, что магнитная стрелка, как правило, направлена не строго с севера на юг, а несколько отклоняется от этого направления. Позже явление отклонения стрелки компаса от географического меридиана, или направления север-юг, получило название – магнитное склонение. Однако этому явлению долго не придавали значения, поскольку на океанах и морях такое отклонение не превышает нескольких градусов. Поэтому, хотя и известное многим, оно не нашло отражения в каких-либо документах. Есть основания полагать, что Христофор Колумб открыл не только Америку, но и магнитное склонение. Он же обнаружил во время первого путешествия через Атлантический океан в 1492 году и другой факт, имевший огромное значение в изучении магнитного поля Земли, что магнитное склонение изменяется с изменением географических координат.

Изменение магнитного склонения от одного места к другому, обнаруженное Колумбом, послужило мощным толчком к изучению магнитного поля Земли. И во многих местах земного шара начинают измерять магнитное склонение. В результате были открыты и другие интересные особенности магнитного поля Земли.

В 1544 году Георг Гартман измерял магнитное склонение в Нюрнберге и ряде других мест и обнаружил, что северный конец магнитной стрелки при этом стремился наклониться вниз. Независимо от Гартмана мастер компасного дела Роберт Норман из Лондона в 1576 году обратил внимание на то, что северные концы стрелок, тщательно уравновешенных и до намагничивания находившихся в горизонтальном положении, после намагничивания опускались вниз. Так было открыто магнитное наклонение. Магнитным наклонением называется угол, на который стрелка под действием магнитного поля Земли отклоняется вниз или вверх от горизонтальной плоскости.

Современные представления о Земле и земном магнетизме сводятся к следующему. Земля имеет форму эллипсоида вращения. Приближенно, если пренебречь эллиптичностью (разность радиусов на экваторе и полюсах составляет 21 км), Землю можно принять за шар со средним радиусом 6371 км. Громадный вращающийся земной шар намагничен и обладает магнитным полем.

Магнитное поле шара практически совпадает с полем стержнеобразного магнита, расположенного вблизи его центра. Поэтому Землю можно принять за гигантский магнит, который смещен примерно на 400 км от ее центра в сторону Тихого океана и наклонен от оси вращения на 12°. Силовые магнитные линии такого гигантского магнита выходят из северного магнитного полюса, располагающегося в южном полушарии, и устремляются к южному магнитному полюсу в северном полушарии, огибая земной шар и распространяясь на десятки тысяч километров и более в околоземном пространстве (см. рис.39.1).

Магнитное поле Земли в каждой точке пространства характеризуется вектором магнитной индукции или вектором напряженности , которые связаны между собой известным соотношением:

,

где m — магнитная проницаемость среды (для воздуха m = 1);

Гн/м – магнитная постоянная.

Так как m > 0, то векторы и направлены в одну и туже сторону.

На рис.1 также показано разложение вектора по двум взаимно перпендикулярным направлениям: . _II

Векторы и _II, которые являются геометрическими проекциями вектора напряженности магнитного поля Земли, также относятся к элементам Земного магнетизма.

Горизонтальная составляющая вектора магнитной индукции магнитного поля Земли — _II — проекция вектора на горизонтальную плоскость (плоскость касательную к земной поверхности).

N

S

Вертикальная составляющая вектора магнитной индукции магнитного поля Земли — — проекция вектора на вертикальную ось (на направление к центру Земли).

Таким образом магнитное поле Земли представляется обычно в виде следующих элементов: магнитного склонения D, магнитного наклонения I, магнитной индукции магнитного поля Земли , вертикальной составляющей магнитной индукции магнитного поля , горизонтальной составляющей магнитной индукции магнитного поля _II (см. рис.39.2 ).

Из рис.2 видно, что между указанными геомагнитными элементами существует определенная связь:

B_II tgI

Географический меридиан

D Магнитный меридиан

_II

Единицей измерения магнитной индукции в системе СИ является Тесла (1 Тл). Напряженность магнитного поля измеряется в А/м (“Ампер на метр”). На практике часто используется единица системы СГСМ — Эрстед ( 1Э » 80 А/м ) . При измерениях слабых полей употребляется более мелкая единица напряженности — гамма. (g ).

Метод исследования и описание экспериментальной установки

Экспериментальная установка включает в себя (рис.39.3) источник питания постоянного тока (П), амперметр (А), реостат (R), переключатель (К) и тангенс-гальванометр (Г).

Тангенс-гальванометр представляет собой вертикально расположенную проводящую катушку радиуса r , имеющую N витков. В центре катушки помещен компас. Так как магнитная стрелка компаса может вращаться только в горизонтальной плоскости, то она будет реагировать только на горизонтальную составляющую магнитного поля в центре катушки

Первоначально, пока источник питания отключен и стрелка компаса, предоставленная самой себе, ориентирована вдоль магнитного меридиана, плоскость катушки тангенс-гальванометра должна быть также установлена вдоль магнитного меридиана.

.

Если при этих условиях через катушку тангенс-гальванометра пропустить электрический ток, он вызовет появление магнитного поля катушки с индукцией , причем в центре катушки вектора и _II будут взаимно перпендикулярны. Магнитная срелка отклонится от своего первоначального положения и установится в направлении результирующего вектора : = _II+ (см. рис.39.4).

Из рис.39.4 видно, что индукции и _II связаны соотношением: .

Поскольку катушка тангенс-гальванометра представляет собой круговой ток, то значение индукции поля, создаваемого в центре катушки, можно найти по формуле: ,

где N – число витков катушки тангенс–гальванометра, I – сила тока, протекающего через катушку.

Используя две последние формулы легко получить расчетную формулу для горизонтальной составляющей магнитной индукции магнитного поля Земли: B_II = .

Порядок выполнения работы

1. Соберите экспериментальную схему установки (рис.39.3).

2. Совместите плоскость катушки тангенс-гальванометра с направлением магнитной стрелки.

3. Показав собранную цепь преподавателю или лаборанту, включите в сеть источник питания и переключателем (К) замкните цепь.

4. Установите с помощью реостата (R) такой ток через тангенс-гальванометр, при котором магнитная стрелка отклонится на угол от первоначального направления.

5. Не изменяя величины тока измените его направление на противоположное с помощью переключателя (К) и снова измерьте угол отклонения магнитной стрелки .

6. Повторите эксперимент, начиная с пункта 4 для других значений токов (5÷10 значений), при которых отклонения стрелки составляют 35 0 ÷ 60 0 .

Обработка результатов измерений

1. Вычислите . Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу. Покажите, что при указанном способе определения угла отклонения исключается систематическая ошибка, связанная с неточной установкой магнитной стрелки в плоскости катушки тангенс-гальванометра.

2. По данным таблицы, для всех случаев рассчитайте величину индукции _II.

3. Найдите среднее значение и оцените Δ _II

s Какова величина магнитной индукции в центре кругового тока?

s Как ориентированы силовые линии магнитного поля Земли?

Аналоговые электроизмерительные приборы

Аналоговые ЭИП представляют собой важнейшую группу приборов для электрических измерений. Они отличаются относительной простотой, дешевизной, высокой надежностью, разнообразием применения. Аналоговые приборы выпускаются разных классов точности.

Любой аналоговый ЭИП состоит из измерительной цепи и измерительного механизма. Измерительная цепь служит для преобразования измеряемой величины в другую, непосредственно воздействующую на измерительный механизм. Измерительная цепь может быть весьма сложной и служить также для усиления слабого измеряемого сигнала, как, например, в электрометрических усилителях, предназначенных для измерения слабых токов ( -9 А).

Измерительный механизм состоит из подвижной и неподвижной частей и служит для преобразования подводимой электрической энергии в механическую энергию перемещения подвижной части. Принцип действия стрелочных измерительных приборов независимо от их назначения сводится к следующему: электрический ток, проходя через прибор, вызывает появление вращающего момента, под воздействием которого преодолевается противодействие спиральных пружин. Если бы спиральных пружин не было, то подвижная часть при любом значении измеряемой величины поворачивалась бы до упора. Для того чтобы угол поворота подвижной части зависел от измеряемой величины, с помощью спиральных пружин создаётся противодействующий момент. Подвижная часть поворачивается на определённый угол, при этом указатель, переместившись по шкале, показывает измеряемую величину. Когда прибор отключается, вращающий момент исчезает, и подвижная часть, вследствие упругости пружин, возвращается в исходное положение.

При изменении температуры окружающей среды упругость пружин меняется, что приводит к некоторому повороту подвижной части. Перед началом измерений стрелка прибора должна располагаться против нулевого деления шкалы. Установку стрелки на ноль производят с помощью корректора.

Подвижная система прибора должна быстро успокаиваться, что обеспечивается применением воздушных, жидкостных или магнитных успокоителей (демпферов).

Каждый прибор снабжён отсчетным устройством, состоящим из шкалы и указателя. В качестве указателя используется стрелка или световой луч. Использование светового луча значительно увеличивает чувствительность прибора. В приборах высокой чувствительности имеется арретир – устройство, закрепляющее подвижную часть.

Аналоговые измерительные приборы различаются:

a. По назначению.

Приборы подразделяются на амперметры (А), вольтметры (V), омметры (R), ваттметры (W), частотомеры и др. В скобках приведены значки, которые обычно нанесены на шкале соответствующего измерительного прибора.

b. По роду измеряемого тока.

Многие измерительные приборы можно применять в цепях только постоянного (-) или только переменного (

) тока. Однако существуют приборы, которые могут быть включены как в цепь постоянного, так и в цепь переменного тока ( ).

c. По принципу действия.

По принципу действия приборы ЭИП относят к следующим наиболее распространённым системам:

Электромагнитной Магнитоэлектрической Электродинамической Индукционной Электростатической Вибрационной

d. По степени точности.

По степени точности ЭИП делятся на 8 классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5, 4,0 (цифры указывают основную погрешность прибора в процентах). Приборы классов точности 0,05 и 0,1 называются контрольными, 0,2 и 0,5 – лабораторными, 1,0; 1,5 и 2,5 — техническими, 4,0 – учебными. Контрольные приборы имеют зеркальную шкалу и ножевидную стрелку. У лабораторных приборов имеется ножевидная стрелка, но может не быть зеркальной шкалы. Технические и учебные приборы не имеют зеркальной шкалы, и стрелка у таких приборов имеет копьевидную форму.

Зеркальная шкала обеспечивает высокую точность снятия показаний. При определении показаний приборов, имеющих зеркальную шкалу, глаз наблюдателя должен быть расположен так, чтобы стрелка закрывала своё изображение в зеркале.

e. По положению при измерениях.

Приборы делятся на вертикальные (^), горизонтальные (—) и устанавливаемые под углом (Ð).

f. По характеру применения.

Выпускаются электроизмерительные приборы трёх эксплуатационных групп: А, Б, В. Буквы характеризуют допустимую температуру окружающей среды, при которой их можно использовать.

Принадлежность к эксплуатационным группам Б и В обычно указывается на шкале. Приборы группы А обозначений на шкале обычно не имеют.

На шкале измерительных приборов условными значками и цифрами указываются следующие данные: назначение, род тока, система прибора, напряжение, при котором испытана изоляция, положение при измерениях, класс точности, а также год выпуска, номер прибора и его принадлежность к эксплуатационной группе.

Значки на шкале прибора позволяют дать полную техническую характеристику ЭИП. ЭИП, шкала которого приведена на рис. 16, представляет собой вольтметр электромагнитной системы для измерения переменного напряжения в пределах от 0 до 150 В. При измерениях прибор должен быть расположен вертикально. Класс точности 1,0; изоляция прибора испытана при 2 кВ; эксплуатационная группа Б (от -30 °C до +40 °C); год выпуска 1995; заводской номер 2132.

Рис. 16.

Краткая характеристика электроизмерительных приборов наиболее распространённых систем

1. Приборы электромагнитной системы применяются для измерения как постоянного, так и переменного тока и напряжения.

Достоинства – простота, дешевизна, надежность, способность выдерживать кратковременные перегрузки.

Недостатки – сравнительно малая точность (класс точности 1,0; 1,5; 2,5), неравномерность шкалы, довольно большая потребляемая мощность, зависимость показаний от частоты тока и влияния внешних магнитных полей.

2. Приборы магнитоэлектрической системы применяются для измерений тока и напряжения только в цепях постоянного тока. Приборы полярны – имеют положительный и отрицательный зажимы (клеммы). В цепях переменного тока не дают показаний.

Достоинства – высокая точность, большая чувствительность, равномерная шкала, малое потребление энергии, быстрое успокоение подвижной системы, малая чувствительность к внешним магнитным полям. Приборы магнитоэлектрической системы самые точные и чувствительные приборы постоянного тока.

Недостатки – чувствительность к перегрузкам, сравнительно высокая стоимость.

3. Приборы электродинамической системы применяются для измерения силы тока, электрического напряжения, мощности и т.д. в цепях переменного и постоянного тока. Работа приборов основана на взаимодействии магнитных полей подвижной и неподвижной катушек с токами.

Достоинства – высокая точность. Самые точные приборы переменного тока. Шкала, начиная с 20% номинального значения почти равномерная.

Недостатки — большое собственное потребление мощности при измерении токов и напряжений, чувствительность к внешним магнитным полям и перегрузкам, высокая стоимость.

4. Приборы индукционной системы применяются для измерения расхода электрической энергии в цепях переменного тока (электрические счётчики).

Достоинства – нечувствительность к внешним магнитным полям, способность выдерживать значительные перегрузки.

Недостатки – пригодны только для переменного тока, низкая точность, чувствительность к колебаниям частоты.

5. Приборы вибрационной системы предназначены для измерения частоты переменного тока.

Достоинства – независимость показаний от напряжения сети.

Недостатки – зависимость показаний от механических вибраций, невозможность измерения высоких частот.

& Благовещенский В.В., Зароченцева Е.П., Захарова Э.Н., Коротков В.И., Шишкин Ю.Г. Электричество (Постоянный ток). Описание лабораторных работ. Часть IV. Работы № 30-38. / Под ред. В.Е. Холмогорова, Ю.Г. Шишкина. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1988. – 104 с.

& Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1989.

& Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. – М.: Наука, 1972.

& Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1977. – 592 с.

& Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника, 4 изд. – М., 1983.

& Минц М.Б. Магнитоэлектрические гальванометры. – М.-Л., 1963.

& Нелинейные электрические цепи. Электромагнитное поле, 4-е изд. – М., 1979.

& Основы электроизмерительной техники. – М., 1972.

& Поливанов К.М. Линейные электрические цепи с сосредоточенными постоянными. – М., 1972.

& Савельев И.В. Курс общей физики: Учеб. пособие. В 5-ти т. – 4-е изд., перераб. – М.: Наука. Физматлит, 1998.

& Сивухин Д.В. Общий курс физики. – М.: Наука, 1990.

& Соловьёв В.А., Яхонтова В.Е. Основы измерительной техники. Руководство к лабораторным работам по физике. Учеб. пособие. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1980. – 216 с.

& Физическая энциклопедия / Гл. ред. А.М. Прохоров. Ред. кол. Д.М. Алексеев, А.М. Балдин, А.М. Бонч-Бруевич, А.С. Боровик-Романов и др. – М.: 1988-98.

& В.И. Почтарев, Земля – большой магнит, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1974 г.

[1] Названа в честь английского физика Майкла Фарадея (Michael Faraday, 1791-1867).

[2] Здесь и далее не следует забывать о погрешности измерительных приборов.

🎦 Видео

#2 измерение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля землиСкачать

Правило рук 👋 КАК ЛЕГКО определять НАПРАВЛЕНИЕ ЛИНИЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ??Скачать

Индукция магнитного поля | Физика 9 класс #37 | ИнфоурокСкачать

Лабораторная работа №48 Определение горизонтальной составляющей магнитного поля ЗемлиСкачать

Физика - Магнитное полеСкачать

Вектор магнитной индукции, принцип суперпозиции магнитных полейСкачать

Урок 175 (осн). Магнитное поле ЗемлиСкачать

Урок 281. Электромагнитная индукция. Магнитный поток. Правило ЛенцаСкачать

Магнитное поле. Магнитная индукция | Физика 11 класс #1 | ИнфоурокСкачать

Правило ПРАВОЙ и ЛЕВОЙ руки. Сила Ампера и Сила Лоренца. ЕГЭ Физика. Николай НьютонСкачать

ИНДУКЦИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ сила Ампера правило левой рукиСкачать

Билет №16 "Теорема о циркуляции и теорема Гаусса для магнитного поля"Скачать

Модуль вектора магнитной индукцииСкачать

Лабораторная работа Э-9Скачать

Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции. Магнитный поток.Скачать

Семь функций холестеринаСкачать

Урок 270. Магнитное поле и его характеристикиСкачать