I. Цели работы
1. Закрепление знаний о цифровых интегрирующих вольтметрах и об электронных вольтметрах с различными преобразователями переменного напряжения в постоянное.
2. Приобретение навыков измерения параметров уровня (амплитудных параметров) периодических напряжений с помощью вольтметров и осциллографов.
3. Исследование влияния периодических помех при измерении постоянного напряжения интегрирующим цифровым вольтметром.
4. Исследовать возможности измерения напряжений различной формы вольтметрами с разными типами преобразователей переменного напряжения в постоянное.
5. Исследование погрешностей взаимовлияния (как на результат измерения напряжения влияет соотношение "выходное сопротивление источника измеряемого напряжения / входное полное сопротивление измерительного прибора").
II. Объекты измерений, средства измерений и требуемая точность измерений
Объектами измерений являются:
Напряжения на выходе функционального генератора SFG-2110 гармонической, треугольной и прямоугольной формы;
Погрешности, обусловленные периодическими помехами при измерении постоянного напряжения интегрирующим цифровым вольтметром;
Напряжения на выходе делителей напряжения при подключении реальных измерительных приборов.
Средства измерений :
Электронные вольтметры В7-77, В7-40, В7-26, В3-57;
Электронный осциллограф GOS-620FG;
Цифровой осциллограф TDS-2012B (либо TPS-2012 либо MSO-6104A).
Точность измерений : максимально возможная при использовании данных средств измерений.
III. Программа работы
Ознакомиться с расположением и назначением органов управления вольтметров В7‑77, В7-40, В7-26, В3-57, а также с их краткими характеристиками.
Ознакомиться с работой модели АЦП двухтактного интегрирования.
Экспериментально исследовать (на программной модели вольтметра В7-77 и на реальных вольтметре В7-77) подавление гармонической помехи при различных ее частотах.
Изучить алгоритмы формирования показаний вольтметров В7-77, В7-40, В7-26 и В3-57 при измерении переменных напряжений.
Экспериментально исследовать влияние формы периодических напряжений на показания вольтметров В7-77, В7-40, В7-26 и В3-57.
Экспериментально исследовать погрешности взаимовлияния при измерении вольтметром В7-77 и цифровым осциллографом TDS-2012B (либо TPS-2012 либо MSO-6104A) напряжений на выходе делителей с разным выходным сопротивлением при разных частотах измеряемых напряжений.
IV. Домашнее задание
Перед работой в лаборатории необходимо выполнить следующее домашнее задание.
1. Повторить (изучить) принцип действия цифровых вольтметров с двухтактным интегрированием – по материалам лекций, учебников (например, , , и др.) и данного файла (п. 3.1).
2. Повторить (изучить) принцип действия электронных вольтметров с разными типами преобразователей переменного напряжения в постоянное – по материалам лекций, учебников (например, , , и др.) и данного файла (п. 4.1 и приложение D, п. 2).
3. Повторить материал на тему «Погрешности взаимовлияния», обратив особое внимание на подключение вольтметра к источнику исследуемого напряжения – по материалам лекций и .
4. Ознакомиться с программой работы. Для каждого исследования постараться ответить на вопрос: какой характер зависимостей ожидается в результате данного исследования?
5. Ознакомиться с внешним видом и назначением органов управления вольтметров, используемых в данной работе – по материалам данного файла (п. 1.1).
6. Ознакомиться с основными техническими данными вольтметров, используемых в данной работе – по материалам данного файла (приложение А).
Контроль выполнения домашнего задания будет проводиться в начале лабораторного занятия в виде контрольной работы или беседы с преподавателем.
Литература:
Кушнир Ф.В. Электрорадиоизмерения: Учебное пособие для вузов. – Л.: Энергоатомиздат,1983. – 320 с.
Тартаковский Д.Ф., Ястребов А.С. Метрология, стандартизация и технические средства измерений: Учебник для вузов. – М.: Высшая щшкола, 2001. – 205 с.
Мирский Г.Я. Электронные измерения. – М.: Радио и связь, 1986. – 440 с.
4. Электронная версия документа «Погрешности взамовлияния.pdf» из раздела «Мои материалы» страницы Цветкова Ф.А. в Цифровом кампусе
Тема: Измерение напряжения на различных участках электрической цепи.
Цель работы: измерить напряжение на контактах двух проволочных сопротивлений, соединенных последовательно, и сравнить его с суммой напряжений на контактах каждого из этих сопротивлений.
Оборудование:
- источник тока (батарея или аккумулятор);
- проволочный резистор R 1 ;
- проволочный резистор R 2 ;
- металлический планшет;
- вольтметр;
- ключ;
- соединительные провода.
Указания к работе
1. Рассмотрите вольтметр и определите:
- клемму, которой прибор соединяется с положительным полюсом источника электропитания;
- максимальную величину напряжения, которую можно измерить данным вольтметром;
- цену деления его шкалы.
2. Нарисуйте в тетради схему электрической цепи, изображенной на рисунке 1.
3. Соберите эту электрическую цепь. Вначале на металлическом планшете располагают детали электрической цепи, как это показано на рисунке 1. После этого соединяют друг с другом те элементы цепи, которые нужно подключить последовательно, начиная от положительного полюса источника. Затем параллельно сопротивлению R 1 подключают вольтметр так, чтобы его клемма, помеченная знаком "+", через другие элементы цепи оказалась подключенной к положительному полюсу источника питания.
4. Проверьте правильность сборки цепи. Подключите вольтметр, как это показано на рисунке 2.
5. Включите источник электропитания в сеть.
6. Замкните ключ и по отклонению стрелки вольтметра убедитесь, что цепь работает.
7. С помощью вольтметра измерьте напряжение U 1 на клеммах сопротивления R 1 . Величину напряжения запишите в тетради рядом со схемой. Разомкните ключ.
8. Подключите вольтметр, как это показано на рисунке 3 и зарисуйте в тетради схему.
9. По показанию вольтметра измерьте напряжение U 2 на концах сопротивления R 2 . Величину напряжения запишите в тетради рядом со схемой.
10. Подключите вольтметр, как это показано на рисунке 4 и зарисуйте в тетради схему.
11. Измерьте напряжение U 3 на концах участка цепи, состоящего из двух соединенных последовательно сопротивлений R 1 и R 2 .
12. Разберите электрическую цепь.
13. Вычислите сумму напряжений U 1 и U 2 . Сравните сумму напряжений U 1 +U 2 с величиной напряжения U 3 и убедитесь в справедливости утверждения о том, что напряжение на участке цепи, состоящем из последовательно соединенных элементов, равно сумме напряжений на каждом из этих элементов.
Лабораторная работа 5 Тема: « Измерение напряжения на различных участках электрической цепи »
Удобный шаблон для проведения лабораторной работы и закрепления первичных знаний о напряжении электрической цепи.
Просмотр содержимого документа
«Презентация к уроку Лабораторная работа 5 "Измерение напряжения на различных участках электрической цепи"»
Лабораторная работа 5
Тема:
«Измерение напряжения
на различных участках
электрической цепи»
Алессандро Вольта
В его честь в 1964 г. назван кратер на видимой стороне Луны.
Цель работы:
измерить напряжение на участке цепи,
состоящем из последовательно соединенных
резистора и лампы. Сравнить его с напряжением на концах лампы и резистора.
Приборы и материалы:
источник питания, вольтметр,
резистор, ключ,
соединительные провода.
Теоретическое обоснование
1. Тренировочные задания и вопросы
А) Можно ли утверждать, что при прохождении электрического тока по цепи выполняется работа? Почему? _________________________________
Б) Определение напряжения ______________________
В) Прибор для измерения напряжения (название, обозначение, как подключается)_____________
2. Переведите данные значения напряжения в Вольт:
1 вариант
2 вариант
2,5кВ =
734мВ =
47,24кВ =
0,564мкВ =
283мВ =
15,5МВ =
7,95мкВ =
14,8МВ =
Техника БЕЗОПАСНОСТИ
ХОД РАБОТЫ
1.Внимательно рассмотрите шкалу вольтметра,
определите цену его деления и пределы измерения:
2. Измерьте напряжения U1
на концах резистора.
3. Измерьте напряжение U2 на зажимах лампы
Сравните эти напряжения.
4. Измерьте напряжение на участке цепи, состоящем из резистора и лампы.
Запишите = __________
5. Оформите результаты в таблицу
Схема 1
Схема 1
Схема 2
Схема 2
, В
Схема 3
Схема 3
, В
, В
Посчитайте сумму + и сравните с
6. Сделайте вывод
План для вывода:
- Цель проведения лабораторной работы
- Что делали для достижения цели
- Какие результаты получили
- Подтвердили или опровергли гипотезу
- Реален или нет результат (совпадает
или нет с теорией)
Тема урока: Лабораторная работа «Измерение напряжения на различных участках электрической цепи»
Цели урока:
Предметная: закрепить ЗУН учащихся по теме «Электрический ток», продолжить формирование у обучающихся понятия напряжение, умений и навыков собирать простейшие электрические цепи, сформировать практические навыки измерения напряжения.
Метапредметная : развивать умения наблюдать, сравнивать и обобщать результаты эксперимента; развивать умение логически излагать свои мысли.
Личностная: продолжить развивать интерес к изучению физики, активизировать познавательную деятельность, воспитывать: аккуратность при выполнении работ, организованность, дисциплинированность, умение работать в микрогруппе.
Тип урока: комбинированный.
Урок повторения ранее изученного материала и проведение лабораторной работы.
Оборудование к уроку : компьютер, видеопроектор, интерактивная доска, источник питания, вольтметр, спирали-резисторы-2шт., ключ, соединительные провода.
Этапы урока:
Сообщение темы и цели урока
Актуализация знаний
Здравствуйте, все ли у вас готово к уроку. Итак, начинаем.
На прошлом уроке мы проходили с вами тему «Электрическое напряжение».
Мы его измеряли?
Поэтому тема сегодняшнего урока, какая будет у нас?
Измерение напряжения
Позволю дополнить тему: на различных участках цепи. Слайд 1.
Откройте рабочие тетради и запишите тему урока.
Сегодня нам с вами предстоит выполнить лабораторную работу «Измерение напряжения на различных участках цепи». Но сначала давайте вспомним и повторим ранее изученный материал по теме электрический ток. Это поможет вам при выполнении работы.
Повторение изученного материала
Взаимопроверка в парах по вопросам. Слайд 2.
1.Что такое электрический ток? (Упорядоченное движение заряженных частиц)
2.От какого полюса источника тока и к какому принято считать направление тока? (От «+» к «-»)
3. Вспомните элементы цепи и их условное обозначение.
4.Что показывает напряжение? (Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую)
5.По какой формуле рассчитывается напряжение?(U = A | q )
6.Единица измерения напряжения? (В-ВОЛЬТ)
7. Как называется прибор для измерения напряжения? (Вольтметр)
8. Как включают вольтметр для измерения напряжения на участке цепи?
(1.Включать в электрическую цепь только параллельно.( Зажимы вольтметра присоединяют к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение)
2.Соблюдать полярность.( Вольтметр в цепь включается с помощью двух клемм, имеющих на приборе. У одного из клемм вольтметра стоит знак «+», у другого «-». Клемму со знаком «+» нужно обязательно соединить с проводом, идущим от положительного полюса источника тока)
3.Можно включать в цепь без нагрузки.)
1.3 Проверка знаний и умений
Назовите название условных обозначений компонентов электрической цепи.
Слайд 3(Волшебное окно)
Вспомните правила включения вольтметра в эл. цепь. Слайд 4.
Предлагаю собрать на доске электрическую цепь, состоящую из 2-х эл. ламп, соединенных последовательно, ключа, источника тока и вольтметра, измеряющего напряжение на лампе 1.(на лампе 2, на источнике тока, на 2-х лампах)
А вы зарисуйте схему этой цепи у себя в тетради. Ученик В зарисует схему эл. цепи на доске.
На схеме покажите направление электрического тока и укажите на схеме полярность клемм у вольтметра.
Физкультминутка(пассивная):
В кабинете физики на одной из стен имеются изображения трёх голубей разного цвета. Под спокойную музыку учащимся предлагается зафиксировать внимание на одном из них, затем закрыть глаза, медленно повернуть голову и мысленно перенести изображение голубя на противоположную стену. То же самое проделывается с остальными изображениями голубей. Тем самым обеспечивается отдых глазам и головному мозгу
Выполнение лабораторной работы
Рабочие тетради закрываем. Открываем тетради для лабораторных работ(с.8).
Как называется работа? (Измерение напряжения на различных участках электрической цепи.)
Какова цель работы? (Измерить напряжение на участке цепи, состоящем из двух последовательно соединённых спиралей, и сравнить его с напряжением на конце каждой спирали)
Какие приборы и материалы необходимы для выполнения работы? (источник тока, спирали-резисторы-2 шт., вольтметр, ключ, соединительные провода)
Вольтметр взять с пределом измерения 6 В.
Выполняя работу, соблюдайте ТБ:
ТБ при работе с электроизмерительными приборами. Слайд 5
Осторожно! Электрический ток! Убедитесь в том, что изоляция проводников не нарушена. При сборке электрической цепи аккуратно располагайте провода, а наконечники плотно зажимайте клеммами.
Производите сборку электрических цепей, переключения в них, монтаж и ремонт электрических устройств только при отключенном источнике питания. Выполняйте наблюдения и измерения, соблюдая осторожность, не прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением или оголенным проводам. Не включайте цепь без разрешения учителя. На столе не должно быть никаких посторонних предметов. Оберегайте приборы от падения. Не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов.
Ребята при выполнении лабораторной работы мы соблюдаем ТБ, а для чего?
Высокое напряжение опасно для жизни. Тело человека и животных очень хорошо проводит электрический ток, поскольку содержит ионные растворы. Тело человека является проводником. Проходя по нему, электрический ток может вызвать повреждение жизненно важных органов, а иногда и смерть человека.
Ребята, давайте вместе с вами выясним какое напряжение опасно для человека и Что будет с человеком,
который окажется рядом с упавшим оголенным кабелем,
находящимся под высоким напряжением? Найдите ответ на этот вопрос на сайте Классная физика.
Во всех лабораторных опытах, где используется вольтметр, нужно сначала собирать цепь без него, а затем подключить вольтметр к тому участку, на котором измеряют напряжение. Вольтметр можно переключать от одного участка к другому, не разбирая остальные участки цепи.
Чтобы снимать показания с вольтметра нужно определить цену деления прибора.
Итоги. К какому выводу вы пришли?
У: Мы научились измерять электрическое напряжение на различных участках цепи. Напряжение на двух последовательно соединенных резисторах равно сумме напряжений на каждом резисторе. U = U 1 + U 2.
Выяснили, что электрическое поле совершает различную работу по перемещению единичного заряда в наших резисторах.
- Почему важно было узнать новую физическую величину напряжение?
У: Высокое напряжение опасно для жизни. Осторожность нужно соблюдать и в работе с небольшими напряжениями. В зависимости от условий даже небольшое напряжение может оказаться опасным.
Рефлексия. На столе находятся три одинаковых картонных квадрата размером 3x3см. На учительском столе выставляются трое рычажных весов. На весах – таблички: «Я», «Мы», «Дело». Левая чаша весов означает «плохо» , правая – «хорошо» . В конце урока учащиеся самостоятельно кладут свои квадраты на ту или иную чашу каждых весов. Таким образом становится наглядно виден результат работы учащихся на уроке и их самооценка.
Домашнее задание.
Повторить параграфы 39-41, упражнение 16 (1,2).
По данным лабораторного опыта придумать самим задачу и решить.
Каждый ученик получает оценку за выполнение лабораторной работы после проверки тетрадей учителем.