Ампердің күші. электр өлшеуіш құралдар, электр қозғалтқыштың жұмыс істеу принципі №1 лаборатория «Магнит өрісінің токқа әсерін бақылау». Физика, 10 сынып, дидактикалық материал.

Теориялық материал

Өлшеу дегеніміз - арнайы техникалық құралдар көмегімен физикалық шамалардың мәнін анықтау.

Өлшеуіш аспаптардың жұмыс істеу принциптерін, олардың атқаратын міндетіне байланыссыз, былай түсіндіруге болады: электр тогы аспап аркылы жүріпайналдыру моментін туғызады, айналдыру моментінің әсерімен спираль серіппесінің 2 қарсы әрекетін жеңеді, қозғалатын бөлік бұрьшына бұрылады (1 - сурет). Бұл жерде нұсқама тіл 3 шкала 4 бойы мен қозғала отырып өлшенетін шаманы көрсетеді. Аспапты ажыратқаннан соң айналдыру моменті жоғалады,қозғалатын бөлік серіппенің серпімділігінің салдарынан алғашқы орнына қайта оралады.

Пайдалану жағдайына байланысты аспаптың қозғалатын бөлігі тез тынышталуы керек. Бұл ауалы немесе магниттік тыныштандырғышымен іске асырылады. Ауалы тыныштандырғышта (2,а- сурет) қозғалатын бөлігін тежеу үшінтыныштаңдырғыш камерасындағы ауаны сығу немесе сирету салдарын пайдаланса, магниттік тыныштандырғышында магниттік тежеу принципін пайдаланады (2, б-сурет).

1-сурет Электр өлшеуішаспаптың 2-сурет. Тыныштандырғышқұрылысы:

қозғалмайтынбөлігініңқұрылысы 1-ауалы тыныштандырғышкамерасы,

2-поршень, 3-тұрақты магнит

Ток пен кернеуді өлшеу.Ток пен кернеудіөлшеуүшінәртүрліжүйеліөлшеуішаспаптар – амперметрлер мен вольтметрлерқолданылады. Мөлшерікішітоктардыөлшеуүшінгальванометрлер, микроамперметрлер, миллиамперметрлер, ал мөлшері аз кернеулердіөлшеуүшінмилливольтметрлер, микровольтметрлерқолданылады. Амперметрдіжүктемегетізбектепқосқандаолөлшенетінтізбектегітокқаәсерінтигізбеуікерек. Сондықтаноныңкедергісіэнергияқабылдағышыныңкедергісінен аз болуытиісті. Амперметрдіңкедергісі аз болса, олтұтынатынқуат та аз болады. Тізбеккеқосылған вольтметр өлшенетінкернеугеәсерінтигізбеуікерек, сондықтанқабылдағыштаркедергісіне параллель қосылған вольтметр кедергісі, қабылдағыштаркедергісіненүлкенболуыкерек. Үлкенмәнді вольтметр кедергісінде ток мөлшерліболады, сондықтанолтұтынатынқуат та аз.

Өлшеуішаспаптардыңөлшеушегіненүлкенмөлшердегі ток пен кернеудіөлшеуүшінтұрақты ток тізбегіндегішунттар мен қосымшакедергілерқолданылады, ал айнымалытокта – өлшеуіш ток немесекернеутрансформаторларықолданылады.

Егерамперметрден шкала шегіненасатынтоктыөлшеукерек, ондаапмертерге параллель шунт қосады. Шунт жүктемементізбектелеқосылады да, ал амперметр шунтқа параллель қосылады. Шунт депотырғанымызжуан константан немесеманганинненжасалғанжалпақтілікше.

Шунт кедергісінмынадайформуламенанықтайды: мұндағы – шунт кедергісі, - аспаптыңөлшеушегінешеесеөсетіндіктікөрсететін сан. Шунттатөрттүйіспелерболады: оныңекеуінеаспап, ал қалғанекеуіне – электртізбегініңжалғаушысымдарықосылады. Осылайқосқанкездеаспапкөрсетімдерітүйіспелердіңөткелдіккедергілерінебайланыстыболмайды.

Мөлшері шкала шегіненасыптүсетінкернеудіөлшеуүшінвольтметргеқосымшакедергінітізбектепқосады. Егерқосымшарезистордыңкедергісі вольтметр орамасыкедергісінен 9 есекөпболса, ондаекеуінеортақкернеудің 0,9-ы қосымшакедергіге, тек 0,1-і вольтметрдіңорамасыныңкедергісінетүседі. Бұлкездеаспаптыңөлшеушегі 10 есекеңейтіледі. Қосымшарезистордыңкедергісімынадайформуламенанықталады: , бұлжерде – аспаптыңөлшеушегініңнешеесекеңейтілуінкөрсететін сан.

Шунттар мен қосымшарезисторлардыаспаптыңішінеорналастырады, не болмасаөлшеукезіндеаспапқысқыштарынақосатындайетіпбөлекжасайды.

Кедергілердіөлшеу. Кедергілердіөлшеуүшінамперметргежәне вольтметр тәсілінпайдалануғаболады. Сыналатынрезисторғақосылған вольтметр көрсетімін, солрезисторғатізбектепқосылған амперметр көрсетімінебөлінгенбөліндіарқылыоныңкедергісінанықтайды R=U/I. Кедергілердітікелейөлшеуүшін омметр менмегаомметрдепаталатынаспаптарқолданылады. Оларсхемағатізбектеп не параллель қосылады.

Омметр – ішкікедергісіжәнеқосымшакедергісі магнит-электрлікжүйедегіөлшеуаспабыболыптабылады. Жұмыскернеуіқосылмайтұрғанжелініңоқшауламасыныңкедергісінмегаомметрменөлшейді. Оныңбірқысқышынтексерілетінөткізгішсымынақосады, ал екіншісінжергеқосады. Мегаомметриндукторыныңтұтқасынайналдырыпаспапшкаласынанөлшенетінкедергініңмәніноқиды. Мұндағы индуктор кішкенемагнитоэлектрлік генератор болыптабылады.

Қуат пен энергияныөлшеу. Тұрақты ток тізбегіндегіқуаттыөлшеуүшінарнаулыаспапкерекемес, өйткеніқуатты P=UI вольтметр мен амперметр көрсетімдеріменесептепшығаруғаболады. Айнымалы ток тізбегіндегіқуаткернеу мен токқағанаемес, арасындағы фаза ығысуына да тәуелді: .Сондықтанайнымалы ток қуатынөлшеуүшінарнаулыаспап – электрдинамикалықнемесеферродинамикалықжүйедегі ваттметр қолданылады. Электродинамикалықваттметрдіңайналдырушымоментікернеу мен ток көбейтіндісінепропорционал. Ваттметрдіңайнымалы ток тізбегінеқосқанкездеекіорауыштағы ток бағытыныңбірдейигеруіайналдырушымоменткеәсеретпейді. Бірақ ваттметр орауыштағытоктыңфазасын 1800-қа ал айналдырушымоменттінбағытынөзгертеді.

Ферродинамикалықваттметрлердіңдәлдігітөмен. Оларды гистерезис әсерінебайланыстытұрақты ток тізбегіндеқолдануғаболмайды.

Электрлікөлшеуішаспаптар – әртүрліэлектрлікшамалардыөлшеугеарналғанқұрылғылар.