Электр зертханалық жұмыстарды орындауға методикалық нұсқаулар



жүктеу/скачать 0,57 Mb.
бет17/17
Дата16.12.2021
өлшемі0,57 Mb.
#101880
түріНұсқаулар
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17
N

lN

εN

lx

εx

<εx>-εi

(<εx>-εi)2

Δεx

ε=

Өлшем ділігі.

см

В

см

см







В

%

1

























2



















3



















4



















5



















Орташа

-

1,018

-




-

Σ








Бақылау сұрақтары


  1. Кулондық күш өрісі тұрақты элекр тогының пайда болуына себеп бола ма?

  2. Кирхгоф заңын түсіндір.

  3. Неліктен реохорд жұмысы үшін калибрленген сым қолданылады?

  4. Жұмыс формуласын қорытып шығар.

№ 34 зертханалық жұмыс.Баллистикалық гальванометр көмегімен сұйық диэлектриктердің диэлектрик өтімділігін өлшеу


Жұмыстың мақсаты: Зерттелетін диэлектрикпен толтырылған конденсатордың электр сыйымдылығы бойынша диэлектриктің диэлектрлік өтімділігін эксперимент жүзінде анықтау әдісімен танысу.

Баллистикалық гальванометрді градуирлеу. Трансформатор майының диэлектрик өтімділігінің шамасын анықтау.


Теориялық кіріспе
Электротехникада қолданылатын сұйық диэлектриктердің ішінде трансформатор майы жиі кездеседі. Трансформатор майын күшті трансформаторлардың изоляциясының электр төзімділігін арттыру, жылу беруін жақсарту үшін толтырады. Трансформатор майы жоғары кернеудегі майлы ажыратқыштарда және т. б. электр аппараттарында қолданылады. Бір немесе екі беті қызыл – мысты электрлік фольгамен тегістелген шынытекстолит аппаратураның төмен вольттік тізбегінің басылған сұлбаларын жасауда қолданылады. Басылған сұлбаларды фольгаланған шынытекстолитті (травлением ) алынады.
Диэлектриктердің үйектелуі
Диэлектриктердің қасиеттерінің негізгі сипаттамаларының бірі болып табылатын физикалық шама – диэлектрлік өтімділік . Диэлектрлік өтімділік вакуумдағы электр зарядтарының жүйесімен қоздырылған электр өрісі кернеулігінің сол зарядтардың диэлектрлік ортадағы электр өрісі кернеулігінен қанша есе артық екенін көрсетеді.

Диэлектриктердің электр өрісі кернеулігінің шамасына және электр зарядтарына әсер етуі оның сыртқы электр өрісінде үйектену (поляризация) құбылысымен түсіндіріледі. Диэлектриктердің үйектелу механизмі оның молекулаларынының орналасуына тәуелді.

Егер молекулалар симметриялы орналасса, яғни оң және теріс зарядтардың сыртқы электр өрісі болмағанда, “ауырлық” центрлері сәйкес келсе, онда сыртқы электр өрісінде электронды немесе деформациялық үйектелу пайда болады. Оң +Q және -Q теріс зарядтарының ауырлық центрлері l шамасына (диполь иіні) ығысып, молекула электр өрісінді дипольдік моментке ие болады (34.1 сурет).
(1)


34.1 сурет


Егер молекулалар асимметриялы орналасса, яғни оң және теріс зарядтарының “ауырлық” центрлері сәйкес келмесе, онда мұндай молекулалардың дипольдік моменттері сыртқы өріс болмағанда нөлден айырықша болады үйектік молекула (полярные молекулы).

Сыртқы өріс болмаған жағдайда үйектік молекулалардың дипольдік моменттері, жылулық қозғалыс салдарынан, кеңістікте бейберекет бағдарланады да, олардың қорытқы моменті нольге тең болады. Сыртқы электр өрісі дипольдік моменттердің өріс бағытымен бағдарлануын туғызады. (бағдарлық үйектелу).

Сөйтіп диэлектриктердің үйектелуі деп, дипольдардың бағдарлану немесе электр өрісі әсерінен өріс бойынша бағдарланған дипольдардың пайда болу құбылысын айтады.

Сыртқы электр өрісінде орналасқан диэлектрик бетінде, үйектелу (поляризация) нәтижесінде, Е0 сыртқы өріске қарама-қарсы өздік ішкі өріс қондыратын, байланысқан зарядтар пайда болады.

Демек, диэлектриктің үйектелуі деп дипольдердің бағытталу құбылысы немесе электр өрістерінің әсерінен өріс бойымен бағдарланған дипольдердің пайда болуын айтады.

34.2 суретте диэлектрикпен толтырылған, зарядталған конденсатор сызбасы келтірілген. Диэлектриктегі электр өрісінің кернеулігі . Егер диэлектриктің диэлектрлік өтімділігі белгілі болса, онда



(2)

Диэлектриктің диэлектрлік өтімділігін анықтаудың ең кең тараған әдісі, сол диэлектрикпен толтырылған конденсатордың сыйымдылығын өлшеуге негізделген.


Конденсатордың электр сыйымдылығы
Өткізгіштің электр сыйымдылығы С деп, сан жағынан оның потенциалының шамасын бірлікке өзгерту үшін қажет жіберілетін зарядқа тең физикалық шаманы айтады
(3)
Жекеленген өткізгіштің С электр сыйымдылығы оның сыртқы беттерінен, өлшемдерінен, сонымен қатар, қоршаған ортаның диэлектрлік қасиеттеріне тәуелді болады. С электр сыйымдылықтың не өткізгіш зарядына, не оның потенциалына, не оның затына (материалына) тәуелді болмайтынын есте сақтау керек. БХ жүйесінде (СИ) электр сыйымдылық фарадпен өлшенеді.
1 фарад=1кулон/1вольт.
Екі өткізгіштің өзара сыйымдылығы – сан жағынан өткізгіштер арасындағы потенциалдар айырмасын бірлікке өзгерту үшін қажетті, өткізгіштің біреуінен екіншісіне тасымалданатын, зарядқа тең физикалық шама. Өзара электр сыйымдылығы өткізгіштердің формулаларына, өлшемдеріне, өзара орналасуларына және ортаның қасиеттеріне тәуелді болады.

Практикада екі әр аттас зарядталған өткізгіштердің, олармен қоздырылатын электр өрісі тек солардың арасында ғана болатындай формада жасалынып, сәйкесінше орналастырылуы маңызды. Екі өткізгіштің мұндай жүйесі конденсатор деп, ал өткізгіштердің өздері оның астарлары деп аталады. Астарларының формасына байланысты конденсаторлар – жазық, сфералық және цилиндрлік болып бөлінеді. Келесі қатынасты қолданып кез келген конденсатордың электр сыйымдылығының өрнегін қорытып шығаруға болады


(4)
Жазық конденсатор үшін
(5)
Параллель жалғанған бірдей конденсаторлардың батареясының сыйымдылығы

(6)
мұнда S – конденсатордың бір астарының ауданы, м2;

d – астарлардың ара қашықтығы, м;

- электр тұрақтысы, =8,85 10-12 Ф/м.

- диэлектриктің диэлектрлік өтімділігі;

N - параллель қосылған конденсаторлар саны.

Зертханалық қондырғы және өлшеу әдісі
Жұмыста трансформатор майының диэлектрлік өтімділігін анықтау үшін, осы маймен толтырылған екі бірдей параллель жалғанған С және N жазық батареяның электр сыйымдылығын өлшеу қажет.

Диэлектрлік өтімділік (6) өрнекке сәйкес келесі өрнекпен анықталады



(7)
Конденсатор батареясының сыйымдылығын анықтау үшін 3-суретте келтірілген сұлба бойынша электр тізбегін құрады.

Жұмыста электр сыйымдылығын анықтау әдісі берілген U кернеуде зерттелетін конденсаторлардың жинақтаған Q электр мөлшерін өлшеуге негізделген. Электр мөлшерін гальванометрдің жарық тілшесінің максималды ауытқуы бойынша, егер оны алдын-ала сыйымдылықтарының эталонды жиынтығының көмегімен градуирлеп, және градуирленген (дәл бөліктелген) график құрылса, бағалауға болады.

Q-ды біле отырып, диэлектрик толтырылған жазық конденсаторлар батареясының С қоспасын келесі өрнек бойынша анықтайды

(8)
мұнда U – конденсатор батареясындағы кернеу.

(8) өрнекті (7)-өрнекке қойып, зерттеліп отырған диэлектриктің диэлектрлік өтімділігін есептеу өрнегін алады


(9)
Қойылған есептің шешімі екі кезеңнен тұрады:

    1. Баллистикалық гальванометрді градуирлеу (дәл бөліктеу);

    2. Зерттелетін диэлектриктің диэлектрлік өтімділігін анықтау.


PG – баллистикалық гальванометр. Ол рамканың өздік тербеліс периодымен салыстырғанда аз уақыт аралығында оның рамкасы арқылы өтетін заряд мөлшерін өлшеуге қолданылады. Баллистикалық гальванометрдің кәдімгі магнит-электрлік жүйедегі гальванометрден ерекшелігі: қозғалмалы бөлігі ауыр, инерция моменті және өздік тербеліс периоды үлкен. Егер мұндай гальванометр арқылы қысқа импульсті ток (мысалы, конденсатор разряды) өтсе, онда гальванометрдің қозғалмалы жүйесімен байланысқан жарық тілшесінің максималды ауытқуы токқа емес, керісінше гальванометр арқылы өткен Q-зарядқа пропорционал болады.

С – зерттелетін конденсатор батареясы;

Сэ – сыйымдылықтардың эталонды жиынтығы;

GB – тұрақты ток көзі;

RP – потенциометр;

PV – вольтметр;

а1 б – сыйымдылықтың эталоны Сэ жиынтығы немесе зерттелетін конденсатор С батареясы жалғанатын қысқыштар;

SA – сол жақтағы қалыпта тұрған кезде ток көзінен конденсатордлың зарядталуын, ал оң жақтағы қалыпта конденсатордың PG гальванометр арқылы разрядталуын қамтамасыз ететін ауыстырып-қосқыш.


Жұмысты орындау тәртібі:

  1. сұлба бойынша (34.3 сурет) электрттізбегін тексеру;

  2. электр өлшеуіш аспаптардың өлшеу шектерін орнатып, шкалалардың бөлік құнын анықтау;

  3. а,б қысқыштарына (клеммаларына) Сэ сыйымдылықтардың эталонды жиынтығын жалғау (34.3 сурет). Эталонды конденсатордың сыйымдылығын 1-кестеге жазу;

  4. RP потенциометрмен (0,5-1,5) В кернеу орнатып, оны 1-кестеге жазу;

  5. Сэ эталдонды конденсаторды зарядтау (ауыстырып -қосқыш оң қалпында Р);

  6. Сэ эталдонды конденсаторды гальванометр арқылы разрядтау (ауыстырып - қосқыш оң қалпында Р), гальванометрдің жарық

тілшесінің максималды ауытқуын белгілеп, оны 1-кестеге енгізу;
1 кесте

№

Сэт

мкФ


U, B

Q = Cэ·U

мкКл


n

1

2

3



.

.

10















  1. гальванометрдің бүкіл шкаласы үшін жарық тілшесінің ауытқуын алуға болатындай, кернеуді немесе сыйымдылықты 8-10 рет өзгертіп, өлшеуді қайталау;

  2. әрбір жүргізілген өлшеу үшін келесі формула бойынша гальванометр арқылы өткен заряд шамасын есептеу;



Q=CэUэ (10)
2 кесте

Өлшем бірлігі

α=0,95 t (3) = 4,30

Ux, B

nx

Qx,

мкКл


ε

<ε>-εi

(<ε>-εi)2

Δε

Δε/<ε>


1

2

3
























Орташ.


























Бақылау сұрақтары





  1. Диэлектрлік өтімділіктің физикалық мағынасы.

  2. Диэлектриктің үйектелуі? Үйектелу түрлері.

  3. Конденсатордың құрылысы. Конденсаторлардың түрлері.

  4. Жазық конденсатордың сыйымдылығы.

  5. Жұмыс формуласын қорытып шағарыңыз.


Әдебиет




  1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. учебное пособие для втузов /А.А. Детлаф., Б.М. Яворский. – М.: Высшая школа, 1989. – 607 с.

  2. Евграфова А.Г., Коган В.Л. Руководство к лабораторным работам по физике. – М. : 1970. – 350 с.

  3. Иверонова В.И. Физический практикум. Механика и молекулярная физика.– 2-е изд. – М. : 1967. – 280 с.

  4. Кортнев А.В. и др. Практикум по физике. учебное пособие для втузов.– М. : 1965. – 509 с.

  5. Майсова Н.Н. Практикум по курсу общей физики. учебное пособие для студентов заоч. втузов и факультетов. –2-е изд., перераб. и доп. – М. : 1970. – 447 с.

  6. Савельев И.В. Курс общей физики. – М. : 1989. – 350 с.

  7. Трофимова Т.И. Курс физики. учебное пособие для вузов. –7-е изд.: – М. : 2003. – 542 с.



Мазмұны




Кіріспе.......................................................................................................3

1 Электрөлшеуіш құралдар........................................................................4

2 Электростатикалық өрісті зерттеу........................................................10

3 Уитстон көпірі арқылы кедергіні..........................................................15

4 Ток көзінің электр қозғаушы күшін өлшеу.........................................21

5 Баллистикалық гальванометр көмегімен сұйық

диэлектриктердің диэлектрлік өтімдімділігін өлшеу........................25

Әдебиет...................................................................................................33









жүктеу/скачать 0,57 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17



©www.engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз
    Басты бет