832к 10-04-20 ЭлТех ПракРаб_6 Изучение зависимости сопротивл от их геометр параметров и удельных сопротивлений материалов

Практическая работа №6 «Изучение зависимости сопротивления реальных проводников от их геометрических параметров и удельных сопротивлений материалов»

Цель: определить удельное сопротивление проводника и сравнить его с табличным значением.

План выполнения занятия

1.Установите на свой компьютер программу «Начала Электроники»

2. Изучите теоретическую часть работы.

3. Выполните задания

4. Используя скриншоты, создайте отчет о проделанной работе

5. Ответить на контрольные вопросы в тетради. Сделать фото ответов на вопросы и вставить его в отчет

6. Переслать на почту преподавателя ([email protected]) отчет в виде файла с именем фамилия_группа_дата занятия (например: Петров_832_10-04-20)

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Установка программы «Начала Электроники»

Для выполнения практической работы необходимо наличия программы «Начала Электроники», которая представляет собой электронный конструктор, позволяющий имитировать на экране монитора процессы сборки электрических схем, исследовать особенности их работы, проводить измерения электрических величин так, как это делается в реальном физическом эксперименте

Двойным щелчком левой кнопки мыши запустите файл e.msi.

У Вас откроется Мастер установки программы. Следуя инструкции и нажимая кнопку Далее установите программу на свой компьютер.

Двойным щелчком левой кнопки мыши по ярлыку программы на Рабочем Столе запустите программу «Начала Электроники».

• При запуске программы, на экран монитора компьютера выводятся:

• монтажный стол с контактными площадками, на котором можно собирать и анализировать работу электрических схем (в центре экрана);

• панель деталей, содержащая набор электрических элементов (в правой части экрана);

• "мусорная корзина", куда выбрасываются перегоревшие и ненужные детали (она расположена в левом нижнем углу экрана);

• панель управления программой с кнопками для вызова вспомогательных инструментов (расположена в верхней части экрана);

• панель комментариев (в нижней части экрана).

ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ

МОНТАЖНЫЙ СТОЛ

Монтажный стол представляет собой набор из 7 х 7 = 49 контактных площадок, к которым "припаиваются" электрические детали, для сборки различных электрических схем. Каждая деталь может располагаться лишь между двумя ближайшими контактными площадками или вертикально или горизонтально. К деталям, в точки их соединения с контактными площадками, можно подключать щупы измерительных приборов. Выбор деталей из набора конструктора и "пайка" их на рабочем столе производится с помощью манипулятора "мышь". Это делается стандартным для Windows – приложений способом – необходимо поместить указатель "мыши" на нужную деталь (указатель принимает вид пинцета), затем нажать левую кнопку "мыши" и, удерживая ее в нажатом состоянии, переместить деталь в нужное место монтажного стола. После освобождения левой кнопки "мыши", деталь будет установлена в указанном месте. Ненужные и "испорченные" детали можно удалить со стола в "мусорную корзину" таким же способом.

Можно удалять детали со стола и другим методом. Необходимо "щелкнуть" на детали правой кнопкой "мыши" – появится окно с надписью "Выбросить деталь". После подтверждения (щелчка на кнопке), деталь будет удалена в корзину.

Детали, "выброшенные" за пределы монтажного стола, но не в корзину, накапливаются в нижней части монтажного стола.

На столе одновременно не могут быть расположены источники переменного и постоянного тока.

ПАНЕЛЬ ДЕТАЛЕЙ КОНСТРУКТОРА

В конструкторе можно использовать следующие детали:

ЦИФРОВОЙ МУЛЬТИМЕТР

ОБЩИЙ ВИД И НАЗНАЧЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МУЛЬТИМЕТРА

Общий вид мультиметра показан на рисунке:

На рисунке показаны расположение элементов управления и гнезд для подключения мультиметра к электронной схеме. Переключение режимов работы и пределов измерения производится "щелчком" манипулятора "мышь" на метках соответствующих пределов (при установке указателя на пределы он принимает вид руки).

ПРАВИЛА РАБОТЫ С МУЛЬТИМЕТРОМ

1. Мультиметр вызывается на экран (рабочий стол) нажатием кнопки "Получить мультиметр" на верхней панели окна программы. Следующее нажатие на эту кнопку вызывает второй прибор (при этом кнопка блокируется). Для удаления прибора нужно щелкнуть на кнопке x в правом верхнем углу окна мультиметра. Прибор вместе со своими зажимами исчезает с экрана.

2. Подключение мультиметра к точкам исследуемой схемы производится установкой в нужные места общего (темно-синего) и измерительного (красного) зажимов, соединенных с соответствующими гнездами прибора. Соединительные провода прибора на экране не показываются, чтобы не загромождать монтажный стол.

Для подключения прибора к исследуемой схеме необходимо:

• установить указатель "мышки" на нужный зажим прибора (указатель примет вид руки);

• нажать и удерживать левую кнопку "мышки":

• перетащить зажим (удерживая кнопку) в нужную точку схемы и отпустить кнопку "мышки".

Если в процессе работы требуется переключить зажимы в другие места схемы, то используется эта же процедура. Перенос зажима на область прибора приводит к его автоматической "парковке" на соответствующее входное гнездо мультиметра.

3. Переключение режимов работы прибора осуществляется установкой указателя "мышки" на соответствующую точку панели прибора (при этом указатель изменяет свой вид) и щелчком левой кнопки "мышки". Переключатель режимов работы мультиметра поворачивается в отмеченную позицию.

4. На цифровом табло прибора отображается числовое значение измеряемой величины (тока, напряжения, сопротивления) в единицах, указанных на выбранном пределе измерения. Если в левой части табло высвечивается -1 (переполнение), это говорит о том, что значение измеряемой величины превышает максимальное значение выбранного предела измерения. Необходимо переключить прибор на другой предел.

5. Вы можете использовать для работы один или два мультиметра, которые имеют номера 1 и 2. Зажимы приборов также имеют соответствующие номера. Приборы могут использоваться одновременно и независимо. Например, первым прибором можно измерять напряжение, а вторым - ток, в разных частях исследуемой схемы.

ИЗМЕРЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ МУЛЬТИМЕТРА

Мультиметр позволяет проводить измерения:

• напряжений постоянного и переменного тока;

• силы постоянного тока;

• сопротивлений участков цепи постоянного тока.

• проверять наличие контактов с использованием звуковой сигнализации.

ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ

Для измерения напряжения на участке исследуемой цепи необходимо учитывать следующее:

• Вольтметр всегда включается параллельно участку цепи, на котором измеряют напряжение (реальный вольтметр может выйти из строя при неправильном включении!);

• Какой вид тока - постоянный или переменный, протекает в цепи? Переключатель режимов работы необходимо установить в соответствующую позицию;

• Вольтметр показывает эффективное значение переменного напряжения;

• При измерении постоянных напряжений вольтметр показывает значение с учетом полярности - если потенциал на измерительном зажиме меньше, чем на общем, на табло высвечивается знак "минус";

• Пределы измерения постоянного напряжения: 1000 В, 200 В, 20 В, 2000 мВ, 200 мВ.

• Пределы измерения переменного напряжения: 750 В, 200 В.

• Входное сопротивление прибора в режиме вольтметра равно 1 МОм.

ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Для измерения силы тока на участке исследуемой цепи необходимо учитывать следующее:

• Амперметр всегда включается последовательно в участке цепи, где измеряется сила тока (реальный амперметр может выйти из строя при неправильном включении!);

• Наш амперметр может измерять только силу постоянного тока;

• При измерении силы тока в цепи, амперметр показывает его значение с учетом полярности: если ток через прибор течет от общей клеммы к измерительной, на табло высвечивается знак "минус";

• Пределы измерения силы постоянного тока: 10 А, 200 мА, 20 мА, 2000 мкА;

• Входное сопротивление амперметра очень мало (около 10 ^-6 Ом)

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Для измерения сопротивлений необходимо учитывать следующее:

• Омметр может измерять только активное сопротивление элементов схемы;

• Пределы измерения сопротивлений: 2000 кОм, 200 кОм, 20 кОм, 2000 Ом, 200 Ом и специальный предел для определения контактов со звуковой сигнализацией;

• На измеряемый участок схемы прибор подает напряжение 2 В;

• Прибором можно определять наличие контакта в схеме, при этом, если сопротивление измеряемого участка меньше 75 Ом, подается звуковой сигнал.

2. Краткое теоретическое описание заданий

Немецкий физик Георг Ом (1787-1854) в 1826 году обнаружил, что отношение напряжения U между концами металлического проводника, являющегося участком электрической цепи, к силе тока I в цепи есть величина постоянная:

(1)

Эту величину R называют электрическим сопротивлением проводника. Электрическое сопротивление измеряется в Омах. Электрическим сопротивлением 1 Ом обладает такой участок цепи, на котором при силе тока 1 А напряжение равно 1 В:

Опыт показывает, что электрическое сопротивление проводника прямо пропорционально его длине L и обратно пропорционально площади S поперечного сечения проводника:

(2)

Постоянный для данного вещества параметр r называется удельным электрическим сопротивлением вещества. Удельное сопротивление измеряется в Ом? м.

3. Порядок выполнения работы

Рис.1.

2.1. Соберите на монтажном столе электрическую схему, показанную на рисунке:

2.2. Выберите материал проводника – никель, установите значения длины и площади поперечного сечения:

L = 100 м; S = 0.1 мм²;

2.3. Определите экспериментально с помощью мультиметра напряжение на проводнике.

Для этого необходимо подключить параллельно проводнику мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения, соблюдая полярность.

Запишите показания мультиметра.

2.4. Определите экспериментально с помощью мультиметра силу тока в цепи.

Включите мультиметр в режиме измерения постоянного тока последовательно в цепь, соблюдая полярность.

Запишите показания мультиметра.

2.5. Рассчитайте сопротивление проводника по формуле (1).

2.6. Определите удельное сопротивление никеля по формуле (2).

2.7. Проделайте пункты 2.3 – 2.6. изменяя длину, но, не меняя площадь поперечного сечения и материал проводника.

2.8. Результаты измерений занесите в таблицу:

2.9. Найдите среднее значение удельного сопротивления и сравните его с табличным значением.

2.10. Измерьте сопротивление проводника непосредственно с помощью омметра. Сравните полученные результаты.

Сформулируйте выводы по проделанной работе.

3. Контрольные вопросы.

3.1. Что называют удельным сопротивление проводника?

3.2. Как зависит сопротивление проводника от его длины?

3.3. По какой формуле можно рассчитать удельное сопротивление проводника?

Значения некоторых удельных сопротивлений указаны в таблице