电磁学实验预备.doc
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1、电磁学实验1 电磁学实验中一般安全知识与操作规程 必须安全用电,在实验中只有确保人身和仪器设备的安全,实验才得以顺利进行。 (1) 确保人身安全的原则电对人身安全的直接危害就是触电,当人体通过的电流达到 50mA 时,将导致触电死亡,即要操作电,又要保证不发生触电事故,总的原则是:在一般电压下采取有效的绝缘措施,堵塞一切可能引起触电的漏洞,严格遵守操作规程,养成良好的操做习惯,特别是对交流市电的使用,更要小心谨慎。在一般情况下,不同的电压给于不同对待。 当电压低于 36 伏时,即使人体触电也无感觉,故 36 伏以下电压为安全电压,所以一般机器设备上的指示灯。照明灯使用 36 伏以下的电压,在特
2、别潮湿坏境,安全电压规定的更低些,一般为 24 伏(或 12 伏)。 当电压高于安全电压,且低于 380 伏时,必须采取有效的绝缘措施和严格地遵循操作规程,才能避免触电事故。当电压高至上千伏或更高时,再也不能靠简单的绝缘措施避免触电,有时当人体靠近带电体都可以引起“电击” ,所以高压电器周围设有围栏,不让人靠近,对于高压电器的操作,必须按有关专门规定处理。 电磁学实验,一般使用的电压不高,少数也有高电压的,但各类电器的电源使用的是220 伏市电,有触电的可能,因而必须采取有效的安全措施。 人体直接接触超过安全电压的正常带电电器会发生触电事故,但实际上大多数触电事故,是由于人体接触正常情况下不带
3、电的部分而造成的。例如,电机和各类电器以及与之相关联的金属机械的外壳,正常情况下它们本身不带电,若其内部某一带电电线的绝缘损坏而碰壳,当人触及时就会造成触电事故。保护接地或保护接零,就是为了防止这类触电事故的。 保护接地一般用 1KV 左右且中性点不接地的电网中,它是电气设备的金属外壳与大地可靠地联结起来,其接地电阻应小于 4 欧姆。 保护接零,是把电气设备中不带电的金属外壳,与中性点直接接地系统中的零线联接起来,目前在 380/220 伏中性点接地的三相四线制电网中,广泛地采用这种措施。该措施所以能在电器、电机的内部绝缘损坏碰壳,在人体接触时保护人身安全,是由于:当电气设备内某相线碰金属壳时
4、,就形成单相短路,电流很大,使熔断器和自动开关动作,从电路中切除该电器从而避免触电的发生, 所以在用电系统中, 熔断器和开关不应装在中线(零线)上,而应装在相线上,实验室所用的单相(或三相)三脚扦(或四脚)正确的接线是设备的外壳与插头上的粗而较长的脚用导线相联,对应的插座上孔应与电源中线相联,切不可接错! 有关安全用电的知识,还应参阅专门书籍,这里仅是一般简单介绍。 (2)确保仪器设备安全的一般原则 所有的电器、仪表均应在其额定的电压、电流或功率以及规定的量程内使用,否则,将造成损坏乃至烧毁! 例如,电源就标有额定电流输出值,若误将输出端短路、或外接负载电阻过小,致使输出电流超过额定值,电源就
5、会烧毁!应该注意:直接产生电能的装置叫电源。而通过变换器如通过变压器与市电相联,再向电路输出电能的装置,同属电源,也有其额定输出电流值, 或额定输出功率值, 就是交流市电也是取自电网的电源。 实验室用的直流稳压电源、信号发生器等,均应避免输出端短路! 各种电气元件,如电容标有能承受最大的电压值,电阻标有能承受的最功率值,使用中如超过额定值,均将损坏或烧毁! 各种电气仪表有各自的功能和量程,功能使用错误或量程选择不当,如误将电流表并联接入电路,或用小量程测量大电量,都会造成仪表的损坏乃至烧毁! 实验中,电路联接错误,也将导致电器仪表的损坏! A 确保电路的连接正确无误。 B 确保电器,仪表在额定
6、值内运行 (3)几点安全操作规则 接线前合理布置仪器,应符合安全可靠、接线短、少交叉、操作方便、观察、读数容易、检查方便,电源最后接入电路,拆除电路时首先拆除或关电源的规则。 对于可调电路,开始电源置于零输出处,限流电阻置于最大,分压电阻置于分压为零处,电表选择较大量程,然后采取点触法通电,边调节边观察的方法,一遇示值超过满度,电源过载指示红灯亮,或有焦臭味等情况之一,应立即关断电源,进行检查,排除故障,再做实验。 对超过安全电压的电路,操作时人体要注意可靠的绝缘,养成单手操作,一次只操作电路中一个点的习惯,一般不得带电操作。 末经教师检查电路,不得擅自接通电源 。 实验结束后,待教师检查实验
7、结果、验收仪器后,方能拆除电路,并整理仪器与用具,打扫场地。 对待电既不能怕,也不能盲目地不怕,一定要以科学的态度,严谨的作风去对待。 (4)电路联接的一般方法 (1)实验前必须看懂电路图,原理性电路图一般不能作为实验电路,必须用实验电路图。 (2)电路联接的一般方法: A 回路法:接线前看清电路中的各个回路,接先负载后电源的顺序一个回路一个回路地联结,回路接完了,整个电路也接好了。 B 节点法:接线前看清电路中的各个节点,依上述顺序接好各个节点,节点接完了,整个电路也就接好了。 C 接线时应用红色线或浅色线接电源正极,接高电位,用深色线接电源负极,接低电位。 2 电磁学实验中的基本电器与误差
8、计算 电磁学实验基础知识电磁学实验是物理实验的一个重要组成部分,它的实验方法和测量技术在科学技术的发展上占有极其重要的地位。通过实验,学习电磁学的一些基本物理量(如电流、电压、电阻电动势等)的典型测量方法,例如模拟法、伏安法、电桥法、补偿法、示波法等,使学生获得必要的电磁学实验知识以及实验技能的训练。培养学生具有下述实验能力:看懂电路图,能正确接线,会使用仪器进行测试,独立排除电路常见故障,处理数据,分析结果,编写实验报告以及按实验要求设计简单的线路等。电磁学实验中所用到的仪器仪表,不同于其它实验的仪器仪表,其使用方法有一定的特点,测量数据的读取以及误差估计也有特定的方法,而且仪器的维护和检测
9、等也有特有的规律。下面先将实验中常用的基本仪器仪表进行介绍。一 几种常用仪表介绍1 直流电表实验室用的直流电表大部分是磁电式电表,它由表头与扩程电阻两部分组成。表头的作用是将通过它的电流变成指针或光点的偏转;扩程电阻的作用是将超过表头量程的那部分电流(或电压)进行分流(或分压)。1) 表头:极掌零点调整螺丝永久磁铁游丝指针标度盘1086420线圈图401它的内部构造如图3-0-1。永久磁铁的两个极上连着圆筒形的极掌。极掌之间有圆柱形铁芯,在极掌与铁心间的空隙处放有长方形线圈,它可以绕铁芯的轴偏转。线圈转轴上附有一根指针。当电流通过线圈时,线圈受电磁力矩而偏转,直到与游丝的反扭力矩平衡,线圈转角
10、维持一定。转角大小与所通过的电流大小成正比,电流方向不同,偏转方向也不同。这是磁电式电表表头的基本特征。 表头的主要规格:a.满度电流:指针偏转指到满度时,线圈所通过的电流值。以I表示,一般表头满度电流为50A,100A,200A,和1mA。b.内阻:主要指图3-0-1中偏转线圈的电阻。以R表示,表头内阻由几十欧姆至数千欧姆。表头满度电流愈小,内阻愈大。2) 直流电压表(伏特表、毫伏表)用来测量电路中两点间电压的大小,它是由磁电式表头串联适当的电阻组成。如图3-0-2 (a)所示,将表头和电阻R串联以后,可将其量程扩大而成为电压表。改变R的数值,就可改变电压表的量程。直流电压表的主要规格:a.
11、量程:指针偏转满度时的电压值。电压表常有多个量程。例如量程写为0-1.5-3-7.5V,就表示电压表有三个量程。b.内阻:电表两端之间的电阻。由于对于同一块电压表,各量程的每伏欧姆数都相同,所以电压表的内阻常以每伏欧姆数(/V)为单位,其数值等于表头内阻Ig的倒数,即1/ I=R/U。各量程的内阻可用下式计算内阻=量程每伏欧姆数c.准确度等级:用电表的基本误差的百分数表示电表的准确度等级。例如一个0.5级的电表其基本误差为+0.5% 。用电表的准确度等级a及电表的量程Xm可以求出电表的最大允许误差Xm Xm = a%Xm 电表的标度尺上所有分度线的基本误差都不超过Xm。3) 直流电流表(安培表
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