06microammeter
- 1. 6. МИКРОАМПЕРМЕТРИЙН ХЭМЖИХ ХЯЗГААРЫГ ИХЭСГЭХ 6.1. АЖЛЫН ЗОРИЛГО Соронзон цахилгааны системийн микроамперметрийг ашиглан амперметр, вольтметр хийх аргатай танилцаж, холбогдох тооцоог гүйцэтгэн туршлагаар шалгана. 6.2. ОНОЛЫН ТОВЧ Цахилгааны хэмжигч багажийг хэлхээнд залгаснаар уул хэлхээний шинж чанар өөрчлөгддөггүй байх ёстой. Үүний тулд хэлхээнд цуваа холбогддог багажийн ороомог маш бага, зэрэгцээ холбогддог багажийн ороомог маш их эсэргүүцэлтэй байвал зохино. Цахилгааны хэмжигч багажийн үндэс болгож ихэнхдээ нэн бага гүйдэл мэдэрдэг багаж болох гальванометрийг авдаг. Түүнтэй их хэмжээтэй эсэргүүцлийг цуваа, бага хэмжээтэй эсэргүүцлийг зэрэгцээ холбоход харгалзан ихээхэн хэмжээтэй хүчдэл юмуу гүйдлийг хэмжих боломжтой болдог. Омын хууль ёсоор гүйдэл ба хүчдэл өөр хоорондоо шууд пропорциональ байдаг учир ингэх боломжтой юм. Энэ ажилд соронзон цахилгааны системийн микроамперметрийг гальванометр болгон ашиглана. Түүний хуваарийн үнэ гүйдлийн хувьд k A , хуваарийн хуваалтын тоо n, дотоод эсэргүүцэл rA гэвэл түүгээр хэмжиж болох гүйдлийн хүчний хамгийн их утга I 1 = k A n , хүчдэлийнх V1 = I 1rA = k AnrA байна. 6.2.1. Гүйдэл хэмжих. Амперметрийг хэлхээнд цуваагаар залгадаг бөгөөд аль болохоор бага дотоод эсэргүүцэлтэй байвал зохимжтой. Микроамперметрийн хэмжих хязгаарыг ихэсгэхийн тулд түүнтэй шунт хэмээн нэрлэдэг R эсэргүүцлийг зэрэгцээ холбоно (6.1– R A I2 I I1 B µA I р зураг). Одоо шунтийн тооцоог хэрхэн хийхийг үзье. Кирхгофийн нэгдүгээр дүрэм ёсоор А зангилааны хувьд I = I1 + I 2 . (6.1) 6.1-р зураг 35
- 2. Хэрэв А,В цэгийн хоорондох потенциалын ялгаварыг V гэвэл хэлхээний хэсэг дэх Омын хууль ёсоор V = I 1rA = I 2 R . (6.2) Энд орсон rA бол микроамперметрийн дотоод эсэргүүцэл юм. (6.1) илэрхийллээс I 2 –ийг олж (6.2)–д орлуулбал I 1rA = ( I − I 1 )R болох ба эндээс r I = I 1 A + 1 . (6.3) R Ийнхүү r A , R болон I 1 буюу микроамперметрийн заалт мэдэгдэж байвал (6.3) томъёогоор гүйдлийн хүч I–ийг хялбархан олж болох ажээ. Мөн (6.3) томъёоноос шунтийн эсэргүүцэл R–ийг сонгон авах нөхцөл гарна. Микроамперметр хамгийн ихдээ I1 гүйдлийг хэмждэг бөгөөд хэмжих хязгаарыг N дахин ихэсгэх шаардлагатай болсон бол I = NI 1 . (6.4) (6.3) ба (6.4) томъёог хооронд нь жишвэл: r N = A +1. R Эндээс r (6.5) R= A . N −1 Ийнхүү бодож олсон шунтийг залгахад микроамперметрийн хэмжих хязгаар N дахин ихсэх болно. 6.2.2. Хүчдэл хэмжих. Вольтметрийг хэлхээнд зэрэгцээ холбодог учир аль болох их эсэргүүцэлтэй хийхийг зорино. Микроамперметрийг вольтметр V2 болгон хэрэглэхийн тулд RD нэмэлт эсэргүүцлийг түүнтэй A I цуваа холбодог (6.2–р зураг). RD V1 µA Омын хууль ёсоор А,В цэгийн хоорондох потенциалын ялгавар: B V = V2 + V1 = I ( RD + rA ) . 6.2-р зураг rA бол микроамперметрийн дотоод эсэргүүцэл юм. Микроамперметр дээрх хүчдэл V1 = IrA байна. Тэгвэл 36
- 3. R V = V1 D + 1 . (6.6) r A Иймд хэрвээ RD , rA ,V1 –ийн утга мэдэгдэж байвал V–ийг бодож олж болно. (6.6) томъёоноос нэмэлт эсэргүүцлийг сонгон авах нөхцөл гарна. Бид хамгийн ихдээ V1 хүчдэл хэмждэг микроамперметрийн хэмжих хязгаарыг N дахин нэмэгдүүлэх хэрэгтэй болжээ. Тэгвэл V = NV1 (6.7) болох ба (6.6) ба (6.7) томъёог хооронд нь жишиж үзвээс R N = D +1. rA Эндээс RD = rA ( N − 1 ) . (6.8) Ийнхүү бодож олсон нэмэлт эсэргүүцлийг холбоход вольтметрийн хэмжих хязгаар N дахин ихсэх болно. R Хэрвээ rA дотоод эсэргүүцэлтэй амперметрт эсэргүүцэлтэй шунт, rV дотоод эсэргүүцэлтэй вольтметрт R D нэмэлт эсэргүүцэл залгасан бол шинээр үүссэн багажийн дотоод эсэргүүцэл харгалзан r R RA = A (6.9) rA + R RV = rV + R D (6.10) болно. Үйлдвэрт амперметр, вольтметрийг хийхдээ шунт ба нэмэлт эсэргүүцлийг хайрцаг дотор нь байрлуулсан байдаг. Ийм амперметр, вольтметрийн хэмжих хязгаарыг дахин нэмэгдүүлэх шаардлагатай болвол шунт ба нэмэлт эсэргүүцлийг багажийн гадна талд нь байрлуулж болно. (6.5), (6.8) томъёоноос үзвэл шунт болон нэмэлт эсэргүүцлийн тооцоо хийхэд тулгуур болгон авсан багажийн дотоод эсэргүүцлийг мэдэх шаардлагатай ажээ. Цахилгаан хэмжигч багажийн дотоод эсэргүүцлийг түүний нүүрэн талд бичсэн байдаг бөгөөд хэрэв мэдэгдэхгүй бол 4–р ажилд үзсэн болон өөр бусад аргаар хэмжиж олно. 37
- 4. 6.З. ХЭМЖИЛТ 1. Микроамперметрийг миллиамперметр болгоно. rA дотоод эсэргүүцэлтэй микроамперметрийн хэмжих хязгаарыг N=50,1ОО,2ОО… дахин ихэсгэх аль нэг тохиолдолд шаардагдах шунт R–ийг бодож олно. Бодож олсон R–тэй тэнцүү эсэргүүцлийг R микроамперметртэй зэрэгцээ холбож миллиамперметр болгоод хуваарийн үнийг (kA) µA mA тодорхойлно. Амперметр Миллиамперметрийн заалт I– + R3 ийг хяналтын 0,5 ангийн mA 0…6В ихээр багаа миллиамперметрийн заалт р I0–той харьцуулах замаар шалгана. Үүний тулд 6.З–р R’2 R’1 зурагт үзүүлсэн хэлхээг угсарч, зохион бүтээсэн миллиамперметрийнхаа 6.3-р зураг гүйдлийг “ихээр“, “багаар“ потенциометрийн тусламжаар өөрчлөн зүүний хазайлт m–ийг хуваарийн эхнээс эцэс хүртэл 1О гаруй байрлалд авч гүйдлийн хүчний утгыг I = k A m гэж олно. Эдгээр гүйдэлд харгалзах хяналтын миллиамперметрийн заалт I0 –ийг тэмдэглэж аваад I = f ( I o ) хамаарлын графикийг байгуулна. Түүнээс хийсэн миллиамперметрийн заалтын залруулгыг ∆I = I o − I гэж олно. Микроамперметрийг 2. + ихээ р 0…6В - RD R′ 1 R′ 2 V багаа р 6.4-р зураг 38 вольт метр µA вольтметр болгоно. Микроамперметрийн дотоод эсэргүүцлийг rA гэж үзвэл түүний хэмжиж чадах хүчдэлийн хамгийн их утга V1=kAnrA болно. Энэхүү хязгаарыг V=2,3,4…В болгон ихэсгэх аль нэгэн тохиолдолд шаардагдах нэмэлт эсэргүүцлийг бодож олно. Ингэхэд үүссэн вольтметрийн хуваарийн үнэ
- 5. kV –ийг тодорхойлно. Бодож олсон нэмэлт эсэргүүцлээ микроамперметртэй цуваа холбож вольтметр болгоод хуваарийг нь 6.4–р зурагт үзүүлсэн хэлхээний тусламжаар хяналтын О,5 ангийн V вольтметрийн заалт V0–той харьцуулан шалгана. V = f (Vo ) хамаарлын графикийг байгуулж хийсэн вольтметрийнхээ заалтын залруулгыг ∆V = Vo − V гэж тодорхойлно. 6.4. ШАЛГАХ АСУУЛТ 1. Соронзон цахилгааны системийн багажийн ажиллах зарчмыг ярина уу? 2. Гүйдлийн хуваарийн үнэ, хүчдэлийн хуваарийн үнийн физик утга юу вэ? 3. Гальванометрийг гүйдэл, хүчдэлийн аль алийг хэмжихэд хэрэглэж болдогийн учир юунд орших вэ? 4. Амперметрийн шунтийг хэрхэн боддог вэ? 5. Вольтметрийн нэмэлт эсэргүүцлийг яаж бодох вэ? 6. Амперметрийн хуваарийг яаж шалгах вэ? 7. Вольтметрийн хуваарийг яаж шалгах вэ? 8. Гальванометрийн дотоод эсэргүүцлийг ямар ямар аргаар тодорхойлж болох вэ? 9. Цахилгаан багажийн хэмжих хязгаарыг ихэсгэх бидний үзсэн аргыг цахилгаан соронзны, электродинамикийн болон дулааны системийн багажид хэрэглэж болох уу? 10. Хийсэн амперметр, вольтметрийн заалт алдаатай болох ямар шалтгаанууд байна вэ? 11. Лабораторын ажилд “ихээр” “багаар” гэсэн хоёр потенциометр хэрэглэдэгийн учир юу вэ? Энэ хоёр лотенциометрийн эсэргүүцлийн харьцаа ямар байх вэ? УНШИХ НОМ • • • • 1. С.Г.Калашников. Цахилгаан.197О. Улаанбаатар. 2. И.В. Савельев. Курс общей физики. Том 2. Наука. 1988. З. R.A.Serway. Physics: For scientists and engineers. Saunders golden sunburst series. 1982. 4. А.Н.Матвеев. Электричество и магнетизм. М. 198З. 39