Номер 4, страница 214 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 4. Магнитные явления. Параграф 52. Действие магнитного поля на рамку с током. Вопросы - номер 4, страница 214.

Условие.

4. Расскажите об устройстве и действии электроизмерительных приборов.

Решение.

4. Расскажите об устройстве и действии электроизмерительных приборов.

Электроизмерительные приборы — это устройства, предназначенные для измерения различных электрических величин, таких как сила тока, напряжение, сопротивление, мощность и другие. По принципу действия и конструкции их можно разделить на аналоговые (стрелочные) и цифровые.

Аналоговые приборы состоят из двух основных частей:
1. Измерительный механизм — основная часть прибора, которая преобразует измеряемую электрическую величину в механическое перемещение (чаще всего вращение) подвижной части.
2. Отсчётное устройство — состоит из шкалы и стрелки, жёстко связанной с подвижной частью измерительного механизма. По положению стрелки на шкале определяют значение измеряемой величины.

Принцип действия аналоговых приборов основан на различных физических эффектах. В зависимости от этого их делят на несколько систем:
• Магнитоэлектрическая система. Принцип действия основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с током, протекающим по обмотке подвижной катушки (рамки). Вращающий момент, действующий на рамку, пропорционален силе тока. Эти приборы очень точны и чувствительны, но измеряют только постоянный ток. Шкала у них, как правило, равномерная.
• Электромагнитная система. Принцип действия основан на втягивании ферромагнитного сердечника в катушку, по которой протекает измеряемый ток. Сила втягивания пропорциональна квадрату тока, поэтому такие приборы могут измерять как постоянный, так и переменный ток (его действующее значение). Шкала у них неравномерная.
• Электродинамическая система. Принцип действия основан на взаимодействии магнитных полей двух катушек — неподвижной и подвижной, по которым протекает ток. Используются для точных измерений в цепях переменного и постоянного тока, часто применяются в ваттметрах.
• Другие системы: тепловые, индукционные, электростатические и т.д., каждая из которых использует соответствующий физический принцип.

Рассмотрим подробнее устройство и действие прибора магнитоэлектрической системы как одного из наиболее распространённых.
Устройство: В поле сильного постоянного магнита расположена лёгкая катушка (рамка) с намотанным на неё проводом, которая может вращаться на оси. К оси прикреплены спиральные пружины и стрелка.
Действие: Когда через катушку протекает измеряемый ток $\text{I}$, на неё начинает действовать вращающий момент сил Ампера $M_{вр}$, пропорциональный току. Пружины создают противодействующий упругий момент $M_{упр}$, пропорциональный углу поворота рамки $\alpha$. Рамка поворачивается до тех пор, пока моменты не уравновесятся: $M_{вр} = M_{упр}$. Поскольку $M_{вр} \sim I$ и $M_{упр} \sim \alpha$, то угол поворота стрелки оказывается прямо пропорционален силе тока: $\alpha \sim I$. Это обеспечивает равномерность шкалы прибора.

Базовый измерительный механизм (гальванометр) рассчитан на малые токи. Для измерения больших токов (в режиме амперметра) параллельно механизму подключают резистор с очень малым сопротивлением — шунт. Для измерения напряжения (в режиме вольтметра) последовательно с механизмом подключают резистор с очень большим сопротивлением — добавочный резистор.

Цифровые приборы преобразуют измеряемую аналоговую величину (например, напряжение) в цифровой код с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и выводят результат на цифровой дисплей. Они обеспечивают высокую точность, удобство считывания показаний и часто обладают дополнительными функциями (например, измерение частоты, ёмкости, температуры).

Ответ: Электроизмерительные приборы служат для измерения электрических величин. Их действие основано на различных физических явлениях (магнитном, тепловом, электростатическом и др.), что определяет их классификацию (магнитоэлектрические, электромагнитные, цифровые и т.д.). Аналоговый прибор состоит из измерительного механизма, преобразующего электрический сигнал в механическое движение, и отсчётного устройства (шкала и стрелка). Например, в магнитоэлектрическом приборе ток, протекая по рамке в поле постоянного магнита, вызывает её поворот на угол, пропорциональный силе тока. Для расширения пределов измерений используются шунты (для амперметров) и добавочные резисторы (для вольтметров). Цифровые приборы используют АЦП для преобразования аналогового сигнала в цифровой код и вывода точного числового значения на дисплей.