OBLICZENIA
1.Z wykresu określamy wartości krytyczne Ikr prądu płynącego przez solenoid - odpowiadające dwukrotnemu spadkowi prądu anodowego ( w porównaniu z wartością początkową I = 0 )
a) dla Ua1 = 6,35 [ V ]
Ikr = [mA]
b) dla Ua2 = 8,15 [ V ]
Ikr = [mA]
c) dla Ua3 = 10,25 [ V ]
Ikr = [mA]
2.BŁĘDY MIERNIKÓW.
a) błąd miliamperomierza solenoidowego
KLASA * ZAKRES 0,2 * 1500
DI = -------------------------- = ------------------ = 3 [ mA ]
100 100
b) błąd miliamperomierza prądu anody
KLASA * ZAKRES 0,2 * 75
Di = -------------------------- = ------------- = 0,15 [ mA ]
100 100
c) błąd woltomierza
KLASA * ZAKRES 0,2 * 15
D Ua = -------------------------- = ------------- = 0,03 [ V ]
100 100
3.OBLICZAMY ŁADUNEK WŁAŚCIWY e/m ze wzoru :
e 2Ua rk -2
----- = ------------------------- 1 - ----
m mo2 * b2 * ra2 * Ikr2 ra
gdzie : mo = 4 p * 10 -7 H / m
b = 5 ,3 * 103 m -1
ra = 2 mm + 0,05 mm
rk = 1 mm + 0,02 mm
a) dla Ua1 = 6,35 V
e / m = C / kg
b) dla Ua2 = 8,15 V
e / m = C / kg
c) dla Ua3 = 10,25 V
e / m = C / kg
4.RACHUNEK BŁĘDÓW
TABELA POMIAROWA DO WYZNACZANIA WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI POWIETRZA
Promień rurki kapilarnej |
r |
= .........mm |
Długość rurki kapilarnej |
l |
= .........mm |
Temperatura otoczenia |
T |
= .......... oC |
Dokładność skali termometru |
DT |
= .......... oC |
Ciśnienie atmosferyczne |
po |
= ..........hPa |
Dokładność pomiaru ciśnienia |
Dp |
= ..........hPa |
Lp.
|
Czas wypływu [ s ] |
Różnica poziomów Dh [ cm ] |
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
|
|
5 |
|
|
6 |
|
|
7 |
|
|
8 |
|
|
9 |
|
|
10 |
|
|
TABELA POMIAROWA DO BADANIA DRGAŃ RELAKSACYJNYCH
Lp. |
Przyrząd |
Klasa |
Zakres |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lp. |
U z [ V ] |
U g [ V ]] |
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
|
|
5 |
|
|
6 |
|
|
7 |
|
|
8 |
|
|
9 |
|
|
10 |
|
|
TABELA POMIAROWA DO BADANIA DRGAŃ RELAKSACYJNYCH
Lp. |
Przyrząd |
Klasa |
Zakres |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U = ...............V
R [ kW ] |
C 1 = .........mF |
C 2 = .........nF
|
|||
|
t [ s ] |
T [ s ] |
l [ cm ] |
a [ ms/cm ] |
T [ s ] |
300 |
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
|
700 |
|
|
|
|
|
900 |
|
|
|
|
|
1100 |
|
|
|
|
|
1300 |
|
|
|
|
|
1500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TABELA POMIAROWA DO BADANIA DRGAŃ RELAKSACYJNYCH
Napięcie |
U |
= .........V |
Rezystancja |
R |
= .........kW |
Lp. |
Przyrząd |
Klasa |
Zakres |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
Stoper t [ s ] |
Oscylograf
|
||
|
|
|
l [ cm ] |
a [ ms/cm ] |
80 nF |
|
|
|
|
100 nF |
|
|
|
|
200 nF |
|
|
|
|
400 nF |
|
|
|
|
600 nF |
|
|
|
|
800 nF |
|
|
|
|
1000 nF |
|
|
|
|
2mF |
|
|
|
|
4 mF |
|
|
|
|
6 mF |
|
|
|
|
8 mF |
|
|
|
|
10 mF |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TABELA POMIAROWA DO BADANIA DRGAŃ RELAKSACYJNYCH
Rezystancja |
R |
= .........kW |
Pojemność |
C |
= .........nF |
Lp. |
Przyrząd |
Klasa |
Zakres |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U [ V ] |
Stoper t [ s ] |
Oscylograf
|
||
|
|
|
l [ cm ] |
a [ ms/cm ] |
95 |
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
105 |
|
|
|
|
110 |
|
|
|
|
115 |
|
|
|
|
120 |
|
|
|
|
125 |
|
|
|
|
130 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
POLITECHNIKA ŚLĄSKA
WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
STUDIA WIECZOROWE
ROK AKADEMICKI 1995/96
SEMESTR II / Grupa .
4.
Sekcja 2
Jolanta Bierska
Ryszard Jaworski
Grzegorz Gaża
Dariusz Durczok
-1-
Ciecze w odróżnieniu do ciał stałych posiadających niezmienną wielkość i postać że łatwo zmieniają swój kształt. Łatwość przesuwania jednych cząsteczek względem drugich nie oznacza jednak braku sił międzycząste-czkowych, lub inaczej sił molekularnych. Siły takie, chociaż niewielkie, istnieją i w pewnych przypadkach ujawniają swe działanie.
Przepływ cieczy cechuje zawsze poślizg warstewek, a poślizgom tym towarzyszy opór zwany oporem lepkości lub tarciem wewnętrznym. Ślizgające się po sobie powierzchnie wewnętrzne cieczy są hamowane przez podłoże po którym się poruszają. Dlatego w rzece płynącej swoim korytem, warstewki przy dnie poruszają się wolniej, od warstewek na powierzchni. Natomiast w rurze najszybciej poruszają się warstewki środkowe - czym bliżej rury tym wolniej.
Opór lepkości na jaki natrafia płytka, przesuwana ruchem jednostajnym z określoną prędkością po rozlanej cieczy, zgodnie z I zasadą dynamiki wyznacza się równaniem, zwanym zasadniczym równaniem lepkości :
dv
F = h ------ S
dx
gdzie :
S - powierzchnia przesuwanej płytki,
dv / dx - gradient prędkości
(jednostkowy spadek prędkości, wyrażający liczbową
różnicę prędkości V1-V2 = dv dwóch dowolnie
wybranych warstewek cieczy, liczonych na jednostkę
odległości między nimi dx.),
h - współczynnik lepkości.
Gradient prędkości w cieczy.
Współczynnik lepkości równy jest liczbowo wartości siły stycznej oporu lepkości, która przyłożona do jednostkowej powierzchni przesuwanej warstwy utrzymuje w tej warstwie przepływ laminarny ( przepływ uwarstwiony ) ze stałym jednostkowym gradientem prędkości warstw.
F N N * s
h = ----- ----------- = ------
S * dv / dx m2 * m / m * s m2
Współczynnik ten odnosi się do tzw. lepkości dynamicznej dla odróżnienia od tzw. współczynnika lepkości kinetycznej :
h m2
V = -------- ------
r s
-2-
Opór lepkości występuje przy dwóch zasadniczych typach zjawisk :
1. przy ruchu ciała względem cieczy nieruchomej,
2. przy ruchu cieczy względem nieruchomych ścianek.
Współczynnik lepkości h zależy od :
1. rodzaju cieczy - inne są siły między cząsteczkowe,
2. temperatury - maleje wraz ze wzrostem temperatury.
Tę drugą zależność w cieczach newtonowskich, tłumaczy tzw. teoria dziurowa. Cząsteczki drgają wokół chwilowych położeń równowagowych, a czas przebywania w takiej „dziurze” charakteryzuje średni czas relaksacji, zależny od temperatury. Uzyskać dodatkową energię, której minimalną wartość nazywamy energią aktywacji przypływu lepkiego, cząsteczka może przeskoczyć do nowej dziury.
Energię dodatkową cząsteczka może uzyskać poprzez :
1. zderzenia z sąsiednimi cząsteczkami,
2. siłę zewnętrzną np. temperaturę.
Współczynnik lepkości cieczy newtonowskich maleje wraz ze wzrostem temperatury, zgodnie z poniższą zależnością wykładniczą .
h = A e W / KT
gdzie : W - energia aktywacji,
K - stała Boltzmana,
A - wielkość słabo uzależniona od temperatury i traktować ją będziemy jako stałą wielkość.
Współczynnik lepkości mierzymy tzw. wiskozymetrami ( lepkościomie-rzami )
Ćwiczenie nasze wykonany przy użyciu wiskozymetru Höpplera. Charakteryzuje on się nachyleniem rury pomiarowej pod kątem 10 o od poziomu. Przy takim ustawieniu rury kula jest przyciskana do ścianki rury składową siły ciężkości, co powoduje toczenie się kulki po ściance.
Rozkład działających sił na kulkę
Przekrój
wiskozymetru
Höpplera.
-3-
Kula pomiarowa szklana lub metalowa posiada średnicę bliską średnicy wewnętrznej rury. Taki dobór średnic powoduje że kula tocząc się porywa za sobą warstewki cieczy i pojawia się opór lepkości, przez co czas opadania wydłuża się. Siła oporu cieczy jest proporcjonalna do prędkości toczenia się kulki
T = k * r * n * h
Po rozłożeniu siły ciężkości na składowe styczne i normalne, wstawieniu wyrażeń na masę kulki siłę wyporu otrzymamy po przekształceniach
4 p r2 g ( rk - r ) cos a
h = -----------------------------------
3 k n
gdzie po podstawieniu za prędkość ruchu jednostajnego v = l / t ( l - odległość pomiędzy rysami rury pomiarowej ), otrzymujemy ostatecznie :
h = K ( rk - r ) t
gdzie :
K - stała wiskozymetru,
rk - gęstość kuli,
r - gęstość oleju,
t - czas opadania kuli.
Poprawność ćwiczenia jest uzależniona od :
ustawienia przyrządu,
czystości rurki,
braku pęcherzyków powietrza w badanym oleju parafinowym,
ustalenia się temperatury badanej cieczy.