ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Исследование электрического поля заземленного электрода и шаговых напряжений.

Лабораторная работа №15

1. Цель работы – научить студентов определять потенциалы точек на поверхности почвы, анализировать закон их изменения, определять шаговые напряжения вблизи одиночного и группового заземлений.

2. Описание установки

Изучение электрического поля на поверхности почвы вблизи заземлителя производится на модели (рис. 8), представляющей собой бак с жидкостью 4, имитирующей грунт. В жидкость погружен заземляющий электрод 1, моделирующий одиночный заземлитель, на который подается напряжение. Так как размеры бака велики по сравнению с размерами заземляющего электрода, то в качестве бесконечно удаленных точек взят металлический корпус бака 3, потенциал которого принимается равным нулю.

Чтобы не искажалась картина электрического поля, стенки бака, примыкающие кзаземляющему электроду, имеют изоляционные покрытия. Ввиду полной симметрии картины электрического поля на поверхности грунта ограничимся определением потенциалов лишь в одном квадранте координатной системы, что и позволяет сделать данная установка. Металлический зонд 2, соединенный с милливольтметром, помещается в различные точки на поверхности жидкости, и определяются потенциалы этих точек.

Для измерения тока, стекающего с заземляющего электрода, и потенциалов точек на поверхности жидкости применяется измерительная установка, изображенная на рис. 8. Включение установки осуществляется тумблером 1, при этом загорается сигнальная лампочка на панели, вольтметр 2 показывает напряжение U (В), поданное на заземляющий электрод 1, миллиамперметр 6 – величину тока I (мА), стекающего с электрода в жидкость.

Рис. 8Принципиальная схема экспериментальной установки

Тумблер 7 миллиамперметра имеет два положения XI и Х2. Если тумблер стоит в положении XI, то полученное по шкале значение равно величине тока, если в положении Х2 – величина тока определяется путем умножения на два полученного по шкале значения.

Милливольтметр 4, один зажим которого присоединен к баку, а другой к металлическому зонду, измеряет потенциалы на поверхности жидкости на различных расстояниях от заземляющего электрода. Включение милливольтметра осуществляется переведением тумблера 5 в положение «Сеть», при этом загорается сигнальная лампочка милливольтметра. Измерения проводятся в положениях 10V или 30V переключателя 3 милливольтметра.

При положении 10V отсчет производится по верхней шкале с диапазоном от 0 до 10 В. Если переключатель стоит в положении 30V, то измерения проводятся по нижней шкале, причем измеряемый диапазон – 3 ¸30 В.

Рис. 9 Измерительные приборы

Установка имеет пантограф, который фиксирует на бумаге положения точек измерения.

3. Основные определения и расчетные формулы.

Напряжение между двумя точками электрической цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек, называется напряжением шага или шаговым напряжением.

U_Ш=f_A – f_Б

Так как точка А удалена от заземлителя на расстояние Р то её потенциал равен

Точка Б находится от заземлителя на расстоянии r+a ,т.е. точка Б отстает точка А на величину шага человека

Потенциал точки Б :

Тогда шаговое напряжение равно :

Тумблер 7 миллиамперметра 6 поставить в положение XI, измерить величину тока I (мА), проходящего через жидкость, и рассчитать ее сопротивление R (0м)

Удельное сопротивление грунта r (Ом∙см) определяется:

где r₀ = 0,5 см – радиус заземлителя.

определить величину допустимого напряжения шага в опыте:

где U_РЗ – напряжение на заземлителе в реальных условиях. В; U_ДОП – допустимое по условиям электробезопасности шаговое напряжение, В.

Построение эквипотенциальных линий (линий равного потенциала) начинают с точки, потенциал которой j_Н определяется выражением:

где п – порядковый номер точки (см. приложение).

Потенциал следующей эквипотенциальной линии рассчитывают по формуле:

По линейке определяется расстояние L (см) от заземлителя до данной точки с нулевым потенциалом, которое соответствует 20 м в реальных условиях. Расчетный шаг человека в реальных условиях принят равным 1,0 м. Тогда размер шага для графика эквипотенциальных линий с учетом масштаба пантографа составит:

Замерить напряжения U_ОПв точках, расположенных на различных расстояниях L от заземлителя, с помощью милливольтметра 4. Произвести пересчет напряжений, полученных в опытных условиях, на их значения в реальных условиях U_РП (В):

(17)

4. Таблицы, экспериментальные и расчетные данные.

Таблица 1

U_ОЗ, В	I, мА	R, Ом	r, Ом∙см
		0,43	0,33

2) U_R3=2000; B U_доп = 200 B; n=8; U_доп o = U_o3/U_p3*U_доп=20/2000*100 = 1 B;

φ_н=20-n*U_доп0=20-8*1=12 В; φ_н1 = φ_н - U_доп = 12 – 1 = 11 В;

L_Гэ=0,8*L/60=0,8*0,5/60=7м

U_pn=U_p3/U₀₃*U_on=2000/20*U_on=10U_on; r₀=0,5 см

Таблица 2

L, см
U_ОП, В	12,5	6,5	5,5	1,3	1,2	1,1	0,5
U_РП, В

Таблица 3

Номер шага	U_Н1, В	U_Н2, В	U_Ш, В

Uрз напряжение на заземлителе в реальных условиях

0,8 м (шаг человека) = 4мм

50 см – 20 м

хсм – 0,8м

х=50*0,8/20=20см

Размер шага

6 Выводы в результате проведения лабораторной работы мы научились определять потенциалы точек на поверхности почвы, анализировать закон их изменения, определять шаговые напряжения вблизи одиночного и группового заземлений.