Метод вольтметра и амперметра

Сопротивление резистора R_x постоянному току измеряют с помощью схемы, представленной на рис. 4, а. Установив реостатом R удобные значения тока и напряжения, вычисляют

где I_V — ток через вольтметр; R_V — внутреннее сопротивление вольтметра; если R_V>>Rx, то Rx≈Ux/I.

Абсолютная методическая погрешность ΔRx определяется по разности между общим сопротивлением соединенных параллельно резистора и вольтметра и измеренным сопротивлением:

относительная погрешность

.

Очевидно, что схема рис. 4,а пригодна для измерения малых сопротивлений.

Для измерения больших сопротивлений применяют схему рис. 4, б. В этом случае R_x=(U/I_x) — где R_A — внутреннее сопротивление амперметра. Если R_A << R_X то Rx=U/Ix. Абсолютная погрешность ΔRx = R_A, относительная δ= R_A/Rx.

Погрешность измерения методом вольтметра и амперметра всегда больше суммы приведенных погрешностей используемых амперметра и вольтметра.

Этим методом можно измерять «по точкам» вольт-амперные характеристики нелинейных двухполюсников, например варисторов, терморезисторов и др.

Рис. 4. Схемы измерения сопротивления методом вольтметра и амперметра

Рис. 5. Схемы электромеханических омметров

На основе метода вольтметра и амперметра разработаны и выпускаются приборы для измерения сопротивлений — электромеханические и электронные омметры (килоомметры, мегаомметры).

Электромеханический омметр состоит из источника питания E с внутренним сопротивлением R_i, в качестве которого применяют гальванические элементы или миниатюрные аккумуляторы, магнитоэлектрического микро- или миллиамперметра с сопротивлением R_A добавочного резистора R_доб и переменного калибровочного резистора R_K (рис. 5).

Различают две схемы омметров — с последовательным и параллельным соединением измеряемого резистора Rx и миллиамперметра. При последовательном соединении (рис. 5, а) ток через миллиамперметр с увеличением сопротивления Rx уменьшается:

где — сумма всех постоянных сопротивлений в цепи омметра; шкала миллиамперметра градуируется в омах от ∞ до 0.

При параллельном присоединении (рис. 5,б) ток через миллиамперметр с увеличением измеряемого сопротивления Rx растет и шкала градуируется от 0 до ∞. В обоих случаях шкалы неравномерны. Омметр с последовательным включением предназначен для измерения больших сопротивлений (до 10⁶ — 10⁷ Ом), а с параллельным — для измерения сравнительно малых сопротивлений (до 10³ Ом).

Рис. 6. Схема электронного омметра.

Напряжение источника питания Е с течением времени уменьшается и градуировка шкалы нарушается, поэтому омметры перед каждым измерением калибруются. Для калибровки шкалы омметра с последовательным включением зажимы Rx с помощью кнопки К закорачиваются и с помощью регулировки калибровочного резистора RK стрелка устанавливается в крайнее правое положение на отметку «0».

Омметр с параллельным включением калибруется при разомкнутых зажимах Rx; стрелку следует установить в крайнее правое положение на отметку «∞». У некоторых омметров калибровка шкалы осуществляется изменением магнитной индукции в воздушном зазоре магнитной цепи миллиамперметра. Для этого регулируют положение магнитного шунта (ферромагнитной пластинки переменного сечения) в зазоре до установки стрелки в крайнее правое положение на шкале. Имеются омметры с логометрическими измерителями тока. Такие омметры не нуждаются в калибровке, так как показания логометра являются функцией отношения двух токов, протекающих по их рамкам.

Электронные омметры работают на операционных усилителях ОУ (рис. 6). На входе усилителя включен образцовый резистор R_o6р, а цепь обратной связи — измеряемый резистор Rx, Выходное напряжение операционного усилителя в этой схеме зависит от отношения сопротивлений:

Следовательно, шкалу вольтметра можно градуировать в единицах сопротивления. Для расширения пределов измерения используется набор образцовых резисторов.