Метод амперметра и вольтметра

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ В ЦЕПЯХ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы: 1. Освоить методы измерения сопротивления в цепях постоянного тока.

2. Научится выбирать методы измерения для получения

наиболее точного результата.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Условно омические сопротивления можно разделить на три группы:

- малые (до 1 Ом)

- средние (от 1 до 10⁵)

- большие (свыше 10⁵ Ом)

Из возможных методов и средств измерений наиболее часто применяются:

1. Косвенные методы измерения (амперметра и вольтметра, методом одного прибора амперметра или вольтметра).

2. Прямое измерение прибором непосредственной оценки (омметром).

3. Прямое измерение прибором сравнения (измерительным мостом, потенциометром).

Однако необходимо заметить, что такое разделение условно, так как в любом случае используется вспомогательный источник питания, который оказывает влияние на полученный результат.

Необходимо так же разделять измерение сопротивлений при постоянном токе и переменном токе.

Измерение косвенными методами

Метод амперметра и вольтметра.

Рис.1. Схема измерения сопротивления методом амперметра и вольтметра

а

б

U

U

Измерение сопротивления амперметром и вольтметром основано на использовании закона Ома. Производится оно по двум схемам: схема представленная на рисунке 1.а используется для измерения сопротивление R_x больше внутреннего сопротивления амперметра R_A, вторую схему (рис.1.б) используют, когда измеряемое сопротивление R_x мало по сравнению с внутренним сопротивлением вольтметра R_V.

Расчет производится по закону Ома с учетом внутренних сопротивлений вольтметра и амперметра для схемы на рис.1.а получим

R_x = = ; (15)

где U_V – измеренное вольтметром напряжение, В;

I_A – измеренный амперметром ток, А;

R_A – внутренне сопротивление амперметра, Ом.

для схемы рис.1.б

R_x = = ; (16)

где R_V – внутренне сопротивление вольтметра, Ом.

Достоинство метода заключаются и в том, что через измеряемое сопротивление можно пропускать такой же ток, как и в условиях его работы что, является важным при измерении сопротивлений, значения которых зависят от токов.

Рис.2. Одинарный мост Уитстона

Измерение сопротивлений мостовым методом

Наиболее точные показания при измерении сопротивлений получают при использовании мостовых схем. Они являются наиболее универсальными и простыми.

Одинарный мост

Наиболее простой одинарный мост постоянного тока соединенный по схеме Уитстона (рис.2). Он используется при измерении сопротивлений более 1 Ома. В общем случае мост состоит из четырех сопротивлений разделенных на две диагонали: диагональ «CD» содержит источник питания, диагональ «АВ» индикатор, в качестве которого используется гальванометр.

Сопротивления R₁, R₂, R₃, R_X являются плечами моста, при этом сопротивление R₁ и R₂ называются балансовыми плечами моста, R₃ – сравнительным, R_X – измеряемое сопротивление.

Мост оказывается уравновешенным если разность потенциалов между точками А и В равна нулю. Это условие выполняется при постоянстве сопротивлений R₁ и R₂. При изменяющемся сопротивлении R₃.

Условием равновесия моста является равенство произведений сопротивлений противоположных плеч

. (22)

из формулы (22) следует, что величина неизвестного сопротивления равна

. (23)

Условие равновесия моста можно достичь двумя путями: изменением сравнительного сопротивления R₃ при постоянном отношении балансных плеч R₁/R₂ и изменением отношения R₁/R₂ при постоянном R₃. В настоящее время разработаны несколько типов мостовых схем (мост Вина, мост Максвелла – Вина, мост Вина-Робинсона, мост Шеринга) которые различаются элементами электрической цепи, включенными в плечи моста. Они используются в основном при измерениях на переменном токе.

Однако вносимые соединительными проводами погрешности затрудняют использование данной схемы при измерении малых сопротивлений

Погрешности мостов в основном зависят от пределов измерения. Наивысший класс точности прибора 0,02.