Потенциометры (компенсаторы) постоянного тока для измерения ЭДС, напряжений, токов и сопротивлений

Ответ: Потенциометром постоянного тока могут быть измерены ЭДС, напряжение, ток и сопротивление. Потенциометры обеспечивают наибольшую точность измерения этих величин.Потенциометр постоянного тока служит для измерения ЭДС, напряжений, постоянного тока, сопротивлений методом компенсации. Измерение на установке методом компенсации заключается в том, что измеряемая ЭДС, уравновешивается ЭДС постоянного значения. На Рис.1 показана схема компенсационного сравнения двух ЭДС. Зажимы "х" служат для присоединения измеряемой разности потенциалов. К зажимам "г" присоединяется гальванометр. Зажимы "НЭ" прибора служат для присоединения нормального элемента Вестона. К зажимам "ВБ" присоединяется вспомогательная батарея. Следует обратить особое внимание на правильное включение полярности источников тока. Переключатель "НЭ", "Х" в ППТВ1 служит для переключения гальванометра из цепи нормального элемента в цепь измеряемой ЭДС.

Кнопки "5000 Ом" и "0" служат для замыкания цепи гальванометра, причем при замыкании кнопки "5000" в цепь гальванометра последовательно вводится сопротивление 5000 Ом, чем ограничивается сила тока, протекающая через цепь гальванометра. Кнопка "КЗ" служит для успокоения гальванометра. На Рис.2 показана принципиальная схема измерения компенсационным методом. Сущность компенсационного метода состоит в том, что измеряемая ЭДС (напряжение) определяется путем компенсации, уравновешивая ее известным падением напряжения: _, (1),где: Е _х(U _х) - неизвестная ЭДС (напряжение); I _р - известный рабочий ток, вызывающий падение напряжения в компенсационном сопротивлении; R _к - точное регулируемое сопротивление, по которому протекает рабочий ток. Установку и контроль величины рабочего тока производят при помощи образцовой меры ЭДС - нормального элемента, обеспечивающего высокую точность измерений. Для установки и контроля рабочего тока, который должен быть строго определенным для потенциометра, переключатели "НЭ", "Х" ставят в левое положение "НЭ". Регулируя сопротивление R_о, добиваются нулевых показаний гальванометра. В этом случае падение напряжения от рабочего тока I_р в сопротивлении R_N и R_t будет точно равно ЭДС нормального элемента, т.е. когда: ,

где: R_N - установочное сопротивление; R_t - регулируемое подгоночное сопротивление, соответствующее окружающей температуре. Установив значение рабочего тока, можно измерить неизвестную ЭДС (напряжение). Для этого переводят переключатель"НЭ", "Х" в правое положение "Х" и регулированием величины компенсационного сопротивления добиваются, чтобы гальванометр показал 0. В этом случае падение напряжения в компенсационном сопротивлении (R_к) точно равно измеряемой ЭДС (напряжению), т.е. I_р R_к = Е_х; откуда, подставив вместо I_р его выражение из формулы (1), получим:

В процессе установки рабочего тока и при измерении возможны допустимые перегрузки гальванометра и нормального элемента током. Для защиты гальванометра и нормального элемента от перегрузок предусмотрено ограничительное сопротивление r_о, включаемое последовательно с гальванометром. При приближении момента полной компенсации (указатель гальванометра стремится к нулю) это сопротивление шунтируется кнопкой SA1 (Рис.2), и восстанавливается полная чувствительность установки. Для быстрого успокоения гальванометра предусмотрена вторая кнопка SA2 шунтирующая сам прибор. Основным преимуществом потенциометров является то, что неизвестная ЭДС (напряжение) измеряется при помощи образцовой меры-нормального элемента, и прецизионных сопротивлений, изготовляемых с высокой степенью точности. Кроме того, измерение производится без потребления тока (мощности) от объекта измерения, поскольку ток гальванометра в момент измерения равен нулю. Оба этих обстоятельства определяют высокую точность компенсационного метода измерения и позволяют снизить погрешности современных потенциометров до сотых и даже тысячных долей процента.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с принципом работы и особенностями пользования потенциометром. 2. С помощью потенциометра измерить ЭДС Е_х (Рис.1). 3. Собрав схему по Рис.3, измерить сопротивление (R_о = 1 Мом). 4. Собрав схему по Рис.4, измерить ток.