Файл: Методичка 51-54-57.docx

Практические указания к выполнению работы.

I. Для выполнения первого и второго пункта необходимо собрать схему рис.3 для чего выбрать необходимое оборудование:

1. реостат на 6800 Ом -1 шт.,

2. реостат на 5-15 Ом -1 шт.,

3. приборы, учитывая, что регулируемый источник питания позволяет изменять напряжение от 0 до 250 В и ток потребляемый от него не должен превышать 5 А.

4. ключ на 2 положения, соединительные провода.

Ознакомиться с приборами, записать их паспортные данные в табл. 1.

Обязательно записать в графе "Примечания" списка приборов внутренние сопротивления амперметров и вольтметров для всех пределов измерения.

Собрать схему и предоставить ее для проверки руководителю.

Электрическая схема, собранная по рис. 3, в зависимости от положения переключателя S позволяет измерять заданное неизвестное сопротивление R_x по схеме 1 (рис. 1) и по схеме 2 (рис. 2) без изменения питающего напряжения, что облегчает анализ погрешностей измерения. Задавать различные напряжения можно регулятором напряжения однофазным (РНО), который установлен в блоке питания.

Задание:

1. Использовать оборудование по пунктам 1; 3; 4 собрать схему по рис.3; Измерить по схеме 1 и 2 сопротивления в диапазоне 1000-6800 Ом (сопротивление устанавливать перемещением движка реостата). Количество сопротивлений по одному на каждого члена бригады.

2. Аналогично, использовав оборудование по пунктам 2; 3; 4 измерить сопротивления в диапазоне 5-15 0м.

3. Данные всех экспериментов занести в таблицу 1( в форме: количество делений шкалы прибора и через дробь его предел измерения).

4. Перед разборкой схем дать руководителю на подпись протокол работы.

5. После его подписания разобрать схему и положить приборы на стеллаж.

6. Оформить отчет в соответствии с указанием по подготовке к проведению лабораторных работ (см. раздел 2).

7. Написать выводы по анализу погрешностей схем 1 и 2.

Таблица 1- Данные эксперимента и рассчета

Внутреннее сопротивление вольтметра определяется одинарным мостом, сопротивление амперметра - двойным мостом или берутся из паспорта прибора. У эталонов они написаны на циферблате.

Контрольные вопросы.

1. Способы уменьшения погрешностей при измерении малых сопротивлений.

2. Измерение средних сопротивлений амперметром и вольтметром.

3. Какие приборы и методы позволяют наиболее точно измерять сопротивления

4. Чему будет равна относительная погрешность измерения, если измеряемое сопротивление равно сопротивлению вольтметра при использовании схемы 1 и схемы 2.

5. Чему будет равна относительная погрешность измерения, если измеряемое сопротивление равно сопротивлению амперметра при использовании схемы 1 и схемы 2.

                                                                                         Рис. 3

Инструкция к лабораторной работе № 53

Измерение электрического сопротивления прямым способом

План работы

1. Точное измерение сопротивления компенсационным методом. 2. Грубое измерение сопротивления простым омметром.

3. Измерение сопротивления изоляции.

Основные теоретические положения

1.Для устранения погрешностей метода амперметра и вольтметра,

используют компенсационный (нулевой) метод, который реализуется мостовыми схемами. Сопротивления от 10 ^-3 до 10⁶ Ом с погрешностью 0,5 % и от 10 ^-4 до 10 ^-3 с погрешностью 2% измеряют одинарным мостом а сопротивления от 10 ^-7 до 10 ^-5 Ом с погрешностью 0,2 % и от 10 ^-5 до 10 ^-2 Ом с погрешностью 0,02 % измеряют двойным мостом.

Одинарный мост (рис.1 и рис.2) обычно состоит из 3-х магазинов сопротивлений или 2-х магазинов и одного неизменного сопротивления, которые вместе с измеряемым сопротивлением образует замкнутый четырехугольник АСВД. Его стороны называют плечами моста. В одну диагональ четырехугольника включается источник постоянной ЭДС, а в другую диагональ - магнитоэлектрический гальванометр. Гальванометр должен иметь очень высокую чувствительность, порядка 10^-6 - 10^-12 А/дел, что способствует увеличению точности измерения. Точность также зависит от класса точности магазинов сопротивлений.

Рассмотрим двухзажимную схему (рис.1) подключения измеряемого сопротивления к прибору. Допустим, что не известным сопротивлением является , а r₃ остается неизменным. Тогда процесс измерения заключается в подборе таких значений сопротивлений при которых ток в гальванометре окажется равным нулю. Это состояние называется равновесием моста. Обозначив ток в плечах (при равновесии) через , а ток в плечах через и принимая во внимание, что при равновесии разность потенциалов между точками С и Д равна нулю, получим:

или

отсюда:

и тогда значение искомого сопротивления, зная сопротивления магазинов, можно вычислить по уравнению

Как следует из последнего выражения равновесие моста наиболее просто можно добиться или изменяя величину при постоянном отношении плеч или путем изменения отношения плеч , при неизменном значении .

В настоящее время распространение получили мосты с постоянным отношением плеч.

При измерении малых сопротивлений (меньше 10 Ом) одинарный мост при двухзажимной схеме подключения измеряемого сопротивления к мосту дает большие погрешности, вследствие влияния сопротивления соединительных проводов и переходного сопротивления контактов в местах присоединения измеряемого сопротивления. Указанные источники погрешности можно уменьшить используя четырехзажимную схему одинарного моста или схему двойного моста. В четырехзажимной схеме (рис.2) измеряемое сопротивление r₁ подключают к прибору четырьмя проводами. В этом случае сопротивления проводов С-2 и А-4 и сопротивления контактов их соединения оказываются включенными в диагонали моста и поэтому не влияют на равновесие моста. Влияние сопротивления проводов А-3 и С-1 исключается, если много больше сопротивления провода С-1, а много больше сопротивления провода А-3, что обеспечивается конструкцией прибора.

2. Приборы. с помощью которых определение сопротивления выполняется без каких-либо расчетов, путем непосредственного отсчета по шкале, носят название омметров. Омметры разделяются на две группы: приборы, показания которых верны только при определенном напряжении вспомогательного источника питания, и приборы, показания которых не зависят от величины этого напряжения.

Первую группу в практике называют просто пробником и относят к приборам низкого класса точности. Их принцип действия основан на законе Ома: ток в цепи обратно пропорционален сопротивлению этой цепи при неизменном напряжении в этой цепи. Схема таких приборов (рис.3) представляет собой замкнутый контур состоящий из последовательного соединения измеряемого сопротивления R2, источника напряжения U, микроамперметра PA и вспомогательного реостата R1. Реостат предназначен для компенсации изменения э.д.с. источника напряжения, для чего при замкнутых накоротко выводах a и b омметра реостатом устанавливают нулевое показание. Прибор проградуирован в единицах сопротивления – омах, нулевая отметка которого расположена с правого края шкалы, а наибольший предел измерения с левого края. Составим уравнение по второму закону Кирхгофа для контура