Упражнение 2. Расчет добавочного сопротивления к вольтметру

1. Записать технические характеристики прибора – гальванометра (миллиамперметра),

из которого необходимо «изготовить» вольтметр, определить исходную цену деления (для

старого прибора), вычислить по закону Ома предельное напряжение на данном пределе

измерения , допустимое для данного прибора (исходный вольтметр):

(14),

где R_гальв–внутреннее сопротивление гальванометра (миллиамперметра) на выбранном

пределе измерения,

I_пред– предельное значение измеряемого тока исходного гальванометра

(миллиамперметра).

2. Рассчитать добавочное сопротивление R_доб к гальванометру (миллиамперметру)

по формуле 12, чтобы этим прибором можно было измерить напряжение U₀ (предел измерения

U₀ задаётся преподавателем! ).

3. Собрать цепь (рис.4), используя в качестве добавочного сопротивления магазин

сопротивлений.

4.Определить цену деления изготовленного вольтметра, результаты занести в таблицу 2.

Рис.6 Электрическая схема для градуировки вольтметра с добавочным сопротивлением

Таблица 2

№

U v В

R v Ом

U 0 В

R доб. Ом

ΔRд. Ом

ε %

Цена деления «нового» вольт-метра

Напряжение по «новому» вольтметру

Напряжение по контрольному вольтметру

Расхож- дение %

m дел

В

m дел

В

…

Сред. знач.

4. Включить источник напряжения ВС–24. Регулировать напряжение с помощью потенциометра на источнике питания, снимать показания контрольного и "нового" вольтметра (не менее 10 значений), результат занести в таблицу 2.

5. Вычислить расхождения по формуле

(15).

6. Построить градуировочный график U = U (m), откладывая по оси абсцисс число

делений m, а по оси ординат - соответствующие им напряжения, измеренные изготовленным вольтметром и контрольным вольтметром

Упражнение 3. Изготовление омметра и измерение сопротивлений

Электрическое сопротивление в цепях постоянного тока может быть определено косвенным методом при помощи вольтметра и амперметра. В этом случае:

.

Для измерения сопротивлений можно использовать омметр - прибор непосредственного отсчета. При известных условиях магнитоэлектрические приборы могут быть использованы не только для измерения тока и напряжения, но и для измерения других величин, в частности, сопротивления. Омметром называется прибор магнитоэлектрической системы со шкалой, проградуированной в Омах, и служащий для измерения сопротивлений. Так как по закону Ома I = U/R, то при постоянном напряжении U каждому значению сопротивления R будет соответствовать определенное значение величины тока I и отклонение стрелки прибора n. Это позволяет проградуировать шкалу прибора в Омах и использовать прибор в качестве омметра. Однако, при изменении напряжения показания прибора не будут соответствовать исходной градуировке, и поэтому омметр снабжается шунтом, с помощью которого стрелка прибора устанавливается на "0" (ручка регулировки выводится на внешнюю панель прибора). Различаются два типа омметров: омметр с последовательным соединением измеряемого сопротивления (рис.7а) и омметр с параллельным соединением измеряемого сопротивления (рис.7б).

Уравнение шкалы последовательной схемы измерения:

,

где R_г - сопротивление цепи гальванометра. При угол поворота подвижной части прибора определяется величиной измеряемого сопротивления R_x. Поэтому шкала прибора может быть непосредственно проградуирована в Омах. Ключ K используется для установки стрелки прибора в нулевое положение. Омметры параллельного типа удобнее применять для измерения небольших сопротивлений.

Омметр с последовательным сопротивлением соединением измеряемого сопротивления

Схема такого омметра показана на рис.7а и рис.8 (Rх - измеряемое сопротивление). Измерительной частью омметра служит в данном случае гальванометр (миллиамперметр магнитоэлектрической системы). Переменное сопротивление R выполняет роль шунта и служит для установки стрелки омметра на нуль.

Rx

Рис.8

Необходимо проградуировать шкалу прибора в Омах. Для этого к клеммам "А" и "В" вместо R_х подключают магазин сопротивлений. Очевидно, что при R_х=0. ток получает свое наибольшее значение , то есть отклонение стрелки будет наибольшим.

При R_х, стремящемся к бесконечности, величина тока и отклонение стрелки будут равны нулю. Следовательно, омметр с последовательным соединением имеет "обратную шкалу", отметка R_х = 0 соответствует крайнему правому делению шкалы. Такие омметры служат для измерения относительно больших сопротивлений (порядка тысяч Ом).

Омметр с параллельным соединением измеряемого сопротивления

Такой омметр удобен для измерения относительно малых сопротивлений. Схема омметра такого типа показана на рис. 7б и рис. 9. Здесь сопротивление R_х включается параллельно измерительной части прибора. При R_х→∞ ток через миллиамперметр достигает своего наибольшего значения. Шкала у такого омметра "прямая", т.е. нуль сопротивления соответствует нулевому делению шкалы.