Измерение емкости и индуктивности с помощью универсального моста E7-11

5.3.1. Подключить конденсатор C_X к зажимам прибора и измерить емкость и тангенс диэлектрических потерь конденсатора. Данные занести в таблицу 7.2.

5.3.2. Подключить к зажимам прибора катушку индуктивности L_X и измерить индуктивность и добротность катушки. Данные занести в таблицу 7.2.

6. Содержание отчета

Отчет должен содержать:

6.1. Паспортные данные приборов, используемых в работе, сведенные в таблицу 7.1.

6.2. Схемы, используемые в работе (рис. 7.1, 7.3, 7.4).

6.3. Таблицы результатов измерений и вычислений.

6.4. Расчетные соотношения при вычислениях.

6.5. Выводы по результатам проведенных опытов

7. Краткие сведения из теории

Метод амперметра, вольтметра и ваттметра применяется обычно для приближенного измерения емкости и индуктивности.

Полное сопротивление катушки индуктивности определяется по формуле:

(7.1)

Активное сопротивление катушки:

(7.2)

Индуктивность катушки:

(7.3)

Важной характеристикой индуктивности является добротность катушки Q_X:

(7.4)

т.е. отношение индуктивного сопротивления катушки к активному. Чем это отношение больше, тем свойства катушки лучше.

Как известно из курса физики, в реальном конденсаторе имеются потери активной мощности. Реальный конденсатор можно представить эквивалентной схемой в виде идеальной емкости последовательно или параллельно соединенной с активным сопротивлением, характеризующим потери (рис. 7.2а,б). Поэтому ток в цепи такого конденсатора будет опережать напряжение на угол меньше 90⁰. Угол δ, дополняющий до 90⁰ угол сдвига тока относительно напряжения, называется углом потерь (рис. 7.2в).

Тангенс этого угла определяет качество конденсатора и определяется, как

(7.5)

Чем меньше величина tg δ, тем свойства конденсатора лучше. Векторная диаграмма (на рис. 7.2в) соответствует последовательному соединению с C и R (рис. 2а). Такая схема используется для конденсаторов с малыми потерями tgδ=(10^-3­­-10^-4­), а схема (рис. 7.2б) – большими потерями.

Емкость конденсатора определяется по формуле:

(7.6)

Широкое распространение для измерения индуктивности и емкости получили приборы сравнения – мосты переменного тока. Такой метод измерения индуктивности и емкости значительно точнее предыдущего.

Измеритель универсальный типа E7-11 предназначен для измерения индуктивности, емкости, сопротивления, тангенса угла потерь и добротности различных радиодеталей. Диапазон измерений приборов на переменном токе частотой 1000 Гц следующий; R=0.1-1 Ом, C=0,5-100 мкФ, tgδ=0.005-0,1, L=0,3-100 Гн, Q=0,1-30.В основу работы прибора положен мостовой метод измерения.

Органы управления на передней панели (рис. 7.3) имеют следующее значения:

1 ­­– Индикаторная лампочка сети;

2 ­– Переключатель B1, осуществляет выбор вида измерения: индуктивность (L), емкость (C), сопротивление на переменном токе (R_~), сопротивление на постоянном токе (R₌);

3 ­– Переключатель В2, осуществляет выбор поддиапазона измерения;

4 ­– Индикатор баланса ИЦ, осуществляет индикацию процесса уравновешивания мостовой схемы;

5 – «Множитель»- устройство, предназначенное для уравновешивания мостовой схемы и отчета измерений L, C, R;

6 – «Чувствит»- Потенциометр R, регулирует чувствительность;

7 – Гнезда для подключения измеряемого объекта с помощью соединительного кабеля;

8 – Переключатель, осуществляет выбор рабочей частоты прибора;

9 – Переключатель, производит выбор вида измерения потерь по tgδ и Q;

10 – Устройство варьерно–шкальное, служит для измерения и счета результата измерений по tgδ и Q;

11 – Кнопка, используется при выборе предела измерений;

Процесс измерения заключается в уравновешивании мостовой измерительной схемы с целью достижения ее баланса, определяемого индикатором баланса. При балансе моста стрелка не всегда совпадает с нулевой риской шкалы. В этом случае поочередным вращением ручек шкал реактивности и потерь, нужно получить минимум показания индикатора при постепенном увеличении чувствительности.

Отсчет результата измерения емкости, индуктивности и сопротивления производится по общему отсчетному устройству, имеющему две шкалы, показания обеих шкал образуют единый строчечный цифровой отсчет. Например, если показания на левой шкале 0,2, а на правой 73, то результат считается как 0,273.