48) Поясните для чего нужно измерять электрическое сопротивление. Перечислите методы для измерения сопротивления. Раскройте методы сравнения и замещения электрических сопротивлений.

Измерение - процесс нахождения значения физической величины опытным путем с помощью средств измерения.

Электрическое сопротивление — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему. Сопротивление для цепей переменного тока и для переменных электромагнитных полей описывается понятиями импеданса и волнового сопротивления.

Сопротивлением (резистором) также называют радиодеталь, предназначенную для введения в электрические цепи активного сопротивления.

Сопротивление (часто обозначается буквой R или r) считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как R = U / I,

где

R — сопротивление; U — разность электрических потенциалов на концах проводника;

I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов.

Метод амперметра – вольтметра.

Метод амперметра – вольтметра основан на использовании известного из курса электротехники соотношения R=U/I, являющегося математическим выражением закона Ома. В формуле R – сопротивление участка электрической цепи, на котором при протекании тока I происходит падение напряжения U. Чтобы определить сопротивление заземлителя, надо пропустить через него определенный ток и измерить падение напряжения на участке растекания. После этого произвести простое вычисление по формуле. Данный способ измерения сопротивления заземления имеет следующие недостатки: а) Необходимо пользоваться одновременно двумя измерительными приборами, а потом производить расчет. б) Для того чтобы получить достаточно точные результаты измерений, нужен источник довольно значительного по величине тока (десятки ампер) с хорошей стабилизацией, чтобы обеспечить возможность снятия показаний двух приборов: амперметра и вольтметра. в) Большой ток может явиться источником дополнительной погрешности, так как при большой плотности переменного тока происходит возрастание полного сопротивления стальных проводников по сравнению с сопротивлением этих же проводников постоянному току. г) Вольтметр должен иметь достаточно большое внутреннее сопротивление. д) Блуждающие переменные и постоянные токи в земле могут внести дополнительную и иногда существенную погрешность при измерениях.

Компенсационный метод.

Широкое распространение получили различные приборы и схемы, основанные на так называемом компенсационном методе измерения заземлений. При измерении по этому методу, помимо основной цепи тока в земле, создается еще другая цепь – на специальном калиброванном сопротивлении. При этом схема выполнена так, что по калиброванному сопротивлению протекает такой же ток, как в земле. Изменением величины калиброванного сопротивления можно добиться такого положения, что падение напряжения на этом заранее известном калиброванном сопротивлении будет таким же, как и на участке растекания тока в земле.

Мостовой метод.

Мостовой метод, как говорит его название, использует для целей измерения линейный мост переменного тока. Производят три измерения: при первом в измерительное плечо моста включают цепь заземлитель – вспомогательный электрод, при втором – цепь заземлитель – зонд, а при третьем – цепь зонд – вспомогательный электрод. Этот метод является неудобным, так как необходимо производить три измерения, и недостаточно точным. Блуждающие токи в этом случае оказывают значительное влияние, а иногда вообще делают измерения невозможными.

Из описанных методов наиболее точным является метод амперметра – вольтметра. При наличии хороших и правильно подобранных приборов и при правильно поставленных опытах метод амперметра – вольтметра является лучшим для производства ответственных измерений. Пользуясь этим методом, можно с достаточной точностью снять и картину изменения потенциала по поверхности земли вблизи заземлителя.

Метод сравнения — метод измерений, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Это может быть, например, измерение уровня напряжения постоянного тока путем сравнения с ЭДС нормального (эталонного) элемента. Приборы, реализующие измерение на основе метода сравнения, называют измерительными приборами сравнения. В отличие от приборов непосредственной оценки, более удобных для получения оперативной информации, приборы сравнения обеспечивают большую точность измерений. Метод сравнения применяют как для измерения величин, содержащих запас энергии (напряжение, ток или мощность), так и для измерения параметров элементов электрических цепей: сопротивлений, индуктивностей и емкостей.

Различают следующие разновидности метода сравнения:

1) Нулевой метод, при котором действие измеряемой величины полностью уравновешивается образцовой.

2) Дифференциальный метод, когда измеряется разница между измеряемой величиной и близкой ей по значению известной эталонной (например, измерение электрического сопротивления методом неуравновешенного моста). Дифференциальный метод сравнения используют тогда, когда практическое значение имеет отклонение измеряемой величины от некоторого номинального значения (уход частоты, отклонение напряжения и т.д.).

3) Метод замещения, при котором действие измеряемой величины замещается (например, с помощью последовательно проводимых во времени действий) образцовой.

Метод замещения

Этот метод измерения сопротивлений свободен от многих недостатков метода вольтметра–амперметра. Метод замещения (сравнения) состоит в том, что в электрическую цепь, содержащую источник эдс и ограничивающий реостат (рис. 3), включают к некоторым точкам «а» и «b» цепи измеряемое сопротивление и отмечают показания амперметра (гальванометра); затем вместо измеряемого сопротивления, к тем же точкам цепи «а» и «b» подключают магазин сопротивлений и подбирают сопротивление в нем так, чтобы показание амперметра совпало с предыдущим. Тогда сопротивление равно введенному в цепь эталонному сопротивлению , взятому из магазина сопротивлений. По условиям эксперимента в первом и втором случаях в электрической цепи устанавливается один и тот же ток. По закону Ома измеренный ток равен

  ,

где – общее сопротивление цепи без участка ab.

Рис. 3. Метод замещения