6

Лабораторна робота

Перевірка технічного вольтметра та амперметра. Розширення меж вимірювання технічного амперметра і вольтметра

Мета: ознайомитись з особливостями будови електровимірювальних приладів різних систем та способами розширення їх меж вимірювання. Навчитися розраховувати шунти і опори додаткових резисторів.

Прилади і матеріали: 1) прилад магнітоелектричної системи типу М45; 2) зразковий амперметр типу М109; 3) зразковий вольтметр типу Е59 (або АМВ); 4) джерело ЕРС на 6-12 В; 5) джерело ЕРС на 220-250 В (батарея або відповідний випрямляч); 6) набір шунтів і додаткових резисторів; 7) два реостати типу РПШ; 8) вимикач двополюсний; 9) амперметр типу М367 або М340.

Теоретичні відомості

Амперметр - це прилад, що служить для вимірювання сили струму.

Для вимірювання сили струму даний електровимірювальний прилад, параметри якого , , включається в розрив досліджуваного кола (рис. 1.)

Рис. 1.

Струм у колі залежить від напруги джерела і опору навантаження . Включення приладу викликає деяке зменшення сили струму в колі, тому що загальний опір у колі зростає до , – внутрішній опір амперметра.

Зміною сили струму можна знехтувати, якщо >> _.

Розширити межі вимірювання сили струму можна, якщо застосувати шунт, підключений паралельно електровимірювальному приладу (рис. 2.). Шунти виготовляють з манганінових дротин або смужок, закріплених між масивними наконечниками. Їх поперечний переріз залежить від максимального струму, що проходить по шунту, який при цьому не повинен нагріватися вище допустимої температури.

Рис. 2.

Оскільки шунт має порівняно малий опір, то струм , який вимірюється, розгалужується на дві нерівні частини: більша частина проходить через шунт, менша - через прилад. Таким чином, вимірюваний струм досягає граничного значення при повному відхиленні стрілки приладу:

(1)

де - граничне значення вимірюваного струму, - струм, що проходить через шунт, - струм повного відхилення через електровимірювальний прилад.

Спад напруги на затискачах шунта і вимірювального приладу рівні і складають:

(2)

Використовуючи формули (1) і (2), знайдемо опір шунта:

(3)

З формули (3) випливає, що чим більше обрана межа вимірюваного струму, тим меншим повинен бути опір шунта.

Вольтметр - прилад, що служить для виміру напруги. Для виміру напруги, вольтметр включають паралельно ділянці кола, до якого прикладена напруга (рис. 3).

Рис. 3.

Включення приладу викликає деяке зменшення напруги, оскільки зменшується опір ділянки із-за його шунтування опором приладу. Цим зменшенням напруги можна знехтувати, якщо >> .

Для розширення меж вимірів напруги послідовно вимірювальному приладу і паралельно досліджуваній ділянці кола включається додатковий резистор , що має порівняно великий, точно підібраний, опір (рис. 4).

Рис. 4.

Вимірювана напруга поділяється на дві нерівні частини: велика - на , менша - викликає відхилення стрілки приладу, при повному відхиленні якої напруга досягає свого граничного значення:

(4)

де - граничне значення вимірюваної напруги, - спад напруги на додатковому опорі, - спад напруг на електровимірювальному приладі.

Оскільки через і прилад проходить загальний струм і то:

, (5)

. (6)

Враховуючи, що:

(7)

і

, (8)

одержимо: