2 Вимірювання опору методом вольтметра-амперметра

Найпростішим методом вимірювання опору є метод вимірювання за допомогою вольтметра та амперметра. Однак точність такого вимірювання недостатньо висока. Це пояснюється тим, що відлік необхідно здійснювати відносно двох вимірювальних приладів, які мають недостатню точність показів; на загальні результати ви­мірювань впливають власні опори вольтметра та амперметра.

Розглянемо дві схеми увімкнення вольтметра та амперметра при вимірюванні опору R_x.

Для схеми, показаної на рис.6, α, R_x визначається за форму­лою

а для схеми, зображеної на рис.6, б

де R_x  опір, що вимірюється; U  покази вольтметра; R_V  опір вольтметра; I  покази амперметра; R_A  опір амперметра.

Рис.8.5 Схеми увімкнення вольтметра (а) та амперметра (б) при вимірюванні опору.

Рис.8.6 Схеми вимірювання опорів почерговим увімкненням: а — вольтметра; б — амперметра.

Схема рис.8.5, а використовується у випадках, коли величина опору, що вимірюється, значно більша, ніж опір амперметра RA(Rx≫RA). Коли величина опору Rx значно менша, ніж опір вольт­метра Rv(Rx≪Rv), то вимірювання здійснюється за схемою, зоб­раженою на рис. 8.5, б.

Вимірювання величини опору можна здійснювати методом почергового увімкнення вольтметра (рис. 8.6, а), або амперметра (рис. 8.6, б) з відомими їх опорами Rv та Ra .

Розглянемо схему на рис. 8.6, а. Спочатку заміряємо напругу безпосередньо в мережі, перемкнувши ключ Κ у положення 1. Після чого ключ Κ переведемо у положення 2, при цьому до вольтметра V послідовно підключається опір Rx і фіксуємо покази вольтмет­ра. У цьому випадку

де R_х – опір, що вимірюється; R_v – опір вольтметра; U₁ – покази вольтметра при підключенні його безпосередньо до мережі; U₂ – покази вольтметра при підключенні його до мережі послідовно з опором, величина якого вимірюється.

Використовуючи схему на рис. 8.6, б розглянемо як визначається величина опору R_x за допомогою почергового увімкнення ампер­метра, опір якого відомий.

Ключ Κ встановимо у положення 2, тобто до амперметра послідовно підключаємо опір R₀, величина якого відома. Зафіксуємо покази амперметра. Після цього ключ Κ переведемо у положення 1, тобто послідовно до амперметра підключаємо опір, величину якого необхідно визначити.

Зафіксуємо також покази амперметра. Величина опору Rx виз­начається за формулою

де I₀  покази амперметра при підключенні опору R₀, величина якого нам відома; I₁  покази амперметра при підключенні опору, величину якого слід визначити; R₀  опір, величина якого відома; R_A  опір амперметра.

3 Мостовий метод вимірювання опору

Мостовий метод вимірювання опору застосовується в діапазоні (10^-8 - 10¹⁶) Ом. Мости постійного струму призначені для точних вимірювань електричних опорів. Порівняння цих опорів здійснюється зведенням до нуля (або вимірюванням) різниці спадів напруг на вимірюваному та зразковому опорах. Напруга живлення моста береться від стороннього джерела, а різниця зрівнюваних напруг утворюється самою мостовою схемою і виявляється нульовим індикатором.

Найпростіші схеми одинарних мостів подано на рис. 8.7. Резистори R₁, R₂, R₃ і R₄ (їх називають плечима моста) з'єднані в кільце. Точки з'єднання опорів називають вершинами моста. Кожна з двох пар протилежних вершин моста утворюють діагоналі, в одну з яких вмикають джерело живлення (діагональ живлення), в іншу  нуль-індикатор (індикаторна діагональ).

Залежно від наявності чи відсутності напруги в індикаторній діагоналі в момент відліку вимірюваної величини мости поділяють на зрівноважені та незрівноважені.

Рис. 8.7 Принципові схеми одинарних мостів постійного струму

Різниця напруг між точками А і В дорівнює нулю за умови

Ця рівність складає умову рівноваги моста. Отже, баланс моста характеризується відсутністю напруги між точками A і B за наявності напруги в точках C і D – рівновага мостової схеми не залежить ні від напруги джерела живлення, ні від опорів діагоналей моста.

Якщо один з опорів плечей моста є невідомим, то його значення може бути визначене через опори решти трьох відомих плечей, наприклад,

Як видно з цього рівняння, значення опору R_x порівнюється із значенням опору R₄ у масштабі відношення R_2/R₃. Плечі R_x та R₄, суміжні в мостовій схемі, називають плечима порівняння (найчастіше ця назва застосовується лише до плеча R₄). Два інших су­міжних плеча моста, опори яких виступають у вигляді відношення R_2/R₃, називають плечима відношення.

У широкодіапазонних одинарних мостах постійного стру­му плече порівняння виготовляють у вигляді багатодекадного важільного магазина опо­ру, який використовується для плавного ручного зрівноважу­вання моста. Звичайно це багатодекадний магазин із значенням найменшого ступе­ня молодшої декади 0,1; 0,01 або 0,001 Ом. Плечі від­ношення виготовляють у вигляді подільника напруги або штепсельних магазинів з опорами 10, 100, 1000, 10000 та 100000 Ом кожне, що дозволяє дістати значення їх відно­шення відповідно від 10 до 10⁴. Другий варіант зручний тим, що дає можливість вибору різних значень опорів, щоб дістати одне й те саме їх відношення, чим і забезпечує можливість вибору оптимальної чутливості моста.

Дуже малі опори вимірюють подвійними мостами постійного струму (рис. 8.8). Це опори в діапазоні (10^-8 - 100) Ом.

Рисунок 8.8 – Схема одинарного та подвійного мостів постійного струму