Измерение напряжений

Для измерения напряжения в цепи применяются вольтметры, которые включаются в цепь параллельно (к тем точкам цепи, между которыми измеряется напряжение). Вольтметр должен иметь очень высокое внутреннее сопротивление, чтобы не влиять заметно на режим исследуемой цепи. Измерение напряжения производится вольтметром. Здесь также возможны четыре различных схемы подключения прибора (рис. 3 ).

В этих схемах также используются методы расширения пределов измерения напряжения (вторая и четвертая схемы рис. 3б, 3г). Для расширения предела измерения вольтметра последовательно с ним включается добавочное сопротивление R_д (рис.4).

По закону Ома:

или (7).

При последовательном соединении сила тока в проводниках одинакова:

,

где ,

или

,

откуда следует

(8).

Таким образом, чем больше добавочное сопротивление по сравнению с сопротивлением вольтметра, тем больше падение напряжения будет на R_д , а меньше - на вольтметре.

Переводным множителем называется число, показывающее во сколько раз напряжение в цепи больше предельного напряжения, на которое рассчитан исходный вольтметр:

(9),

где m – переводной множитель,

U ₀ - напряжение в цепи,

U_в - предельное напряжение, на которое рассчитан исходный вольтметр.

U_д - напряжение на добавочном сопротивлении,

R_в – сопротивление исходного вольтметра (гальванометра),

R_д – добавочное сопротивление.

R_д

U_д U_в

V

А R_в В

U ₀

Рис. 4

Разделив обе части равенства (7) на U _в, получим:

(10).

Принимая во внимание, что и ,

запишем равенство (11),

Откуда добавочное сопротивление

(12).

Это означает, чтобы измерить вольтметром в n раз большее напряжение, нужно взять добавочное сопротивление в (n-1) раз большее сопротивления вольтметра.

Проградуировать прибор – это значит определить цену деления «нового» прибора, и сопоставить его показания с показаниями контрольного прибора.

Порядок выполнения работы

Примечание: во всех трёх упражнениях данной работы используется один и тот же исходный прибор – гальванометр (миллиамперметр); из него «изготавливают» амперметр на измерение больших токов (с шунтом), вольтметр для измерения больших напряжений (с дополнительным сопротивлением), омметр.