Порядок выполнения работы

Примечание : во всех трех 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.

Упражнение 1. Шунтирование амперметра

1. Записать в тетрадь технические характеристики исходного гальванометра (миллиамперметра), определить исходную цену деления.

2. По формуле (5) рассчитать сопротивление шунта к исходному гальванометру (миллиамперметру). Величина предельного тока для миллиамперметра с шунтом задается преподавателем!

3. Изготовить шунт из медной проволоки (удельное сопротивление меди (ρ =1,7^*10^-8Ом^*м). для этого предварительно измерить микрометром диаметр провода, из которого будет изготовлен шунт. По формуле (6) рассчитать длину ( при изготовлении шунта надо взять небольшой запас длины для подключения под клеммы).

Собрать схему для проверки шунта (рис.5), предварительно рассчитав необходимое сопротивление реостата R, включенного в цепь. В этой цепи А_к- контрольный прибор, mA – шунтируемый прибор (исходный гальванометр).

4. Рассчитать цену деления шунтированного («нового») прибора. Включить источник напряжения ВС-24. Изменяя напряжение с помощью регулятора (потенциометра) на ВС-24.

5. Снимать показания контрольного и шунтированного прибора (не менее 10 значений). Результаты занести в таблицу № 1. Сопоставить результаты.

Построить градуировочный график зависимости измеряемой силы тока от числа делений по шкале соответствующего прибора I = I(n). Для этого по оси абсцисс откладывают число делений, а по оси ординат – токи, измеренные гальванометром (миллиамперметром) с шунтом и контрольным амперметром.

Рис.5

6. Вычислить расхождение между показаниями шунтированного и контрольного приборов по формуле (13)

Упражнение 2. Расчет добавочного сопротивления к вольтметру

1. Записать технические характеристики прибора – гальванометра (миллиамперметра), из которого необходимо «изготовить» вольтметр, определить исходную цену деления (для старого прибора), вычислить по закону Ома предельное напряжение на данном пределе измерения, допустимое для данного прибора (исходный вольтметр):

(14)

где R_гальв – внутреннее сопротивление гальванометра (миллиамперметра) на выбранном пределе измерения

I_пред – предельное значение измеряемого тока исходного гальванометра (миллиамперметра).

2. Рассчитать добавочное сопротивление R_доп к гальванометру (миллиамперметру) по формуле 12, чтобы этим прибором можно было измерить U₀ (предел измерения U₀ задается преподавателем!).

Собрать цепь (рис.4), используя в качестве добавочного сопротивления магазин сопротивлений.

Рис.6

3. Определить цену деления изготовленного вольтметра, результаты занести в таблицу 2.

4. Включить источник напряжения ВС-24. Регулировать напряжение с помощью потенциометра на источнике питания, снимать показания контрольного и «нового» вольтметра (не менее 10 значений), результат занести в таблицу 2.

5. Вычислить расхождения по формуле (15)

Упражнение 3. Изготовление омметра и измерение сопротивлений

Электрическое сопротивление в цепях постоянного тока может быть определено косвенным методом при помощи вольтметра и амперметра. В этом случае: .

Можно использовать омметр – прибор непосредственного отсчета. Существуют две схемы омметра : а) последовательная; б) параллельная (рис.7).

Уравнение шкалы последовательной схемы намерения:

где г – сопротивление цепи гальванометра. При U_гальв угол поворота подвижной части прибора определяется величиной измеряемого сопротивления R_х. Поэтому шкала прибора может быть непосредственно проградуирована в Омах. Ключ К используется для установки стрелки прибора в нулевое положение. Омметры параллельного типа удобнее применять для измерения небольших сопротивлений.

При известных условиях магнитоэлектрические приборы могут быть использованы не только для измерения тока и напряжения, но и для измерения других величин, в частности, сопротивления. Омметром называется прибор магнитоэлектрической системы со шкалой, проградуированной в Омах, и служащий для измерения сопротивлений. Так как по закону Ома I = U/R, то при постоянном напряжении U каждому значению сопротивления R будет соответствовать определенное значение величины тока I и отклонение стрелки прибора n. Это позволяет проградуировать шкалу прибора в Омах и использовать прибор в качестве омметра. Однако, при изменении напряжения показания прибора не будут соответствовать исходной градуировке, и поэтому омметр снабжается шунтом, с помощью которого стрелка прибора устанавливается на «0» (ручка регулировки выводится на внешнюю панель прибора).

Различаются два типа омметров: омметр с последовательным соединением измеряемого сопротивления и омметр с параллельным соединением измеряемого сопротивления.

Омметр с последовательным сопротивлением соединением измеряемого сопротивления. Схема такого омметра показана на рис.8 (R_x – измеряемое сопротивление).

Измерительной частью омметра служит в данном случае гальванометр (миллиамперметр магнитоэлектрической системы). Переменное сопротивление R выполняет роль шунта и служит для установки стрелки омметра на нуль.

Рис.8

Необходимо проградуировать шкалу прибора в Омах. Для этого к клеммам «А» и «В» вместо R_x подключают магазин сопротивлений. Очевидно, что при R_x = 0, ток получает свое наибольшее значение, то есть отклонение стрелки будет наибольшим.

При R_x стремящемся к бесконечности, величина тока и отклонение стрелки будут равны нулю. Следовательно, омметр с последовательным соединением имеет «обратную шкалу», отметка R_x = 0 соответствует крайнему правому делению шкалы. Такие омметры служат для измерения относительно больших сопротивлений (порядка тысяч Ом).

Омметр с параллельным соединением измеряемого сопротивления

Такой омметр удобен для измерения относительно малых сопротивлений. Схема омметра такого типа показана на рис.6. здесь сопротивление R_x включается параллельно измерительной части прибора. При R_x  ток через миллиамперметр достигает своего наибольшего значения.

Шкала у такого омметра «прямая», т.е. нуль сопротивления соответствует нулевому делению шкалы.

Порядок выполнения упражнения 3.

Приборы: