2.6.2. Вимірювання сили струму, напруги, ерс, опору в електричному колі

За призначенням електровимірювальні прилади поділя­ють на:

а) Прилади для вимірювання сили струму: амперметри (А), міліамперметри (мА), мікроамперметри (мкА) і гальва­нометри (G), шкали яких проградуйовані у відповідних одиницях. На пристроях для комутації (клеми, гнізда, пере­микачі границь вимірювання) вказані верхні межі вимірю­вання при відповідній комутації. Межі вимірювання роз­ширюють за допомогою шунтів - спеціальних резисторів, які вмикаються паралельно до приладу.

б) Прилади для вимірювання напруги - вольтметри, мі­лівольтметри, кіловольтметри, а також гальванометри. На шкалі позначають одиниці вимірювання чи назву приладу. Межі вимірювання розширюють за допомогою резисторів, які підключають послідовно; верхні межі вимірюваної ве­личини вказані на пристроях для комутації.

На всіх приладах, перерахованих в пунктах а) та б), вказані і значення величини їх опору, а на гальванометрах також ціна поділки і чутливість.

в) Прилади для вимірювання потужності — ватметри - виконують множення сили струму на напругу. Ці прила­ди, як правило, електродинамічної системи.

Комбіновані прилади, призначені для одночасного вимірювання сили струму, напруги й опору, є приладами магнітоелектричної системи, мають декілька шкал і додатко­вих опорів, систему комутації, джерела струму та випрямляч. Крім перерахованих приладів, які вимірюють основні електричні величини, існує ще ряд приладів спеціального призначення - частотоміри, фазоміри, вимірювачі ємності, індуктивності, добротності контурів тощо.

Вимірювання опорів

Опір будь-якого провідника найбільш просто можна визначити за допомогою ампер­метра і вольтметра: При цьому вважають, що струм, який йде через вольтметр, малий по­рівняно зі струмом у провіднику. Точність такої методики визна­чається точністю амперметра і вольтметра і, як правило, не дуже велика

Для більш точних вимірю­вань опорів використовують ме­ тод порівнянь невідомого опору з відомим.

Мал. 2.44.

Це здійснюють за допомогою місткової схеми, зоб­раженої на мал. 2.44 : відомі опори,невідомий, чутливий гальванометр. Опори плечей моста змінюють і підбирають таким чином, щоб струм гальванометра дорів­нював нулю. В цьому випадку:

(2.97)

Отже, знаючи опори молена знайти невідомий опір Доведемо рівність (2.97). Струм через гальванометр не йтиме, якщо потенціали точок в і г будуть рівними: а це буде у випадку, коли спад напруги на опорібуде дорівнювати спаду напруги на опорі

- сили струму у відповідних ділянках розгалуженого кола. Тобто струм через гальванометр дорівнює нулю, якщо виконується рівність:

(2.98)

З іншого боку, сили струму у ділянках обернено про­порційні до опору цих ділянок:

(2.99)

Підставивши (2.99) у (2.98), отримаємо (2.97).

Місткова схема використовується в багатьох приладах, наприклад, в болометрі - приймачі теплового випроміню­вання. У цьому випадку одним із чотирьох плечей елек­тричного моста є чутливий до змін температури елемент, найчастіше напівпровідниковий резистор (термістор). При попаданні потоку випромінювання на теплочутливий еле­мент баланс моста порушується і через гальванометр йде струм, величина якого залежить від інтенсивності падаючо­го потоку.

У реографі місткова схема використовується для спо­стереження змін опору провідника (яким є ділянка біологічної тканини), обумовлених змінами його об'єму, котрі відбуваються протягом кардіоциклу.

Вимірювання невідомоїЕРС компенсаційним методом. Дільники напруги

Дільники напруги. Якщо напруга на затискачах джере­ла більша, ніж потрібно для живлення споживача, то вико­ристовують дільники напруги, їх принцип роботи базується на простій залежності опору провідника від його довжини: Якщо напругу потрібно змінювати в ході експе­рименту, то використовують реостати із ковзаючим контак­том. В коло струму вмикають один кінець обмотки реостата і ковзаючий контакт (мал. 2.45), таким чином отримують простий пристрій, який дозволяє знімати напругу в межах - напруга між кінцями реостата, - на­пруга між розімкненими точкамидеповний опір реостата,- опір його частини між затискачем d і ковзаючим контактом. Такий пристрій називають дільником напруги.

Схема, яка використовується для вимірювання ЕРС Є\ компенсаційним методом, зображена на мал. 2.46. Два джерелаувімкнені назустріч одне одному. Опори та - змінні, причому

Якщо можна обмежитись не дуже високою точністю - однорідний провідник з ковзаючим контактом (реоход). У більш точних вимірюваннях - магазини

опорів.

Мал. 2.45. Мал. 2.46.

Виберемо позитивний напрямок обходу контура і об­межимося при цьому частинним випадком, коли внутрішні опори джерел значно менші за Припустимо, що і підібрані таким чином, що струм через гальванометр дорівнює нулю. Тоді

З двох останніх рівностей маємо

(2.100)

Ця рівність і лежить в основі вимірювання ЕРСком­пенсаційним методом.