General Physics - Thermodinamics archive / Электроприборы (макет)

Министерство образования Российской Федерации Омский государственный университет

Изучение электроизмерительных приборов

Лабораторный практикум (для студентов физического факультета,

специальность 010400 «Физика»)

1

УДК 621. 317

ББК

Рекомендовано к изданию учебно-методическим советом ОмГУ. Протокол № от

Э 45 Изучение электроизмерительных приборов: Лабора-

торный практикум. (для студентов физического факультета) / Сост.: Г.М. Серопян, И.С. Позыгун, Е.А. Филатов. – Омск: Омск. гос. ун-т, 2004. – 32 с.

ISBN

Материал соответствует Государственному образовательному стандарту по специальности 010400 «Физика».

Может быть использован студентами других специальностей.

УДК 621. 317

ББК

2

Цель работы: ознакомиться с принципом действия и устройством электроизмерительных приборов, научиться определять характеристики приборов по условным обозначениям, научиться оценивать погрешности электроизмерительных приборов.

Приборы и оборудование: набор измерительных приборов различных систем и классов точности.

В основе действия электроизмерительного прибора лежит превращение электрической энергии в другие виды энергии, например, механическую, тепловую и т. д. Принципиальная схема электроизмерительных приборов состоит из двух частей: электрической системы и отсчетного механизма.

Отсчетный механизм имеет шкалу и указатель (стрелка или световой "зайчик"), который служит для определения точки шкалы, соответствующей отсчету измеряемой величины. В измерительной практике часто встречаются косвенные измерения, в основу которых положены законы, устанавливающие связь между различными физическими величинами. Например, зная сопротивление участка цепи и измерив вольтметром падение напряжения на нем, можно найти величину тока по закону Ома. Измерение может быть абсолютным (с помощью прибора непосредственной оценки) и сравнительным (измерение мостовой схемой).

Все электроизмерительные приборы классифицируются по следующим основным признакам (таблицы 1 и 2):

–по роду измеряемой величины;

–по роду тока;

–по принципу действия измерительной системы;

–по степени точности.

3

4

5

Таблица 2.

6

Электростатический экран для защиты от внешних полей

В работе внутренней схемы электроизмерительного прибора применяются полупроводниковые диоды

Наиболее оптимальный рабочий диапазон частот для электроизме- 450–50–550 Гц рительного прибора

Чувствительностью "S" электроизмерительного прибора называется отношение линейного или углового перемещения указателя n к измеряемой величине А, вызывающей это перемещение:

S = n/ A .

Величина, обратная чувствительности прибора, определяет его цену деления:

С = А/ n.

Цена деления зависит от верхнего предела измерения при-

бора (Аmax) и от числа делений на шкале (N): С = Аmax / N. Класс точности – это приведенная относительная погреш-

ность, выраженная в процентах:

n = A ∙ 100%,

Amax

где Аmax - предел измерений, А - абсолютная погрешность на данном пределе.

7

Приборы магнитоэлектрической системы.

Рис. 1

Работа приборов магнитоэлектрической системы основана на взаимодействии магнитных полей постоянного магнита и измеряемого тока, проходящего по обмотке подвижной катушки (рамки) прибора магнитоэлектрической системы. Катушка

(1) (см. рис.1) из тонкой проволоки, намотанной на алюминиевый каркас, может вращаться между полюсами (2) постоянного магнита (3). При прохождении тока через рамку возникает вращающий момент M1, под действием которого подвижная часть прибора поворачивается на угол . Противодействующий момент M2 создается спиральными пружинами (4), через которые так же подводится ток к рамке, и пропорционален углу поворота рамки . При равновесии подвижной части прибора М1 = М2. Тогда - угол поворота стрелки (5). Для приборов магнитоэлектрической системы ~ I.

8

сопротивление вольтметра было много больше сопротивления участка цепи.

Приборы магнитоэлектрической системы применяются только для измерения в цепях постоянного тока. Достоинства приборов магнитоэлектрической системы: высокая точность, равномерная шкала, малая чувствительность к внешним магнитным полям.

Приборы электромагнитной системы.

Принцип действия приборов этой системы основан на взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки, по которой протекает измеряемый ток I, и подвижного железного сердечника. При пропускании тока I по катушке сердечник втягивается внутрь, при этом закручивается пружина и поворачивается стрелка прибора на угол . Шкала приборов электромагнитной системы неравномерная ( ~I2). С изменением направления тока меняются направление магнитного поля и полярность намагничивающегося сердечника. Поэтому приборы электромагнитной системы применяются для измерений как постоянных, так и переменных токов.

Приборы электродинамической системы.

Принцип работы таких приборов основан на взаимодействии двух катушек (подвижной и неподвижной), по которым протекает ток. Подвижная катушка, находящаяся внутри неподвижной катушки, может вращаться вокруг оси, на которой закреплена стрелка отсчетного механизма. Противодействующий момент создается спиральными пружинами, закрепленными на этой оси. В зависимости от назначения прибора катушки соединяются или параллельно, или последовательно. При равновесии вращающий момент уравновешивается проти-

10