1.Физические основы измерения силы электрического тока. Эталон ампера.

Эл.ток-людое упорядоченное движение Эл-их зарядов в проводнике по действием приложенного Эл.поля.Кол-ой мерой Эл.тока явл.сила тока,которая определяется кол-ом Эл-их зарядов,проходящих через поперечное сечение проводника в единицу времени.В основе опред-я един-ы силы Эл.тока лежит явление взаимного действия параллельных проводников,по которым проходит Эл.ток.Это явление открыл А.Ампер в 1820г.Выяснилось,что можно рассчитать и измерить с достаточно высокой точностью силу взаимод-ия токов, протекающих по проводникам конечных размеров.Современное определение единицы силы тока хара-ет силу неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого поперечного сечения,расположенным на расстоянии 1м один от другого,создает между этими проводниками силу=2·10^-7Н на каждый метр длины.Данное определение содержит понятие бесконечно длинных и тонких проводников,которых в реальности нет.На практике возможен расчет с использ-ем закона Ампера силы взаимод-ия между проводниками конечной длитны и реального диаметра.Для измерения силы взаимод-я между проводниками,расстояние между осями которых равно а ,исполь-ют токовые весы.В их конструкции предусмотрены подвижная и неподвижная коаксиально распложенные обмотки,сила взаимод-я между которыми измеряется с помощью общеизвестной процедуры взвешивания.Сила взаимод-я F токов в катушках: F/l=μ₀·I²/4·π·a, где l=длина проводника,равная длине провода в подвижной катушке, μ₀-магн.постоянная, I²-сила тока катушек при последов.соединении катушек,а-расстояние между осями проводников.Из опрд-я единицы силы тока I²=1А²,а=1м,F/l=2·10^-7Н/м следует: μ₀=4·10^-7 π.Силу взаимод-я в токовых весах уравновешивает сила тяжести F=m·g.Приравнивая выражения находим расчетную силу тока:I=(4· π·m·g/ μ₀)^0,5.Эталон ампера представляет собой комплекс измерительных средств,применяемых для воспроизведения,хранения и передачи единицы силы Эл.тока-ампера.

2.Выбор средств измерений.

. Средство измерения (СИ) — это техн. средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические хар-ки, воспроизводящее и(или) хранящее единицу ФВ, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. Метролог.характеристики (MX) – такие хар-ки СИ, которые позволяют судить об их пригодности для измерений в известном диапазоне с известной точностью.

По метрологическому назначению СИ делятся на рабочие и эталоны. Рабочее СИ - СИ, предназначенное для измерений, не связанное с передачей размера единицы другим СИ. Рабочее СИ может использоваться и в качестве индикатора. Индикатор – техническое средство или вещество, предназначенное для установления наличия какой-либо ФВ или превышения уровня ее порогового значения. Индикатор не имеет нормированных метрологических характеристик. Примерами индикаторов являются осциллограф, лакмусовая бумага и т.д. Эталон - СИ, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера другим СИ. Среди них можно выделить рабочие эталоны разных разрядов, которые ранее назывались образцовыми СИ. Классификация СИ проводится и по другим различным признакам. Например, по видам измеряемых величин, по виду шкалы (с равномерной или неравномерной шкалой), по связи с объектом измерения (контактные или бесконтактные).С точки зрения применения в зависимости от решаемой измерительной задачи и дальнейшего использования результатов измерений СИ можно разделить на стандартизованные и нестандартизованные. Стандартизованное СИ - средство измерений, изготовленное и применяемое в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта. Стандартизованные средства измерений обычно подвергают испытаниям и вносят в Государственный реестр. Нестандартизованное СИ – СИ, стандартизация требований к которому признана нецелесообразной. К нестандартизованным обычно относятся узко специализированные СИ, изготовленные в единичных экземплярах и не предназначенные для массового производства. Измерительные задачи, решаемые с помощью таких СИ, носят ограниченный и локальный характер. Такие СИ использ-ся на одном или нескольких предприятиях для вспомогательных измерений. Все многообразие СИ подразделяется на типы и виды.Тип СИ – совокупность СИ одного и того же назначения, основанных на одном и том же принципе действия, имеющих одинаковую конструкцию и изготовленных по одной технической документации. Т.е., это абсолютно одинаковые приборы,различающиеся лишь заводскими номерами. В отличии от типа различают вид СИ, который включает в себя их более широкий круг. Вид СИ– совокупность СИ, предназначенных для измерения данной ФВ. Вид СИ может включать в себя несколько их типов. Например, амперметр является видом средства измерений для измерения силы тока. Основное СИ – СИ той ФВ, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей. Вспомогательное СИ– СИ той ФВ, влияние которой на основное СИ или объект измерений необходимо учитывать для получения результатов измерений требуемой точности. Примером вспомогательного СИ является термометр для измерения температуры газа в процессе измерений объемного расхода этого газа. Правильный выбор СИ является необходимым условием получения достоверной измерительной информации. Поэтому основное внимание при выборе СИ уделяют обеспечению необходимой точности измерений в динамическом и частотном диапазонах изменения измеряемых параметров технических устройств. Одновременно учитывают и условия, в которых планируется использовать СИ, а также допустимую продолжительность измерений.

При анализе условий, в которых будут проводиться измерения, определяются:- уровни механических воздействий наСИ(вибрации,удары,линейные ускорения и т.п.)- значения климатических факторов (температура, влажность, атмосферное давление);- наличие активно разрушающей среды, к воздействию которой не приспособлено СИ (агрессивные газы и жидкости, грибки);- наличие сильных магнитных и электрич. полей и защиты от них у выбираемых СИ. В простых измерит. задачах, заключающихся в определении значений параметров несложных устройств, вопросы выбора и применения СИ решают, на основе практического опыта. В этом случае рекомендации носят общий характер и сводятся к необходимости проверки следующих условий:- СИ должны обеспечивать измерение параметров устройств с необходимой точностью, быстродействием, в заданном диапазоне значений измеряемой ФВ, в определенных условиях окружающей среды;- СИ должны быть приемлемыми по стоимости, эргономическим, массогабаритным и другим характеристикам. Первоначально определяют типы СИ, пригодные по вышеперечисленным условиям. После чего необходимо правильно оценить, какой из них обладает наименьшей избыточностью по точностным харак-кам. Стремление произвести измерение с большей, чем это необходимо, точностью приводит к удорожанию измерений. В то же время снижение требований к точности ухудшает достоверность результатов измерений и обесценивает их. Выбор прибора, не имеющего точностной избыточности, позволяет, как правило, обеспечить меньшие затраты на измерения. Известные подходы к выбору СИ по точности основаны на рассмотрении двух различных случаев их использования: для измерения параметров устройств и для контроля параметров.