Laboratornaya_rabota_2

Лабораторная работа №2

Тема. Измерение напряжения в цепях постоянного тока

Цель. Провести измерение напряжения в цепи постоянного тока прямым методом. Ознакомится со способам расширения верхних пределов измерений вольтметров постоянного тока, с методам расчета добавочных сопротивлений.

Задание к работе

1. Определить внутренне сопротивление вольтметра.

2. Определить сопротивление добавочного резистора.

3. Сделать выводы по результатам работы.

Теоретические сведения

Для измерения напряжения U, действующего между какими-либо двумя точками электрической цепи, вольтметр 2 (рис. 1, а) присоединяют к этим точкам, т. е. параллельно источнику 1 электрической энергии или приемнику 3.

Для того чтобы включение вольтметра не оказывало влияния на работу электрических установок и он не создавал больших потерь энергии, вольтметры выполняют с большим сопротивлением. Поэтому практически можно пренебрегать проходящим по вольтметру током.

Для расширения пределов измерения вольтметров последовательно с обмоткой прибора включают добавочный резистор 4 (R_Д) (рис. 1, б). При этом на прибор приходится лишь часть U_V измеряемого напряжения U, пропорциональная сопротивлению прибора R_V.

Зная сопротивление добавочного резистора и вольтметра, можно по значению напряжения U_V, фиксируемого вольтметром, определить напряжение, действующее в цепи:

(1)

Величина  показывает, во сколько раз измеряемое напряжение U больше напряжения U_V, приходящегося на прибор, т. е. во сколько раз увеличивается предел измерения напряжения вольтметром при применении добавочного резистора.

Сопротивление добавочного резистора, необходимое для измерения напряжения U, в n раз большего напряжения прибора U_V, определяется по формуле

(2)

Добавочный резистор может встраиваться в прибор и одновременно использоваться для уменьшения влияния температуры окружающей среды на показания прибора. Для этой цели резистор выполняется из материала, имеющего малый температурный коэффициент, и его сопротивление значительно превышает сопротивление катушки, вследствие чего общее сопротивление прибора становится почти независимым от изменения температуры. По точности добавочные резисторы подразделяются на те же классы точности, что и шунты.

Рис. 1. Схемы для измерения напряжения

Внутреннее сопротивление вольтметра. Для определения внутреннего сопротивления вольтметра его необходимо подключить последовательно с резистором (с ) к источнику напряжения (рис. 2) . Напряжение источника поделится между резистором и вольтметром пропорционально их сопротивлениям

(3)

Откуда

(4)

Рис. 2. Схема для определения внутреннего сопротивления вольтметра

Указания по проведению работы.

1. Собрать схему, как на рис. 2.

2. Сопротивления R выбрать с помощью магазинов сопротивлений так, чтобы напряжения U_R и U_V были приблизительно равнями ().

3. Измерив цифровым вольтметром напряжения U_R и U_V, по формуле (4) определить сопротивление вольтметра R_V.

4. Собрать схему, как на рис. 3 ( ).

5. Рассчитать значение добавочного сопротивления R_Д (2) для каждого из значений U_ИП и коэффициент n.

6. Используя показание вольтметра 15 В и значение коэффициента n, определить напряжение U_ИП (1). Убедиться, что его значение совпадает с действительным.

7. Заполнить таблицу 1.

Рис. 3. Использование добавочного сопротивления

Таблица 1

Сопротивление вольтметра				UИП, В		n		RД, Ом		n∙U, B
UR, В	UV, В	RV, Ом
			30
			45
			60