Лабы / Лабораторная работа 4

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ Томский политехнический Университет»

Подразделение: НОЦ И.Н. Бутакова ИШЭ

Направление: 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

Отчет по лабораторной работе № 4

Метрология, стандартизация и сертификация 1.1

Выполнили студенты гр. 4Т61	Кошкин Д.Р.	«___» __________2018 г.
	Жабровец А.А.
Проверил доцент	Медведев В.В.	«___» __________2018 г.

Томск – 2018

Цель работы: изучение различных видов измерений, а также в практическое освоение прямых и косвенных методов измерения электрических величин (постоянного тока и напряжения).

Задачами лабораторной работы являются:

1. изучение классификации измерений;

2. измерение величины постоянного тока прямым и косвенным методами;

3. построение графиков;

4. измерение величины напряжения постоянного тока прямым и косвенным методами.

Прямые и косвенные измерения U и I

Прямыми называют измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных (по показаниям ИП).

Косвенными называют измерения, при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, измеренными прямым методом.

(1)

где Y – искомая, косвенно измеренная величина;

x₁, x₂, x₃, … x_n – величины, измеренные прямым методом;

– время.

Прямой метод измерения напряжения постоянного тока

Для прямого измерения напряжения постоянного тока необходимо собрать схему, приведенную на рис. 2.

Рисунок 2 – Схема экспериментальной цепи

Таблица 1 – результаты измерения постоянного напряжения

Угол поворота регулятора Р2 «Установка +U», Град	Результаты прямого измерения напряжения, В	Результаты косвенного измерения напряжения, В
0	0,36	0,32
60	5,37	5,31
120	10,36	10,32
180	15,36	15,34

Косвенный метод измерения напряжения постоянного тока

Напряжение и ток в цепи постоянного тока связаны законом Ома:

, (2)

где U – искомое значение напряжения, В,

I – измеренное значение постоянного тока, А,

R – известное значение сопротивления, Ом.

Следовательно, величину напряжения постоянного тока в цепи можно оценить, измерив величину тока в цепи.

Для косвенного измерения напряжения постоянного тока цепи необходимо собрать схему:

Рисунок 3 – Схема экспериментальной цепи

Таблица 2 – результаты измерения постоянного тока

Угол поворота регулятора Р2 «Установка +U», Град	Результаты измерения тока, мА
0	0,32
60	5,31
120	10,32
180	15,34

Значения напряжения постоянного тока в цепи рассчитываются по формуле (2) и заносятся в таблицу 1.

По данным таблицы 1 в одной системе координат строим графики зависимости результатов прямого и косвенного измерений от значения угла поворота регулятора Р2. Графически показываем абсолютную погрешность измерений.

Рисунок 4 – График зависимости результатов прямого и косвенного измерений напряжения от значения угла поворота регулятора

Рисунок 5 – Абсолютная погрешность результатов измерения силы постоянного тока

Прямой и косвенный методы измерения постоянного тока

Собираем схему, представленную на рис. 3 и данные заносим в таблицу 3.

Таблица 3 – результаты измерения постоянного тока

Результат прямого измерения постоянного тока, мА	Значение напряжение постоянного тока в цепи, В	Результат косвенного измерения постоянного тока в цепи, мА	Абсолютная погрешность косвенного измерения, мА
I1=1	0.86	0.86	0.14
I2=3	2.85	2.85	0.15
I3=5	4.86	4.86	0.14
I4=7	6.86	6.86	0.14

Рассчитываем абсолютную погрешность косвенного измерения величины постоянного тока по формуле:

(3)

Данные также заносим в таблицу 3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Прямой метод — искомое значение физической величины находят непосредственно по прибору, измеряя данную величину. Например, измерение газового давления манометром, измерения размера детали штангенциркулем.

Косвенный метод — искомое значение физической величины определяют расчетом по результатам измерений других величин. Например, определения электрической мощности по результатам измерения силы тока амперметром и напряжения вольтметром или определение диаметра химического аппарата (в виде цилиндра) по значению длины окружности (периметра) полученной при измерении рулеткой (метод «опоясывания»).

Выполнив данную лабораторную работу можно сделать вывод о том, что прямые измерения являются более точными чем косвенные. Это обусловлено неидеальностью приборов с которыми мы имеем дело. Измерительные приборы имеют определенные погрешности, однако и сопротивление в цепи равно 1кОм только с определенной точностью, необходимо также учитывать то, что провода и сам измерительный прибор тоже имеют некоторое сопротивление. Однако всегда делать прямые измерения довольно долго и затратно, а в некоторых случаях даже невозможно.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Приведите примеры прямых, косвенных, совокупных и совместных измерений.

Прямое измерение – измерение длины линейкой.

Косвенное измерение – измерение сопротивления по известным току и напряжению с помощью закона Ома.

Совокупное измерение – измерение взаимной индуктивности катушек путём двукратного измерения их общей индуктивности.

Совместное измерение – определение зависимости сопротивления проводника от температуры.

2. Какие измерения (косвенные/прямые) вы считаете более точными и почему?

Прямые измерения более точны, потому что при косвенных измерениях обычно измеряются несколько величин и используются формулы связи между искомой величиной и измеренными величинами, что увеличивает общую погрешность эксперимента.

3. Каким образом можно косвенно измерить мощность электрического тока?

Чтобы косвенно измерить мощность электрического тока, необходимо найти силу тока и напряжение, и воспользоваться формулой для мощности .