Лабораторна робота № 21. Вивчення вольтметра і амперметра. Вимірювання опорів методом вольтметра і амперметра. Розширення меж вимірювальних приладів

Мета роботи:

1. Вивчити принцип роботи гальванометра магнітоелектричної системи і застосувати його для вимірювання напруги U та струму I, розрахувавши додатковий опір та шунт.

2. Виміряти величину опору R_x ділянки електричного кола, застосовуючи вольтметр та амперметр.

1.21 Теоретичні відомості

Відомо, що будь-який прилад для вимірювання струму можна використовувати і для виміру напруги. Наприклад, при проходженні струму через мікроамперметр з верхнею межею вимірювання мкА і внутрішнім опором Ом спад напруги на ньому

В.

Отже, цей прилад можна використовувати як вольтметр з межею вимірювання В. З метою розширення меж вимірювання до деякого послідовно з приладом треба ввімкнути додатковий опір (Рис. 1.21); тоді падіння напруги на ділянці електричного кола буде складатись із падіння напруги на внутрішньому опорі приладу і падіння напруги величина на додатковому опорі. При заданому величину додаткового опору можна знайти із співвідношення

,

звідси

		(1.21)
Рис. 1.21 Рис. 2.21

Якщо цей прилад необхідно використовувати для вимірювання струмів , більших від , його слід шунтувати опором (Рис. 2.21), тоді струм у електричному колі буде дорівнювати сумі струмів через вимірювальний прилад і через опір шунта. Оскільки вони включені паралельно, спад напруги на них буде однаковий . Величина визначається із співвідношення

,

де - струм через шунт. Звідси

(2.21)

Для вимірювання опору ділянки електричного кола необхідно знати, який струм проходить крізь нього і спад напруги . Тоді за законом Ома

.

(3.21)

Вимірювання і звичайно здійснюється за допомогою вольтметра і амперметра: вольтметр включають паралельно опору ділянки кола, амперметр послідовно в коло.

За такої схеми вимірювання покази вольтметра відповідають , але покази амперметра збільшуються на величину , тобто на величину струму, який протікає через вольтметр. Це методична похибка систематичного характеру. Для її мінімізації необхідно ввести поправку - відняти з показів амперметра величину : .

В якості вольтметру і амперметру можна використовувати мікроамперметри — один з додатковим опором, другий з шунтом (Рис. 1.21 та Рис. 2.21).

2.21 Експериментальні дослідження

Схема експериментальної установки для дослідження вольтметра і амперметра та визначення опору ділянки електричного кола приведена на (рис. 3.21). експериментальна установка включає джерело живлення Е, яке підключається до вимірювального кола ключем К. Напруга на ділянці кола змінюється за допомогою реостата . Опір ділянки кола встановлюється величиною або за допомогою перемикача П. Сила струму через ділянку кола вимірюється амперметром, який складається з мікроамперметра І_ПА і шунта R_Ш . Падіння напруги на ділянці кола вимірюється вольтметром, який складається з мікроамперметра І_ПВ і додаткового опору R_Д.

В якості додаткового опору і шунта використовують відповідні магазини опорів.

Величини додаткового опору R_Д і шунта R_Ш розраховуються перед виконанням вимірів, використовуючи відповідні параметри мікроамперметрів, а саме: максимальне значення струмів І_ПА , І_ПВ та величини внутрішніх опорів R_ПА і R_ПВ , які позначені на шкалах приладів.

Надійний інтервал похибки визначення з закону (3.21) при одноразовому вимірюванні можна обчислити за формулою

,

(4.21)

де і — відповідно абсолютні похибки вимірювання струму і напруги, які визначають­ся виходячи з класу точності відповідних приладів.

Рис. 3.21