Контрольные вопросы.

1. Сформулировать и пояснить физический смысл законов Ома для участка цепи и полной цепи.

2. В чем сходство и различие закона Ома для участка цепи и всей цепи?

3. Объяснить и привести формулы частных случаев закона Ома для участка цепи.

4.Почему при определении ЭДС источника тока с помощью вольтметра необходимо разомкнуть цепь?

5. Что физически выражает первый закон Кирхгофа?

6. Сформулируйте второй закон Кирхгофа и поясните его физический смысл.

7. Приведите примеры электрических схем для объяснения первого и второго законов Кирхгофа.

Лабораторная работа 2

Измерение сопротивления резисторов различными методами.

Цель работы. 1. Изучить устройство и работу омметра, одинарного из­мерительного моста и мегаомметра. 2. Научиться производить измерения со­противлений различными методами.

Общие теоретические положения. Для измерения сопротивления приме­няются методы амперметра и вольтметра; омметра; мегаомметра. Для того чтобы определить сопротивление участка цепи с помощью амперметра и вольтметра, амперметр включают последовательно, а вольтметр — парал­лельно ему. Включив амперметр и вольтметр по схемам рис. 6.1 или 6.2, из­меряют значения тока и напряжения. Зная показания амперметра и вольт­метра, искомое сопротивление определяют по формуле Rх=U/I.

Сопротивление может быть определено и с помощью омметра. Принципи­альная схема омметра изображена на рис.6.З. В цепь источника тока с ЭДС Е включены последовательно известное ограничительное сопротивление Rогр., резистивный элемент Rх и измеритель тока (И) магнитоэлектрической систе­мы. Ток в цепи I = Е/(Rогр + Rx).

При постоянных значениях E и Rорг ток в цепи I зависит только от со­противления Rx, поэтому каждому значению сопротивления Rx, соответствует определенное значение тока. Следовательно, шкалу измерителя тока можно не­посредственно отградуировать в единицах сопротивления (Ом). Шкала прибо­ра — обратная: нуль ее находится справа, что соответствует наименьшему со­противлению и наибольшему току. Приступая к измерениям с помощью ом­метра, стрелку прибора нужно установить на нуль. Для этого необходимо замкнуть переключатель S, установить Rx=0 и, регулируя Rорг ручкой, выведенной на переднюю панель прибора, установить стрелку измерителя на нуль. Затем переключатель S следует разомкнуть. Если в схеме прибора пе­реключатель не предусмотрен, то при установке измерители па нуль зажи­мы a и b нужно замкнуть накоротко толстым проводом.

Для точных измерений сопротивлений в лабораторных условиях широкое применение находят мосты постоянного тока. Простейшая схема моста постоянного тока показана на рис. 6.4. В три плеча моста включены сопротивления r₁, r₂, r₃, в четвертое плечо измеряемое сопротивление r_х. К точкам А и В присоединен источник питания, между точками С и D включен магнито-электрический гальванометр Г. Изменяя сопротивления r₁---r₃ можно добиться равновесия моста, при котором ток в цени гальванометра отсутствует. В этом случае напряжение между точками С и D равно нулю, токи через сопротивления r₁ и r₂ одинаковы, токи через сопротивления r₃ и r_х также равны между собой. Учитывая это, можно написать I₁r₁=I₂r₃, I₁r₂=I₂r_х. Разделив почленно полученные уравнения, находим r_х/r₃=r₂/r₁, r₁r_х=r₂r₃. Отсюда r_х=r₂r₃/r₁.

Разновидностью омметров являются мегаомметры. Они предназначены для измерения сопротивления изоляции отдельных частей электротехнических установок по отношению к «земле» и друг к другу. Измерение сопротивления изоляции должно производиться при напряжении, по возможности равном рабочему, но не меньшем 100 В. Мегаомметры состоят из источника напряже­ния (генератора постоянного тока) и измерительного прибора. Для измерения сопротивления зажим Л мегаомметра присоединяют к одному проводу линии, а зажим 3—к другому проводу или к «земле». Вращая ручку мегаомметра с частотой 120 мин^-1, определяют по шкале сопротивление изоляции. Если провод оборван, то мегаомметр покажет очень большое сопротивление изоля­ции (порядка 10⁶— 10⁷ Ом). При коротком замыкании линии показания мегаом­метра близки нулю. В нормальной линии мегаомметр фиксирует сопротивле­ние нагрузки.

Таблица 6.1

Номер опыта	Измеряемое сопротивление	Измерено сопротивление
		Методом вольтметра и амперметра				Методом омметра	Методом моста
		U, B	I, A	Rх, Ом	Rх ср, Ом	R’х, Ом	R’’x, Ом
1	R1
2
3	R2
4
5	R3
6

Приборы и оборудование: источник постоянного тока (аккумуляторная батарея или выпрямитель), вольтметр магнитоэлектрической системы (с из­вестным сопротивлением Rv), амперметр магнитоэлектрической системы (с из­вестным сопротивлением R_A), омметр, измерительный мост постоянного тока, мегаомметр, три резистора, сопротивления которых предстоит измерять, элект­родвигатель трехфазного тока любой мощности, соединительные провода.

Порядок выполнения работы. 1. Ознакомиться с приборами и другим обо­рудованием, предназначенными для выполнения лабораторной работы, записать их технические характеристики.

2. Определить сопротивление трех резисторов методом вольтметра и ам­перметра. В зависимости от порядка измеряемой величины выбрать схему рис.6.1 или 6.2. Повторить опыт при других значениях напряжения и тока. Вычислить среднее значение сопротивления для каждого резистора. Данные наблюдений и результаты вычислений занести в табл. 6.1.

3. По заводской инструкции ознакомиться со схемой и правилами экс­плуатации омметра. Измерить сопротивление тех же резисторов омметром, ре­зультаты записать в табл. 6.1.

4. Ознакомиться с устройством измерительного моста и правилами его пользования. Произвести измерение сопротивлений резисторов с помощью мо­ста, результаты полученных измерений занести в табл. 6.1.

5. Познакомиться с правилами выполнения измерений с помощью мегаомметра.

6. Пользуясь мегаомметром, измерить сопротивление изоляции обмоток

трехфазного электродвигателя относительно его корпуса.

7. Составить отчет по результатам выполненной работы.

Контрольные вопросы. 1. В чем сущность метода измерения сопротивле­ния с помощью амперметра и вольтмера? 2. Какие существуют схемы включе­ния амперметра и вольтметра для измерения сопротивления и когда какая схема применяется? 3. Какой закон электротехники лежит в основе метода из­мерения сопротивления с помощью амперметра и вольтмера? 4. Почему шкалу омметра градуируют справа налево? 5. Объясните принцип действия и условия равновесия измерительного моста.6. Как практически измерить сопротивление? 5. Чему должно быть равно сопротивление изоляции между зажимами различных обмоток двигателя, а также между зажимами любой обмотки и корпусом, если изоляция не повреждена?