Быстрый поиск

Учебное пособие: Метрология и метрологическое обеспечение

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему рис. 1. . Установить Е, и (по вариантам)

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Е, В	10,1	10,2	10,3	10,4	10,5	10,6	10,7	10,8	10,9	11,0
, Ом	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
, кОм	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	2,0

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Е, В	10,1	10,2	10,3	10,4	10,5	10,6	10,7	10,8	10,9	11,0
, Ом	110	120	130	140	150	160	170	180	190	200
, кОм	101	102	103	104	105	106	107	108	109	200

Измерить значение тока в цепи, созданного источником ЭДС Е с внутренним сопротивлением . Рассчитать значение тока Iр и сравнить с показанием амперметра.

2. Рассчитать действительное (истинное) значение тока и погрешность измерения тока γА.

3. Установить внутреннее сопротивление амперметра RA = 1 Ом и повторить операции по п.п. 2-3.

4. Собрать схему рис. 2. . Установить Е, и по вариантам

5. Измерить значение напряжения в цепи. Рассчитать значение напряжения Uр и сравнить с показанием вольтметра.

6. Рассчитать действительное (истинное) значение напряжения Uи и погрешность измерения напряжения γВ.

7. Установить внутреннее сопротивление вольтметра RV = 200 кОм и повторить операции по п.п. 6-7.

8. Собрать схему рис.3. .= 10 В. = 1 кОм. Установить Ех по вариантам

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Ех, В	1,1	2,2	3,3	4,4	5,5	4,6	3,7	2,8	1,9	2,0

9. Уравновесить схему резистором до достижения .

10. Рассчитать погрешность измерения напряжения нулевым методом по формуле

11. Собрать схему рис.4. , .= 50 В. = 1 кОм. Установить по вариантам

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
, мА	111,1	122,2	133,3	144,4	155,5	146,6	137,7	128,8	119,9	123,4

12. Уравновесить схему резистором до достижения UV ≈ 0.

13. Рассчитать погрешность измерения тока компенсационным методом по формуле

14. Оформить отчет, включающий:

наименование работы;

цель работы;

задание на выполнение работы (вариант);

экспериментальную часть (результаты измерений, представленные в виде распечаток схем измерений с включенными приборами);

аналитическую часть (расчетные значения измеряемых величин и погрешностей);

выводы (оценка результатов выполненной работы).

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Методы ИЗМЕРЕНИя АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

Цель работы - изучение основных методов измерения активных сопротивлений в электрических цепях постоянного тока.

В настоящее время диапазон измеряемых значений активных сопротивлений лежит в пределах от 10-10 до 1017 Ом и постоянно расширяется. Для измерений в столь широком диапазоне используют различные методы измерений, позволяющие прямо или косвенно находить значение неизвестных сопротивлений. Выбор того или иного метода измерения зависит как от значения измеряемого сопротивления, так и от требуемой точности.

Рассмотрим эти методы.

Косвенные методы измерения активного сопротивления

Метод амперметра. Данный метод пригоден для измерения сопротивлений не более 103 Ом (рис.1)

Рис. 1. Метод амперметра

Для определения значения по данному методу выполняют два измерения:

* первое - ключ разомкнут. Амперметр покажет ток , который может быть найден как

где - внутреннее сопротивление амперметра и балластное сопротивление;

* второе - ключ замкнут. Сопротивление амперметра шунтируется измеряемым сопротивлением и амперметр покажет ток

Зная внутреннее сопротивление амперметра , определим

Метод вольтметра. При измерении сопротивлений порядка от103 до 106 Ом можно воспользоваться данным методом (рис. 2).

Рис. 2. Метод вольтметра

В этом случае также производят два отсчета по вольтметру.

Первый отсчет - ключ замкнут и вольтметр показывает напряжение .

Второй отсчет - ключ разомкнут и сопротивление оказывается включенным как добавочное сопротивление по отношению к вольтметру. Значение показаний второго отсчета будет:

где - внутреннее сопротивление вольтметра.

Тогда из последнего выражения

При измерениях по методу одного прибора необходимо обеспечить постоянство напряжения опорного источника ЭДС . Кроме того, внутреннее сопротивление источника ЭДС должно быть пренебрежимо мало.

Метод двух приборов (метод амперметра - вольтметра)

Данный метод получил широкое распространение. Возможные варианты включения приборов по данному методу показаны на рис. 3.

Рис. 3. Метод амперметра - вольтметра

При измерении сопротивления по схеме рис.3 а приборы будут показывать:

При измерениях по схеме рис. 3 б приборы будут показывать:

; ,

где - падение напряжения на амперметре.

Значение сопротивления можно определить, используя измеренные значения тока и напряжения, по закону Ома согласно выражению

Однако при этом возникает методическая погрешность измерения сопротивления (то есть погрешность, обусловленная методом измерения) вследствие шунтирующего влияния сопротивления вольтметра при измерении тока в первой схеме (рис. 3а) и влияния внутреннего сопротивления амперметра при измерении напряжения во второй схеме (рис. 3б).

Измеренное значение сопротивления по схеме рис. 3а будет определяться выражением

При этом абсолютная погрешность измерения :

а относительная погрешность

Из приведенных формул следует, что погрешность тем меньше, чем больше RV, т.е. RV >>Rx.

Измеренное значение сопротивления по схеме рис. 3б

Абсолютная погрешность измерения

а относительная погрешность

Отсюда следует, что погрешность тем меньше, чем меньше , т.е. .

Таким образом, схему на рис. 3а следует использовать при измерениях малых сопротивлений (), а схему на рис. 3б - при измерениях больших сопротивлений ().

Измерения активного сопротивления методом сравнения с мерой

При измерении методом сравнения с мерой измеряемое сопротивление можно включить последовательно (рис. 4,а) или параллельно с образцовым сопротивлением (рис. 4,б).

Рис. 4. Измерение сопротивления методом сравнения с образцовым сопротивлением

Образцовое сопротивление выбирается близким по значению к измеряемому сопротивлению . В процессе измерения ток , протекающий по сопротивлениям и должен оставаться неизменным. В положении 1 (рис. 4а) переключателя К измеряют напряжение :

В положении 2 измеряют напряжение

Разделив данные выражения

определим величину

Если сопротивления и и соединены параллельно (рис. 4 б), то токи и , протекающие по ним, можно определить как

; .

Откуда

и .

В этом случае для определения необходимо измерить токи и с помощью амперметров и . Для получения пренебрежимо малых погрешностей необходимо, чтобы сопротивление амперметров, включенных в ветви и , были несоизмеримо малы по сравнению с и .