Вимірювання опору ланцюга

15.11. ВИМІР ОПОРУ ЦЕПИ

Вимірювання електричного опору проводиться в електротехніці дуже часто. Контролювати опір ланцюга необхідно при використанні всіх електротехнічних машин, апаратів, приладів, засобів автоматизації. Виготовлення окремих елементів електротехнічних пристроїв, і перш за все резисторів, також вимагає вимірювання опору.

Опір контролюється і вимірюється при перевірці безпеки роботи пристроїв і електротехнічних приміщень.

Найпростіший спосіб вимірювання опору пов'язаний з законом Ома. Дійсно, якщо виміряти струм і напруга в ланцюзі, то опір можна обчислити за законом Ома:

Для цього потрібно мати два прилади: вольтметр і амперметр. Ми знаємо, що амперметр потрібно включати в ланцюг послідовно, а вольтметр - паралельно. Включимо їх так, як показано на рис. 15.19, а.

Несподівано виявляється, що якщо ми просто розділимо показання вольтметра і амперметра, то отримаємо тільки наближене значення опору

Похибка пов'язана з тим, що амперметр вимірює не тільки струм в вимірюваному резистори, а й суму струмів резистора і струму, споживаного вольтметром.

Мал. 15.19. Вимірювання опорів методом амперметра і вольтметра. Схему рис. 15.19, а застосовують для вимірювання малих опорів, схему рис. 15.19, б - для великих

Тому точне значення опору потрібно визначати за такою формулою:

Тут - струм і опір ланцюга вольтметра. Якщо опір ланцюга вольтметра невідомо, то, користуючись першою, наближеною формулою, ми отримаємо похибка. Ця похибка буде тим менше, чим менший струм відгалужується в ланцюг вольтметра в порівнянні із загальним струмом в ланцюзі. Так як струми в паралельних ланцюгах розподіляються обернено пропорційно опорам, то схема на рис. 15.19, а вигідна для вимірювання малих опорів - значно менших, ніж опір вольтметра.

Приклад 1. При вимірюванні за схемою на рис. 15.19, а вольтметр показав а амперметр. Власне опір вольтметра.

Наближене значення опору кола

Точне значення опору одно

У цьому прикладі ми вимірювали дуже маленький опір, тому похибка, що виникає від використання наближеної формули, становить всього 0,04%.

Зауважимо, що тут мова йде тільки про похибки самого методу вимірювання опору, т. Е. Про методичної похибки. Насправді похибка буде значно вище через помилки вимірювання струму і напруги. Однак зараз ми цим питанням не цікавимося і вважаємо свідчення вольтметра і амперметра абсолютно точними. Тільки тому ми маємо право визначити опір ланцюга з чотирма значущими цифрами після коми.

Приклад 2. Спробуємо тепер по цьому ж методу виміряти великий опір.

Нехай, наприклад, струм в ланцюзі дорівнює, а вольтметр показує 2,5 В. Опір вольтметра.

Наближене значення опору кола

Точне значення опору (з урахуванням помилки методу вимірювання)

Ми отримали абсолютно несхожі між собою числа. Похибка досягає величезного значення (100%), і користуватися цією схемою неможливо,

Спробуємо включити прилади інакше - так, як показано на рис. 15.19, б. Однак тепер вольтметр вимірює падіння напруги не тільки на вимірюваному опорі, а й на амперметр.

Точне значення сопротвление одно

Тут - опір амперметра.

Якщо вимірюваний опір значно більше опору амперметра то цілком можна користуватися наближеною формулою

Приклад 3. Прилади, включені за схемою на рис. 15.19, б, дали такі свідчення:. Опір амперметра.

Наближене значення опору кола

Точне значення отримаємо, якщо віднімемо з цієї величини опір амперметра:

Похибка, що виникає від використання наближеної формули, становить 2%.

Таким чином, ми прийшли до висновку, що обидві схеми на рис. 15.19 мають методичну помилку і вимагають обліку опору вольтметра або амперметра. При цьому схему на рис. 15.19, а вигідно застосовувати для вимірювання малих опорів, а схему на рис. 15.19, б - великих.

Для вимірювання опорів широко застосовують мостові схеми (рис. 15.20).

Найпростіший міст складається з чотирьох резисторів - плечей, одна з яких представляє собою резистор з вимірюваним опором.

Мал. 15.20. Мостова схема для вимірювання опорів

Мал. 15.21. Дротяний вимірювальний міст

У діагональ моста, так, як показано на рис. 15.20, включений чутливий вимірювальний прилад - гальванометр

При відсутності струму в ланцюзі гальванометра напруги Кажуть, що бруківка схема знаходиться в рівновазі. В цьому випадку

Розділивши перше рівняння на друге, отримаємо умову рівноваги моста:

Якщо все опору, крім вимірюваного, відомі, то

Мостові схеми здійснюють нульовий метод вимірювання, при якому вимірювальний прилад використовують не для оцінки вимірюваної величини, а тільки для встановлення того факту, що струм в діагоналі дорівнює нулю. Його часто так і називають: нуль-індикатор.

Для врівноваження моста необхідно змінювати величину відомих опорів або їх співвідношення. Другий спосіб використовують в дротовому мосту, зображеному на рис. 15.21.

У цій схемі R являє собою опір зразкового резистора, виконаного з високою точністю. Опору утворені тонкої калиброванной дротом, по якій ковзає движок.

Оскільки перетин дроту по всій довжині строго однаково,

Переміщення движка по дроті змінює ставлення і дозволяє врівноважити міст.

Схожі статті