42461

Мосты постоянного тока и комбинированные приборы

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Краткие теоретические сведения Мостовые методы измерения параметров электрических цепей широко применяются в измерительной технике. Одинарные мосты как правило применяются для измерения относительно больших сопротивлений двойные − для измерения малых сопротивлений. Мост Уитстона представляет собой прибор применяемый для измерения сопротивления постоянному току сравнительным методом.

Русский

2013-10-29

73 KB

31 чел.

Лабораторная работа № 2

Мосты постоянного тока и комбинированные приборы

Цель работы: изучить принцип работы мостов постоянного тока и приобрести умения и навыки измерения сопротивлений с помощью мостов; приобрести умения и навыки измерения сопротивления, напряжения и силы тока с помощью комбинированных приборов.

Оборудование: мосты постоянного тока, комбинированные приборы, резисторы, источники постоянного и переменного тока.

2.1. Краткие теоретические сведения

Мостовые методы измерения параметров электрических цепей широко применяются в измерительной технике. Эти методы дают возможность измерить сопротивление, ёмкость и индуктивность с высокой точностью.

Высокая точность обусловлена применением измеряемых образцовых мер сопротивления, ёмкости и индуктивности. Мостовая схема может иметь вид четырёхполюсника, состоящего из резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности или их комбинаций. Мосты бывают уравновешенные и неуравновешенные, одинарные и двойные, для постоянного и переменного токов. Одинарные мосты, как правило, применяются для измерения относительно больших сопротивлений, двойные − для измерения малых сопротивлений.

С принципом действия мостовой схемы ознакомимся на примере моста Уитстона. Мост Уитстона представляет собой прибор, применяемый для измерения сопротивления постоянному току сравнительным методом.

Воспользуемся правилами Кирхгофа для расчёта моста постоянного тока. На схеме показаны плечи моста:  искомое Rх, эталонное  Rэ и два вспомогательных R1, R2 сопротивления.

Запишем первое правило Кирхгофа для узлов 1 и 2, с учётом правила знаков:

         (2.1)

Запишем второе правило Кирхгофа для контуров 1231 и 1421, последовательностью нумерации задав направление обхода (по часовой стрелке)

                            (2.2)

Правая часть обращается в нуль, так как э.д.с. в этих контурах отсутствуют. Меняя величину эталонного и соотношение вспомогательных сопротивлений, можно добиться равенства нулю показаний гальванометра. Тогда система уравнений упрощается

                                (2.3)

Разделив третье уравнение на четвертое, получим  формулу для расчёта искомого сопротивления

                             (2.4)

Простейший мост Уитстона может быть собран на основе реохорда с ползунком, эталонного сопротивления (магазин сопротивлений) и нуль индикатора (например, гальванометр). Промышленностью выпускаются высокоточные мосты постоянного тока разных классов.

2.2. Определение сопротивления с помощью реохордного моста     постоянного тока

Порядок выполнения работы.

1. Собрать цепь в соответствии со схемой (рис. 2.2).

2. Установить движок на середине реохорда.

3. Подобрать на магазине сопротивлений такое сопротивление Rэ, при котором ток через гальванометр равен нулю (Rx1 = Rэ).

4. Повторить измерения для второго резистора Rx2,

5. Измерить сопротивления при последовательном и параллельном соединениях Rx1 и Rx2 проверить формулы:

                                           (2.5)

                                             (2.6)

6. Оценить погрешность.

7. Ознакомиться с другими предложенными мостами, которые, например, принципиально могут выглядеть так (рис.2.3):

Изучив инструкцию к предложенному прибору, провести те же измерения, что и с реохордным мостом.

Один из представителей класса комбинированных электроизмерительных приборов − ампервольтомметр (АВОметр), предназначен для измерения постоянного и переменного тока и напряжения и сопротивления постоянному току. Конструктивно прибор состоит из следующих основных частей:

  •  измерителя магнитоэлектрической системы с диодным преобразователем;
  •  панели, клемм, переменного резистора.

При измерении тока и напряжения, прежде всего, нужно поставить переключатель вида работ в соответствующее положение, далее поставить в соответствующее положение переключатель рода тока (переменный или постоянный), затем выбрать необходимый предел измерения. Обычно, для того чтобы не повредить прибор, измерения начинают с самого большего предела, постепенно приближаясь к самому удобному.

Простейшим прибором для измерения сопротивлений является омметр с последовательным включением неизвестного сопротивления Rx. Принципиальная схема омметра показана на рис. 2.4. Применив правила Кирхгофа, при R >> RA можно получить

                                      (2.7)

откуда видно, что между Rx и IА существует связь. Следовательно, шкалу амперметра можно проградуировать в омах. Она будет нелинейной.

Порядок выполнения работы.

  1.  Поставить переключатель «Вид работы» в положение «r».
  2.  Поставить основной переключатель на необходимый диапазон.
  3.  Закоротить клеммы, к которым подключается неизвестное сопротивление Rx (Rx = 0) и, изменяя R, добиться отклонения стрелки до отметки «0» по шкале сопротивлений (в этом случае IА = IАmax).
  4.  Подключить резистор с неизвестным сопротивлением и определить его значение.

Контрольные вопросы и задания

  1.  Какими преимуществами обладает метод определения сопротивления мостом Уитстона по сравнению с методом амперметра и вольтметра?
  2.  Почему на реохорде АВ (рис. 2.2) всегда можно найти такую точку D, потенциал которой равен потенциалу точки С?
  3.  Выведите условие равновесия моста.
  4.  Изменится ли условие равновесия моста, если гальванометр и источник тока поменять местами?
  5.  Почему гальванометр, применяющийся в мосте Уитстона, имеет двухстороннюю шкалу с нулём посередине?
  6.  При каком условии погрешность измерения сопротивления с помощью моста будет минимальной?
  7.  Выведите формулу (2.7).
  8.  Объясните, с какой целью закорачивают входные клеммы омметра и вращают ручку переменного резистора R. В какой момент следует прекратить вращать ручку переменного резистора?

[3, § 58; 8]

22


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19267. Физическая постановка задачи, алгоритм метода Монте-Карло в задачах переноса излучений. Генератор случайных чисел. Получение локальных и интегральных характеристик поля нейтронов и гамма-квантов 38.5 KB
  Лекция 15. Физическая постановка задачи алгоритм метода МонтеКарло в задачах переноса излучений. Генератор случайных чисел. Получение локальных и интегральных характеристик поля нейтронов и гаммаквантов. 15.1. Особенности метода МонтеКарло. Метод МонтеКарло п
19268. Понятие информационной системы. Классификация ИС. Понятие проекта и проектирования 254.06 KB
  Лекция 1. Понятие информационной системы. Классификация ИС. Понятие проекта и проектирования. Введение в методологию построения информационных систем. Объекты и субъекты проектирования ИС. Классификация методов и средств проектирования ИС. Основные задачи курса 1.1. ...
19269. Понятие жизненного цикла и модели жизненного цикла. Каскадная модель ЖЦ. Поэтапная модель с промежуточным контролем 311.49 KB
  Лекция 2. Понятие жизненного цикла и модели жизненного цикла. Каскадная модель ЖЦ. Поэтапная модель с промежуточным контролем. Спиральная модель ЖЦ. Процессы ЖЦ ПО. Rapid Application DevelopmentRAD. Extreme Programming XP. Rational Unified Process RUP. Microsoft Solution Framework MSF. Custom Development Method методика Oracle. 2.1...
19270. Каноническое проектирование. Типовое проектирование ИС. Параметрически-ориентированное проектирование. Модельно-ориентированное проектирование 280.39 KB
  Лекция 3. Каноническое проектирование. Типовое проектирование ИС. Параметрическиориентированное проектирование. Модельноориентированное проектирование. 3.1. Каноническое проектирование Организация канонического проектирования ИС ориентирована на использов...
19271. Работа с матрицами. Формирование матриц третьего порядка 17.02 KB
  В ходе лабораторной работы были сформированы две матрицы третьего порядка, с ними были выполнены указанные в задании операции. Результаты выполнения команд представлены в коде
19272. Системный подход к проектированию ИС. Структурные методы анализа и проектирования ИС. Объектно-ориентированная методика проектирования ИС 228.76 KB
  Лекция 4. Системный подход к проектированию ИС. Структурные методы анализа и проектирования ИС. Объектноориентированная методика проектирования ИС. Cравнение объектноориентированного и структурного подхода. Модели деятельности предприятия. Проведение обследования.
19273. Средства структурного анализа. Метод функционального моделирования IDEF0. Метод моделирования процессов IDEF3 255.24 KB
  Лекция 5. Средства структурного анализа. Метод функционального моделирования IDEF0. Метод моделирования процессов IDEF3. Моделирование потоков данных Модели сущностьсвязь ERмодели. Графические нотации ERмодели 5.1. Метод функционального моделирования IDEF0 Метод IDEF0 с...
19274. Методология ARIS. Диаграммы переходов состояний (State Transition Diagram, STD). Структурные карты Константайна 196.42 KB
  Лекция 6. Методология ARIS. Диаграммы переходов состояний State Transition Diagram STD. Структурные карты Константайна. Структурные карты Джексона. Метод EricssonPenker. Метод моделирования используемый в технологии Rational Unified Process 6.1. Методология ARIS Методология ARIS реализует принцип...
19275. История UML Описание UML. Сущности UML. Отношения UML. Диаграммы UML. Расширения языка UML. Диаграммы классов 290.15 KB
  Лекция 7. История UML Описание UML. Сущности UML. Отношения UML. Диаграммы UML. Расширения языка UML. Диаграммы классов. Диаграммы использования usecase диаграммы прецедентов. Диаграмма последовательности. Диаграмма кооперации. Диаграмма состояний. Диаграмма деятельности. ...