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

36 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

63242. Криза грецької державності і піднесення Македонії 23.04 KB
  Мета: розглянути причини занепаду Греції й піднесення Македонії; дати уявлення про Македонію як велику військову державу; удосконалити навички роботи з підручником установлення причиннонаслідкових звязків.
63243. Східний похід Олександра Македонського та утворення його імперії 24.48 KB
  Мета: розглянути основні етапи східного походу Олександра Македонського та утворення найбільшої монархії давнини; надати учням можливість оцінити історичну особистість.
63244. Елліністичні держави в IV—II ст. до н. є. Елліністична культура 23.02 KB
  Мета: розкрити суть еллінізму; дати коротку характеристику елліністичних держав; визначити основні причини розквіту культури і науки часів еллінізму розглянути їхні основні досягнення.
63245. Урок узагальнення з теми «Еллінізм» 19.64 KB
  Очікувані результати Після цього уроку учні зможуть: називати час політичної роздробленості Греції існування імперії Александра Македонського та елліністичних держав дати правління Філіппа II та Александра Македонського історичних діячів...
63247. Природні умови Італії та виникнення Риму 25.85 KB
  Після цього уроку учні зможуть: називати час виникнень Риму; показувати на карті Апеннінський півострів місто Рим; застосовувати та пояснювати на прикладах поняття та терміни: патриції плебеї сенат; пояснювати причини ліквідації царської влади і встановлення республіки...
63248. Римська республіка V — середини III ст. до нашої ери 34.95 KB
  Мета: розглянути боротьбу плебеїв і патриціїв у Римі визначити вплив її результатів на перетворення Риму на одну з найсильніших держав Західного Середземноморя; дати уявлення про особливості організації влади та суспільного устрою часів Римської республіки.
63250. Урок узагальнення з теми: Давній Рим у VIII—І ст. до нашої ери 23.88 KB
  Після цього уроку учні зможуть: називати час утворення Римської республіки завоювання Римом Італії виникнення Риму війн Риму з Карфагеном установлення диктатури Сулли повстання Спартака першого тріумвірату історичних осіб цієї доби основні джерела рабства...