ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ РЕСПУБЛИКИ КРЫМ «БЕЛОГОРСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»
Методические указания
По выполнению лабораторной работы №4
Проверка градуировки амперметра и вольтметра
Профессия: 35.01.13 «Тракторист-машинист сельскохозяйственного производства»
2020 г.
ГРАДУИРОВАНИЕ АМПЕРМЕТРА И ВОЛЬТМЕТРА
Приборы и принадлежности: миллиамперметр, вольтметр, набор сопротивлений, источник питания, которые смонтированы на панели, а также соединительные провода.
Цель работы: градуирование амперметра и вольтметра.
ФИЗИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ
Проградуировать какой – либо измерительный прибор – значит установить соответствие между делениями его шкалы и значениями величины, отсчитываемой по этой шкале. Результаты градуировки должны быть выражены в виде градуировочных кривых, которые позволяют определить цену деления шкалы прибора; последняя является величиной постоянной, когда результат группировки может быть предоставлен прямой линией (как и приборов магнитно- электрической системы) и в этом случае цена деления шкалы прибора будет численно равна тангенсу угла наклона прямой к оси абсцисс.
ГРАДУИРОВКА АМПЕРМЕТРА
Для градуирования амперметра надо пропустить через него известный по величине ток и сопоставить показания амперметра со значениями этого тока.
Одним из возможных методов градуирования амперметра является включение этого прибора в электрическую цепь с известным, но изменяемым сопротивлением /набор сопротивлений/ питаемую источником тока с известной электродвижущей силой (рис.1). Ток в этой цепи может быть вычислен по закону Ома, т.е.
I = e
R + r + r ¢
где e
- электродвижущая сила источника тока,
R - введенное в цепь
сопротивление, r
- сопротивление амперметра,
r ¢ - внутреннее
 |
сопротивление источника тока.
ПОРЯДОК РАБОТЫ
1. Собирают электрическую цепь по схеме на рис. 1.
2. При разомкнутой цепи фиксируют деления шкалы, соответствующее току I=0
3. С помощью набора сопротивлений устанавливают такое сопротивление, при котором стрелка прибора отклоняется на максимальное число делений.
Это показание прибора и соответствующее значение сопротивления записывают в таблицу 1.
Таблица 1.
| № п/п | Включенное сопротивление R Ом | Деление шкалы (n) | Вычисленный ток I (А) |
| . . |
4. По закону Ома /формула 1/ вычисляют значение тока I при данном сопротивлении (ЭДС источника тока, его внутреннее сопротивление, сопротивление миллиамперметра указаны на панели установки). Вычисленное значение тока заносят в таблицу 1.
5. Последовательно увеличивают внешнее сопротивление, фиксируя деления шкалы, на которые отклоняется стрелка прибора. Сопротивление увеличивают до тех пор пока стрелка не приблизится к нулевому значению. Рассчитанные значения токов заносят в таблицу 1.
6. По данным таблицы 1 строится график зависимости тока от делений шкалы прибора.
Если график окажется близким к прямой линии, то необходимо определить цену деления шкалы.
ГРАДУИРОВАНИЕ ВОЛЬТМЕТРА
Для градуирования вольтметра надо подавать на него известные напряжения и сопоставлять показания вольтметра со значениями этих напряжений. Отсчет значений напряжений может быть осуществлен
путем параллельного соединения градуированного вольтметра с эталонным вольтметром. Но в данной работе используется другой способ.
Измеряемые, во всякий раз известные напряжения получают от делителя напряжения, в качестве которого используется набор сопротивлений. Кроме того необходимо знать величину электродвижущей силы.
 |
ПОРЯДОК РАБОТЫ
Рис. 2
1. Собрать цепь /рис.2/. Набор сопротивлений общим сопротивлением R0(Ом) (задаётся преподавателем) остаётся постоянно включенным в цепь во время измерений.
2. С помощью вольтметра измеряется падение напряжения на сопротивлении R1, которое является частью сопротивления R0. Если вольтметр включить параллельно сопротивлению R1, то сопротивление участка цепи между точками 1-2 / рис. 2/ определяется как
R12
= rbR1
rb + R1
(2)
где rb – внутреннее сопротивление вольтметра.
Полное сопротивление цепи равно
R = R12 + (R 0 - R1)+ r ¢, (3)
где r ¢
- внутреннее сопротивление источника тока,
Ток, протекающий в цепи при наличии вольтметра, включенного параллельно сопротивлению R1, определяется по закону Ома.
I = e
(4)
Rb R1
+ (R
- R)+ r ¢
rb + R1 0 1
Сопротивление источника тока (r ¢)
очень мало по сравнению с
остальными сопротивлениями, поэтому им далее можно пренебречь. Напряжение на участке цепи 1-2, следовательно и показания вольтметра найдем, воспользовавшись законом Ома для участка цепи.
I =
RbR1
rb + R1
e
+ (R0
- R1
RbR1
)+ r ¢ rb + R1
(5)
Преобразовав получим
U12 =
e
R0 + R0 - R1
R1 rb
(6)
3. Затем при постоянно включенном сопротивлении
R 0,
поочередно подключают вольтметр параллельно участкам 1-3, 1-
4 и т.д. При этом напряжении на соответствующих участках подчитывают по формуле
U1i =
R 0
R1i
e
+ 
R 0 - R1i
rb
где R1i – сопротивление соответствующего участка цепи (рис. 2). Значение напряжения и соответствующее ему значение делений шкалы вольтметра при данном сопротивлении R1i записывают в таблицу 2.
Таблица 2.
| № п/п | R1i /Ом/ | Вычисленное значение напряжения, U /В/ | Деление шкалы вольтметра, n |
| . | |||
| . |
4. По данным таблицы 2 строят градуировочный график/значение падения напряжения на участке R1i складывают по оси координат, а деления шкалы вольтметра на оси абсцисс/.
5. Определяют цену деления шкалы прибора, как тангенс угла
наклона зависимости U = f (n)
U(B)
D U
n (дел.)
ц.д. = D U1
D n1
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как включается в цепь амперметр?
2. Каково должно быть сопротивление амперметра по отношению сопротивлению цепи, в которой измеряется ток?
3. Как включается в цепь вольтметр?
4. Каково должно быть сопротивление вольтметра по отношению к сопротивлению на котором измеряется падение напряжения?
5. В каком случае можно определить цену деления прибора?
6. Как формулируется закон Ома для участка цепи содержащей ЭДС?