на основании какого закона по показаниям амперметра и вольтметра определяют сопротивление эл цепи

На основании какого закона по показаниям амперметра и вольтметра определяют сопротивление эл цепи

Убедимся теперь, что переходные сопротивления в контактах и сопротивления соединительных проводов в этой схеме не оказывают влияния на точность измерения.

Ток от батареи, дойдя до точки А, разветвляется по двум ветвям и делится на две части: токи I и I₁. Токи /I и I₁ встречают на своем пути сопротивления соединительных проводов, сопротивления переходных контактов, которые соединены последовательно с сопротивлениями магазинов r₁, r₂, r 1 ₁, r 1 ₂ и поэтому складываются с ними. Но так как сопротивления r₁, r₂, r 1 ₁, r 1 ₂ берутся не менее 10 ом, т. е. значительно больше сопротивлений соединительных проводов и переходных контактов, и, кроме того, в формулу r_х = r_N r’₁ /_r1 сопротивления r 1 ₁ и r₁ входят в виде отношения, практически влияние сопротивлений соединительных проводов и переходных контактов равно нулю.

Для увеличения точности измерений провод, соединяющий сопротивления r_N и r_x, должен иметь очень малое сопротивление.

Мегомметры. Мегомметры служат для измерения сопротивления изоляции отдельных частей электротехнических установок по отношению к «земле» и друг относительно друга.

Согласно правилам сопротивление изоляции проводов должно быть не менее чем 1000 ом на каждый вольт рабочего напряжения. Так, например, для сети с рабочим напряжением 220 в сопротивление изоляции должно быть не менее 220000 ом, или 0,22 мгом.

Измерение сопротивления изоляции должно производиться напряжением, по возможности равным рабочему, и во всяком случае напряжением, не меньшим 100 в.

Мегомметры, показания которых зависят от напряжения, состоят из источника напряжения и измерителя. Если последовательно в цепь включить регулируемое сопротивление r, то показания измерителя (вольтметра) будут зависеть от величины этого сопротивления (при постоянном напряжении цепи). При r = 0 показание вольтметра будет наибольшим, при r = ∞ вольтметр покажет нуль.

Включая в цепь различные сопротивления, можно отградуировать шкалу измерителя непосредственно в омах (килоомах, мегомах) (рис. 244). В дальнейшем таким прибором можно воспользоваться для измерения сопротивлений, если применить источник энергии с напряжением, равным напряжению при градуировке.

Рис. 244. Схема градуировки мегомметра

На рис. 245 показан внешний вид переносного магнитоэлектрического мегомметра.

Рис. 245. Внешний вид мегомметра М-1101

Источник

§103. Измерение электрического сопротивления

Измерение методом амперметра и вольтметра.

Сопротивление какой-либо электрической установки или участка электрической цепи можно определить с помощью амперметра и вольтметра, пользуясь законом Ома. При включении приборов по схеме рис. 339, а через амперметр проходит не только измеряемый ток I_x, но и ток I_v, протекающий через вольтметр. Поэтому сопротивление

R_x = U / (I – U/R_v) (110)

где R_v — сопротивление вольтметра.

При включении приборов по схеме рис. 339, б вольтметр будет измерять не только падение напряжения Ux на определенном сопротивлении, но и падение напряжения в обмотке амперметра U_A = IR_А. Поэтому

где R_А — сопротивление амперметра.

В тех случаях, когда сопротивления приборов неизвестны и, следовательно, не могут быть учтены, нужно при измерении малых сопротивлений пользоваться схемой рис. 339,а, а при измерении больших сопротивлений — схемой рис. 339, б. При этом погрешность измерений, определяемая в первой схеме током I_v, а во второй — падением напряжения UА, будет невелика по сравнению с током I_x и напряжением U_x.

Рис. 339. Схемы для измерения сопротивления методом амперметра и вольтметра

Измерение сопротивлений электрическими мостами.

Рис. 340. Мостовые схемы постоянного тока, применяемые для измерения сопротивлений

Сопротивления R1 R2 и R3 можно подобрать такими, что при замыкании контакта В показания прибора будут равны нулю (в таком случае принято говорить, что мост уравновешен). При этом неизвестное сопротивление

В некоторых мостах отношение плеч R1/R2 установлено постоянным, а равновесие моста достигается только подбором сопротивления R3. В других, наоборот, сопротивление R3 постоянно, а равновесие достигается подбором сопротивлений R1 и R2.

Измерение сопротивления мостом постоянного тока осуществляется следующим образом. К зажимам 1 и 2 присоединяют неизвестное сопротивление R_x (например, обмотку электрической машины или аппарата), к зажимам 3 и 4 — гальванометр, а к зажимам 5 и 6 — источник питания (сухой гальванический элемент или аккумулятор). Затем, изменяя сопротивления R1, R2 и R3 (в качестве которых используют магазины сопротивлений, переключаемые соответствующими контактами), добиваются равновесия моста, которое определяется по нулевому показанию гальванометра (при замкнутом контакте В).

При измерении малых сопротивлений обычными мостами сопротивления соединительных проводов и контактных соединений вносят большие погрешности в результаты измерения. Для их устранения применяют двойные мосты постоянного тока (рис. 340,б). В этих мостах провода, соединяющие резистор с измеряемым сопротивлением R_x и некоторый образцовый резистор с сопротивлением R0 с другими резисторами моста, и их контактные соединения оказываются включенными последовательно с резисторами соответствующих плеч, сопротивление которых устанавливается не менее 10 Ом.

Поэтому они практически не влияют на результаты измерений. Провода же, соединяющие резисторы с сопротивлениями R_x и R0, входят в цепь питания и не влияют на условия равновесия моста. Поэтому точность измерения малых сопротивлений довольно высокая. Мост выполняют так, чтобы при регулировках его соблюдались следующие условия: R1 = R2 и R3 = R4. В этом случае

Двойные мосты позволяют измерить сопротивления от 10 до 0,000001 Ом.

Если мост не уравновешен, то стрелка в гальванометре будет отклоняться от нулевого положения, так как ток измерительной диагонали при неизменных значениях сопротивлений R1, R2, R3 и э. д. с. источника тока будет зависеть только от изменения сопротивления R_x.

Это позволяет проградуировать шкалу гальванометра в единицах сопротивления R_x или каких-либо других единицах (температура, давление и пр.), от которых зависит это сопротивление. Поэтому неуравновешенный мост постоянного тока широко используют в различных устройствах для измерения неэлектрических величин электрическими методами.

Применяют также различные мосты переменного тока, которые дают возможность измерить с большой точностью индуктивности и емкости.

Измерение омметром.

Рис. 341. Схема включения омметра

При неизменных э. д. с. источника и сопротивления резистора R_Д ток в цепи зависит только от сопротивления R_x. Это позволяет отградуировать шкалу прибора непосредственно в омах. Если выходные зажимы прибора 2 и 3 замкнуты накоротко (см. штриховую линию), то ток I в цепи максимален и стрелка прибора отклоняется вправо на наибольший угол; на шкале этому соответствует сопротивление, равное нулю. Если цепь прибора разомкнута, то I = 0 и стрелка находится в начале шкалы; этому положению соответствует сопротивление, равное бесконечности.

Питание прибора осуществляется от сухого гальванического элемента 4, который устанавливается в корпусе прибора. Прибор будет давать правильные показания только в том случае, если источник тока имеет неизменную э. д. с. (такую же, как и при градуировке шкалы прибора). В некоторых омметрах имеются два или несколько пределов измерения, например от 0 до 100 Ом и от 0 до 10 000 Ом. В зависимости от этого резистор с измеряемым сопротивлением R_x подключают к различным зажимам.

Измерение больших сопротивлений мегаомметрами.

Рис. 342. Устройство мегаомметра

рого не зависят от напряжения источника тока, питающего измерительные цепи. Катушки 1 и 3 прибора находятся в магнитном поле постоянного магнита и подключены к общему источнику питания 4.

Последовательно с одной катушкой включают добавочный резистор R_д, в цепь другой катушки — резистор сопротивлением R_x.

В качестве источника тока обычно используют небольшой генератор 4 постоянного тока, называемый индуктором; якорь генератора приводят во вращение рукояткой, соединенной с ним через редуктор. Индукторы имеют значительные напряжения от 250 до 2500 В, благодаря чему мегаомметром можно измерять большие сопротивления.

При взаимодействии протекающих по катушкам токов I1 и I2 с магнитным полем постоянного магнита создаются два противоположно направленных момента М1 и М2, под влиянием которых подвижная часть прибора и стрелка будут занимать определенное положение. Как было показано в § 100, положение подвижной

Рис. 343. Общий вид мегаомметра (а) и его упрощенная схема (б)

части логометра зависит от отношения I1/I2. Следовательно, при изменении R_x будет изменяться угол α отклонения стрелки. Шкала мегаомметра градуируется непосредственно в килоомах или мегаомах (рис. 343, а).

Чтобы измерить сопротивление изоляции между проводами, необходимо отключить их от источника тока (от сети) и присоединить один провод к зажиму Л (линия) (рис. 343,б), а другой — к зажиму 3 (земля). Затем, вращая рукоятку индуктора 1 мегаомметра, определяют по шкале логометра 2 сопротивление изоляции. Имеющийся в приборе переключатель 3 позволяет изменять пределы измерения. Напряжение индуктора, а следовательно, частота вращения его рукоятки теоретически не оказывают влияние на результаты измерений, но практически рекомендуется вращать ее более или менее равномерно.

При измерении сопротивления изоляции между обмотками электрической машины отсоединяют их друг от друга и соединяют одну из них с зажимом Л, а другую с зажимом 3, после чего, вращая рукоятку индуктора, определяют сопротивление изоляции. При измерении сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса его соединяют с зажимом 3, а обмотку — с зажимом Л.

Источник

Измерение сопротивления методом амперметра вольтметра

Необходимо было переоборудовать одну из квартир в нашем доме под офис ТСЖ. По рекомендациям было принято решение обратиться в Энерджи.

Я-мама трех дочек. С переездом в новую квартиру в Москве столкнулись с проблемой, как разместить троих детей в одной комнате и при этом.

Моя детская мечта, обзавестись своим большим домом, и вот этот момент наступил! Мы с мужем начали думать над проектом, как все будет, что.

С женой решили переехать и заняться строительством нового дома. Понадобилась помощь в проектировании инженерных систем. Долго искали.

Заказывала дизайн-проект проект, для квартиры с инженерными проектами в комплекте. Сама не хотела ничего подобного делать и вообще в этом.

Давно с мужем мечтали о загородном доме. Купили участок с домом, но дизайн интерьера в нем нам совсем не нравился, мы решили сделать ремонт.

После приобретения квартиры столкнулись с необходимостью ремонта. По совету знакомых мы обратились в ENERGY-SYSTEM. В минимально сжатые.

Срочно понадобился проект перепланировки загородного дома. Перебрала кучу компаний, но везде дорого, либо не успевают сделать в назначенный.

Родители на свадьбу подарили нам трехкомнатную квартиру. Но сама квартира была в таком ужасном состоянии, что я даже не знала с чего начать.

Решила открыть частную стоматологию, о которой мечтала с детства. Взяла в аренду помещение, нужен был дизайн-проект, обратилась в Энерджи.

Статьи / Электролаборатория / Измерение сопротивления методом амперметра вольтметра

На чем основан метод измерения амперметра-вольтметра

Для измерения уровня сопротивления в электрической сети могут быть использованы различные методики, наиболее популярными являются косвенный, мостовой и метод оценки. Выбор методики проведения исследования осуществляется на основе необходимой точности конечных результатов и предполагаемого уровня сопротивления.

Среди существующих косвенных методик измерение сопротивления методом амперметра-вольтметра можно назвать самым универсальным, подходящим для применения практически в любых условиях и разных электрических системах.

Данная методика измерения величины сопротивления электрическому току основывается на определении параметров тока, проходящего через сопротивление, а также на измерении снижения напряжения. Для измерения в проектах электроснабжения коттеджей или других объектов малых и больших сопротивлений должны использоваться различные схемы замеров.

Сопротивление для схем больших сопротивлений, а также возможная погрешность определяется по формуле:

Здесь:

Rx – величина сопротивления в измеряемой сети,

Ra – уровень сопротивления измерительного устройства.

Для схем малого сопротивления, сопротивление в сети определяется по формуле:

В которой,Rb – уровень сопротивления прибора.

Для измерения в схемах большого сопротивления используют амперметр, а для малых сопротивлений – вольтметр.

Данные формулы и схемы позволяют определить уровень сопротивления в различных сетях с минимальными погрешностями. Сам уровень погрешности по данной методике можно определить с помощью формулы:

В данной формуле, γв, γa, выражают уровень точности используемых измерительных устройств, а Uп, Iп – это допустимые пределы измерения устройствами.

Для измерения сопротивления по данной методике допускается использовать точные измерительные приборы. Для снятия показаний параметров сети вольтметр должен быть подключен к сети, уровень тока в которой должен достигать таких величин, чтобы конечные показания снимались с большей половины шкалы величин. С такими же условиями должен осуществляться выбор шунта, используемого для измерения тока. Чтобы исключить вероятность нагрева сопротивления и не допустить ощутимого снижения точности замеров, ток при измерении не должен сильно превышать номинальные параметры.

Чтобы получить максимально точный результат измерения сопротивления, специалисты рекомендуют проводить не менее 3-х измерений с различными уровнями электрического тока. После проведения ряда испытаний основной величиной считается усредненное значение полученных данных.

Измерение величины сопротивления методом непосредственной оценки

Такая методика измерения предполагает использование омметра для снятия показаний параметров электрической системы и определения уровня ее сопротивления. Такой вариант измерений допускается только в тех ситуациях, когда заказчик может мириться с возможностью получения не совсем точных результатов.

Из-за недостаточной точности метод измерения омметром применяется для определения примерных значений сопротивления, а также в случаях, когда требуется проверка коммутационных сетей. Для измерения сопротивления следует использовать омметры с диапазоном измерения сопротивлений от 0,1 Ом до 1000 кОм.

В качестве основного омметра для измерения малых сопротивлений, обычно используются приборы логометрического типа М246, оснащенные оптическим указателем и щупальцами, способными зачищаться самостоятельно.

Стоит также отметить, что в некоторых случаях для измерения сопротивления малых величин могут быть использованы приборы, называемые контактомерами. Это качественное оборудование, способное определять сопротивление с погрешностью не более полутора процентов.

В качестве основных измерительных устройств, для проверки сопротивления на обмотках трансформаторов выступают современные потенциометры, отличающиеся высокой точностью. Они работают по методу компенсационного измерения сопротивления.

Одинарные мосты используются при необходимости измерить уровень сопротивления, номинальная величина которого располагается в пределах от 1 Ом до 1 МОм. Такой мост может выдавать результаты с ощутимыми погрешностями, в некоторых случаях достигающими величины в 15%.

Источник

11 класс

§ 6. Измерение силы тока, напряжения и сопротивления в электрической цепи

Измерение силы тока.

Для измерения силы тока в проводнике применяют амперметр, который включают последовательно с этим проводником (рис. 1.27)

При этом провод, который идёт от положительного полюса источника тока, соединяют с клеммой прибора со знаком «плюс». Провод, идущий от отрицательного полюса источника, соединяют с клеммой амперметра со знаком «минус».

Угол отклонения стрелки амперметра зависит от силы тока в его измерительном механизме. Включение амперметра не должно вызывать изменения в режиме работы цепи, поэтому сопротивление амперметра должно быть малым по сравнению с сопротивлением цепи.

Для измерения силы тока, превышающей силу тока I_a, на которую рассчитан амперметр, можно воспользоваться этим же амперметром. Для этого необходимо параллельно амперметру подключить резистор так, чтобы сила тока через амперметр не была больше величины I_a. Такой резистор называется шунтом (рис. 1.28).

При шунтировании амперметра измеряемый ток (I) в точке (узле) 1 делится на две части: часть тока проходит через амперметр (I_a), а остальная часть — через шунт (I_ш), т. е.

Напряжение между точками 1 и 2 (см. рис. 1.28) будет равно

где R_a — сопротивление амперметра; R_ш — сопротивление шунта.

Из выражения (1) следует, что

Отношение I / I_a (обозначим его буквой n) показывает, во сколько раз расширяется предел измерения силы тока амперметром (с применением шунта), т. е. возрастает цена деления его шкалы. Иначе говоря, при включении шунта чувствительность амперметра уменьшается в n раз: стрелка прибора отклонится на угол, в n раз меньший, чем без шунта. Из выражения (2) с учётом того, что I / I_a = n, найдём сопротивление шунта:

В ряде задач сопротивление амперметра принимается равным нулю. Такой амперметр называют идеальным.

Измерение напряжения.

Напомним, что вольтметр — прибор для измерения напряжения — включается в цепь иначе, чем амперметр. Вольтметр присоединяют к тем точкам цепи, между которыми измеряют напряжение, т. е. параллельно (рис. 1.29).

Для измерения напряжения на зажимах лампы клемму вольтметра со знаком «плюс» соединяют с клеммой лампы, которая соединена с положительным полюсом источника тока, а клемму со знаком «минус» — с клеммой лампы, которая соединена с отрицательным полюсом источника тока.

Идеальный вольтметр имеет бесконечно большое сопротивление.

Любой вольтметр рассчитан на измерение напряжения, не превышающего некоторого предела (номинального напряжения) U_в. Однако в ряде случаев измеряемое напряжение U может оказаться больше номинального напряжения используемого вольтметра. Но если к вольтметру присоединить последовательно с ним дополнительный резистор с сопротивлением R_Д (рис. 1.30), то предел измерения напряжения вольтметром расширится.

При включении в цепь вольтметра добавочного сопротивления R_Д измеряемое напряжение U делится на две части: одна часть U_в приходится на вольтметр, а другая U_Д — на дополнительный резистор:

Сила тока в цепи вольтметра I_в:

Отношение U / U_в = n показывает, во сколько раз расширяется предел измерения напряжения вольтметром, т. е. возрастает цена деления его шкалы. Иначе говоря, при подсоединении дополнительного резистора чувствительность вольтметра уменьшается в n раз.

Из выражения (3) с учётом того, что U / U_в = n, найдём значение добавочного сопротивления к вольтметру:

Измерение сопротивления амперметром и вольтметром.

C помощью амперметра и вольтметра можно измерить сопротивление R_x резистора, соединив приборы по схемам, показанным на рисунке 1.31.

Однако R » _x оказывается меньше искомого сопротивления R_x, так как сила тока, измеряемая амперметром, равна сумме сил токов в резисторе и вольтметре. Эту схему целесообразно использовать при измерении сопротивлений, значительно меньших сопротивления вольтметра.

Вопросы:

1. Для чего используют шунт? Как его включают в цепь?

2. Как можно определить сопротивление шунта?

3. Для чего используют добавочное сопротивление? Как его включают в цепь?

4. Как можно рассчитать значение добавочного сопротивления?

а) идеальным амперметром;

б) идеальным вольтметром?

Вопросы для обсуждения:

1. Учащийся при измерении силы тока в электрической лампе по ошибке включил вольтметр вместо амперметра. Что при этом произойдёт с накалом нити лампы?

Учащийся по ошибке включил амперметр вместо вольтметра при измерении напряжения между выводами электрической лампы. Объясните, как изменится сила тока в цепи.

Пример решения задачи

Гальванометром с сопротивлением, равным 50 Ом, можно измерить значение силы тока до 0,1 А. Как следует включить гальванометр в цепь, чтобы он стал:

а) амперметром, измеряющим силу тока до 10 А;

б) вольтметром для измерения напряжения до 100 В?

Для узла А выполняется первое правило Кирхгофа:

Запишем закон Ома для участков цепи:

Приравняем левые части равенств (1) и (2):

Запишем закон Ома для участка цепи:

Подставляя числовые данные, получим:

Ответ: R_ш ≈ 0,5 Ом; R_Д = 950 Ом.

Упражнения:

1. Сопротивление вольтметра, предназначенного для измерения напряжений до 30 В, равно 300 Ом. Какое добавочное сопротивление нужно подключить к вольтметру, чтобы измерять напряжение до 220 В?

2. Определите значение добавочного сопротивления, которое следует присоединить к вольтметру, имеющему сопротивление 100 Ом, чтобы цена деления его шкалы увеличилась в 10 раз.

3. Во сколько раз увеличится верхний предел шкалы вольтметра, сопротивление которого 1000 Ом, если последовательно с ним соединить добавочное сопротивление гальванометра 9000 Ом?

5. Чувствительность гальванометра, сопротивление которого 260 Ом, необходимо уменьшить в 10 раз. Какой для этого потребуется шунт?

Источник