ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ 2 скачать ответы vkclub152685050
3. Каким образом нужно учитывать внутренние сопротивле. ния приборов при измерении сопротивления образца? 4. При измерении каких электрических сопротивлений удоб. нее пользоваться схемой А и каких – схемой В ? 5. Зависит ли систематическая погрешность сопротивления от того, на какой схеме проводились измерения? 6. Почему точность измерения электрического сопротивления возрастает с увеличением напряжения, приложенного к образцу? 7. В каком случае можно говорить, что экспериментальные данные подтверждают закон Ома и в каком – нельзя? 8. В каком случае значения сопротивлений, полученные при помощи разных схем, можно объединять (усреднять) и в каком – нельзя? 9. В каком случае по экспериментальной зависимости R (ℓ) можно получить значение удельного сопротивления и в каком – нельзя? vk.com/club152685050 vk.com/id446425943
08.08.2019 1.78 Mб 31 Определение скорости звука в воздухе 4 скачать ответы vkclub152685050.pdf
08.08.2019 10.45 Mб 47 определение удельного заряда электрона 1 скачать ответы vkclub152685050.pdf
08.08.2019 1.01 Mб 83 определение удельного заряда электрона 2 скачать ответы vkclub152685050.pdf
08.08.2019 972.82 Кб 33 определение удельного заряда электрона 3 скачать ответы vkclub152685050.pdf
07.08.2019 5.84 Mб 141 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ 1 скачать ответы vkclub152685050.pdf
07.08.2019 1.99 Mб 31 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ 2 скачать ответы vkclub152685050.pdf
07.08.2019 3.78 Mб 11 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ 3 скачать ответы vkclub152685050.pdf
07.08.2019 2.6 Mб 210 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ 5 скачать ответы vkclub152685050.pdf
07.08.2019 1.2 Mб 11 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ 6 скачать ответы vkclub152685050.pdf
07.08.2019 3.75 Mб 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ 8 скачать ответы vkclub152685050.pdf
Ограничение
Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ 5 скачать ответы vkclub152685050
нимальных искажений в электрическую цепь, сопротивление амперметра должно быть как можно меньше, а вольтметра – как можно больше. Однако, это условие удается соблюсти не всегда, поэтому приходится учитывать падение напряжения на амперметре и ток через вольтметр. Лабораторная установка Для определения неизвестного сопротивления необходимо измерить силу тока, текущего через проводник, и падение напряжения на нем. Для этого можно использовать одну из схем, приведенных на рис. 1.1. При помощи амперметра можно измерить ток через резистор I, при помощи вольтметра падение напряжения на нем U; по этим данным при помощи формулы (1.3) можно рассчитать электрическое сопротивление. В случае, когда для сопротивлений амперметра R А , резистора R и вольтметра R V справедливо неравенство R A
| для схемы А | R = | U | − R A , | (1.7) | |||||
| I | |||||||||
| для схемы В | 1 | I | 1 | (1.8) | |||||
| = | − | ||||||||
| . | |||||||||
| R | U | R V | |||||||
Рис. 1.1. Различные вариаты измерительных схем. Слева – схема A, справа – схема B 34
vk.com/club152685050 vk.com/id446425943
Рабочая установка содержит измерительную часть, включаю. щую вольтметр, миллиамперметр и стойку с нанесенной метриче. ской шкалой. На стойке смонтированы два неподвижных крон. штейна, между которыми натянут исследуемый провод, и третий подвижный кронштейн с контактным зажимом. На подвижном кронштейне нанесена риска, облегчающая определение длины ис. следуемого провода. На лицевую панель выведены кнопка Вкл./Выкл., шкалы вольтметра и миллиамперметра, ручка регулировки напряжения источника, кнопка переключения схем А ↔ В и другие кнопки. Параметры установки: сопротивление вольтметра R V = 2500 Ом, сопротивление амперметра R A = 0,2 Ом, диаметр провода D = 0,36 мм, (если не указан на приборе), длина провода l = [5–50] см, (задается преподавателем) Задания и порядок их выполнения Прежде чем приступить к выполнению работы обязательно нужно ознакомиться с лабораторной установкой: разобраться, как переключаются схемы А и В; определить цену деления амперметра и вольтметра, научиться снимать отсчет с приборов; определить границы, в пределах которых может меняться ток и напря- жение; разобраться, как устанавливается необходимая длина провода; рассчитать систематические погрешности приборов, систематическую погрешность длины провода принять θ l = 2 мм; составить таблицу технических характеристик приборов.
| Таблица 1.1 | ||||
| Технические характеристики приборов | ||||
| Цена | Предел | Класс | Системати- | Внутреннее |
| Прибор | ческая | сопротив- | ||
| деления | измерения | точности | ||
| погрешность | ление | |||
| Миллиамперметр | ||||
| Вольтметр | ||||
| Линейка | ||||
35 vk.com/club152685050 vk.com/id446425943
Студенту предлагается выполнить одно или несколько из приведенных ниже заданий. Задание №1 является стандартным опытом в этой работе. Оно обязательно выполняется каждым студентом и является основой для выполнения следующих более сложных заданий. Задание 1 . Измерение электрического сопротивления провода. Включить указанную преподавателем схему ( А или В ). Установить заданную преподавателем длину провода. Снять показания амперметра и вольтметра при различных то. ках и напряжениях 7–10 раз. Измерения следует проводить таким образом, чтобы первое значение было получено при минимально возможном токе, последнее при максимально возможном, осталь. ные при различных промежуточных значениях. Вычислить отношения U i /I i для каждого измерения i . Вычислить уточненные по формулам (1.7) или (1.8) значения R i . Для нескольких значений R i по указанию преподавателя вы. числить систематическую погрешность θ R . Если никаких указа. ний не получено, то вычислить погрешности для всех значений. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу. Для каждой электрической схемы и каждой длины провода заполнить свою таблицу. Таблица 1.2 Результаты измерений и вычислений
| № | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
U , В I , мА U/I , Ом R , Ом θ R , Ом Величина в четвёртой строке вычисляется по формуле (1.3), ве. личина в пятой строке – по формуле (1.7) или (1.8). Формула, по которой вычисляется величина θ R в шестой строке, выводится
| 36 | vk.com/club152685050 |
| vk.com/id446425943 |
самостоятельно – так же, как в примере 1 вводной части настоя. щего пособия или как в приложении 4. Провести статистическую обработку серии величин R i (пятая строка табл. 1.2). Найти среднее значение R и среднее квадратич. ное отклонение S R . Обработку надо проводить по данным сразу двух таблиц , т.е. для 20 значений. Убедиться, что все полученные значения R i в каждой из таблиц близки среднему. Это значит: каждое из 20 значений должно от. личаться от среднего значения не больше, чем на θ Ri , стоящее под ним строкой ниже. Этот факт должен стать подтверждением закона Ома . Считать измеряемую величину неслучайной по своей природе, поэтому полную погрешность R принять равной систематической θ R , вычисленной при самом большом значении тока. Случайную погрешность S R нужно сравнить с этим значением. Задание 2 . Изучение различных схем включения приборов. Провести измерения сопротивления для одной и той же длины провода при помощи разных схем (см. задание 1). Сравнить средние значения электрических сопротивлений, по. лученные на разных схемах и ответить на вопрос, допустимы ли расхождения между ними. Дать мотивированное заключение о предпочтительности одной из приведенных электрических схем. Предпочтение следует отдать той схеме , для которой со’ противление можно вычислять , не учитывая поправок на внутренние сопротивления приборов. Этот критерий основан на соображении удобства; электрическое сопротивление обычно рассчитывают без учета этих поправок , т.е. просто по форму’ ле (1.3 ). Задание 3 . Изучение зависимости сопротивления от его длины. Провести несколько серий измерений с разными длинами про. вода (см. задание 1). Сравнить получившиеся сопротивления. Построить график и объяснить зависимость R (ℓ) (рис. 1.2) . Прямую линию нужно обязательно провести через начало ко’ ординат и все полученные в эксперименте «крестики». Если она проходит мимо одного или нескольких из них , то либо она прове’ дена неверно , либо при измерениях допущена грубая ошибка – «промах».
| vk.com/club152685050 | 37 |
| vk.com/id446425943 |
vk.com/club152685050 vk.com/id446425943 Рис. 1.2. График зависимости сопротивления от его длины По найденному значению R , зная длину провода ℓ и его диаметр D , можно найти удельное сопротивление по формуле
| ρ = | πD 2 R | (1.9) |
| . |
4 Среднее значение удельного сопротивления можно найти либо проведя статистическую обработку значений, вычисленных по (1.9), либо графически по катетам получившегося на рисунке тре. угольника.
| ρ = | πD 2 tgα | (1.10) |
| . | ||
| 4 | ||
Систематическую погрешность удельного сопротивления θ ρ вы. числить для самой большой из имеющихся длин провода. Система. тическую погрешность диаметра провода считать θ D = 0,005 мм. Найти удельное сопротивление металла по указанию препода. вателя: графически или статистически; оценить случайную, си. стематическую и полную погрешности полученного значения. Сравнить получившийся результат с табличным значением удельного сопротивления нихрома – ρ Τ = 1,05 10 −6 Ом м. Контрольные вопросы 1. Что называется электрическим током, падением напряже. ния, электрическим сопротивлением? 2. Как нужно включать в электрическую схему амперметр и как – вольтметр?
3. Каким образом нужно учитывать внутренние сопротивле. ния приборов при измерении сопротивления образца? 4. При измерении каких электрических сопротивлений удоб. нее пользоваться схемой А и каких – схемой В ? 5. Зависит ли систематическая погрешность сопротивления от того, на какой схеме проводились измерения? 6. Почему точность измерения электрического сопротивления возрастает с увеличением напряжения, приложенного к образцу? 7. В каком случае можно говорить, что экспериментальные данные подтверждают закон Ома и в каком – нельзя? 8. В каком случае значения сопротивлений, полученные при помощи разных схем, можно объединять (усреднять) и в каком – нельзя? 9. В каком случае по экспериментальной зависимости R (ℓ) можно получить значение удельного сопротивления и в каком – нельзя? vk.com/club152685050 vk.com/id446425943
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Если при этом внутреннее сопротивление измерительного прибора оказывается меньше, чем величина сопротивления цепи, то подключение такого прибора существенно изменит распределение токов и, следовательно, измерение даст неверные результаты. [3]
Существует несколько способов уменьшения влияния внутреннего сопротивления измерительного прибора : его шунтирование и, включение добавочного сопротивления, применение делителей напряжения, согласование сопротивлений при подключении измерительных приборо. [4]
Существует несколько способов уменьшения влияния внутреннего сопротивления измерительного прибора : его шунтирование и включение добавочного сопротивления, применение делителей напряжения, согласование сопротивлений при подключении измерительных приборов в тракт СВЧ, создание реальных условий работы со стороны входа или выхода. Некоторые из этих способов рассмотрены в предыдущем параграфе, более полно они описаны в специальной литературе по электро — и радиоизмерительной технике. [5]
Недостатком этого метода является наличие погрешности, возникающей из-за внутренних сопротивлений измерительных приборов . [6]
Какова амплитуда и частота индуцированного в проводе напряжения и тока, если внутреннее сопротивление измерительного прибора М равно RM, а сопротивление прочей цепи пренебрегаемо мало. [7]
Фильтры имеют постоянную времени tR C, которая увеличивает демпфирование измерительного прибора. Постоянная времени зависит от требуемой степени ослабления и от частоты переменного тока, оказывающего возмущающее влияние, но не от внутреннего сопротивления измерительного прибора . Постоянные времени экранирующих фильтров по порядку близки к постоянным времени электрохимической поляризации, так что погрешность при измерении потенциала отключения увеличивается. Поскольку при последовательном соединении ослабляющих фильтров их постоянные времени складываются а коэффициенты ослабления перемножаются, целесообразно вместо одного большого фильтра подключать последовательно несколько небольших. [8]
Здесь также справедливы те лее принципы, что и при измерении постоянных токов ( R / л Ri Ra) — Следует учитывать появление комплексного сопротивления Z R ] Rci. Активные ( R) и реактивные ( Ri coL и RC — Л / ыС) сопротивления, имеющиеся в цепи, складываются как векторы ( рис. 4.3), поэтому измерительный прибор показывает результирующую силу тока. Как и при измерениях постоянного тока, следует стремиться к возможно меньшему внутреннему сопротивлению измерительного прибора , нижний предел которого ограничивается прямым сопротивлением применяемого детектора. При высоких частотах активное сопротивление R увеличивается по сравнению с омическим сопротивлением ( постояннотоковое сопротивление) вследствие скин-эффекта [ А. [9]
Если необходимы более точные измерения, вольтампер-ную характеристику туннельного диода снимают по точкам. Для этого вместо пульсирующего напряжения к мостовой схеме подключается батарея постоянного тока. При измерениях на постоянном токе существенным становится вопрос о выборе измерительного прибора: строгое выполнение равенства ( 3) возможно только в том случае, когда внутреннее сопротивление измерительного прибора гораздо больше сопротивления в плечах моста. [10]
Здесь также справедливы те нее принципы, что и при измерении постоянных токов ( RM. С R [ Ra) — Следует учитывать появление комплексного сопротивления Z R jRc L и использовать для цепи переменного тока расширенную форму закона Ома / U / Z. Активные ( R) и реактивные ( R coL и RQ — 1 / шС) сопротивления, имеющиеся в цепи, складываются как векторы ( рис. 4.3), поэтому измерительный прибор показывает результирующую силу тока. Как и при измерениях постоянного тока, следует стремиться к возможно меньшему внутреннему сопротивлению измерительного прибора , нижний предел которого ограничивается прямым сопротивлением применяемого детектора. При высоких частотах активное сопротивление R увеличивается по сравнению с омическим сопротивлением ( постояннотоковое сопротивление) вследствие скин-эффекта [ А. [11]
Здесь также справедливы те же принципы, что и при измерении постоянных токов ( У. Ri Ra) — Следует учитывать появление комплексного сопротивления Z R jRc L и использовать для цепи переменного тока расширенную форму закона Ома / U / Z. Активные ( R) и реактивные ( R coL и RC — 1 / соС) сопротивления, имеющиеся в цепи, складываются как векторы ( рис. 4.3), поэтому измерительный прибор показывает результирующую силу тока. Как и при измерениях постоянного тока, следует стремиться к возможно меньшему внутреннему сопротивлению измерительного прибора , нижний предел которого ограничивается прямым сопротивлением применяемого детектора. При высоких частотах активное сопротивление R увеличивается по сравнению с омическим сопротивлением ( постояннотоковое сопротивление) вследствие скин-эффекта [ А. [12]
Для измерения неэлектрических величин применяется и частотный метод, при котором измеряемая величина преобразуется в переменное напряжение, частота которого зависит от этой величины. Достоинством частотного метода измерения является то, что в процессе передачи и дальнейшей обработки частотного выходного сигнала не возникает дополнительной погрешности. Действительно, если выходным сигналом датчика является напряжение, то при передаче такого сигнала на расстояние происходит падение напряжения на проводах линии связи. Если выходным сигналом датчика является, например, сопротивление, то к нему добавляется сопротивление проводов линии связи. А в частотном методе измерения наличие сопротивления проводов линии связи и внутреннего сопротивления измерительного прибора не изменяют частоту сигнала. Еще одним достоинством частотного сигнала является удобство преобразования его в цифровой код. Это особенно важно в связи с развитием в последнее время цифровых измерительных приборов и применением в автоматике цифровых вычислительных машин. [13]
§103. Измерение электрического сопротивления
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 Ix, но и ток Iv, протекающий через вольтметр. Поэтому сопротивление
Rx = U / (I – U/Rv) (110)
где Rv — 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 UA = IRА. Поэтому
где RА — 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 Iv, а во второй — падением напряжения UА, будет невелика по сравнению с током Ix и напряжением Ux.
Рис. 339. Схемы для измерения сопротивления методом амперметра и вольтметра
Измерение сопротивлений электрическими мостами.
Мостовая схема (рис. 340,а) состоит из источника питания, чувствительного прибора (гальванометра Г) и четырех резисторов, включаемых в плечи моста: с неизвестным сопротивлением Rx (R4) и известными сопротивлениями R1, R2, R3, которые могут при измерениях изменяться. Прибор включают в одну из диагоналей моста (измерительную), а источник питания — в другую (питающую).
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 Rx (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).
Существуют различные конструкции мостов постоянного тока, при использовании которых не требуется выполнять вычисления, так как неизвестное сопротивление Rx отсчитывают по шкале прибора. Смонтированные в них магазины сопротивлений позволяют измерять сопротивления от 10 до 100 000 Ом.
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 Rx 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 Rx 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 Rx.
Это позволяет проградуировать шкалу гальванометра в единицах сопротивления Rx 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.
Омметр представляет собой миллиамперметр 1 с магнитоэлектрическим измерительным механизмом и включается последовательно с измеряемым сопротивлением Rx (рис. 341) и добавочным резистором RД в цепь постоянного тока.
Рис. 341. Схема включения омметра
При неизменных э. д. с. источника и сопротивления резистора RД ток в цепи зависит только от сопротивления Rx. 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 Rx подключают к различным зажимам.
Измерение больших сопротивлений мегаомметрами.
Для измерения сопротивления изоляции чаще всего применяют мегаомметры магнитоэлектрической системы. В качестве измерительного механизма в них использован логометр 2 (рис. 342), показания кото-
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 Rд, в цепь другой катушки — резистор сопротивлением Rx.
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 Rx 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.