Метод амперметра и вольтметра

Метод амперметра и вольтметра используется для измерения сопротивле­ния постоянному току с невысокой точностью. Суть метода состоит в одновре­менном измерении тока I в цепи измеряемого сопротивления R_X и напряжения U на его зажимах с последующим вычислением значения R_X по закону Ома.

Достоинством метода является его простота, недостатком - сравнительно невысокая точность результата измерения, которая ограничена точностью приме­няемых измерительных приборов и потребляемой ими мощностью. Последняя приводит к методической погрешности, обусловленной конечным значением собственных сопротивлений амперметра R_A и вольтметра R_V. Схемы включения приборов показаны на рис. 1 и 2. Выразим методическую погрешность через па­раметры схемы.

В схеме рис. 1 вольтметр P₂ измеряет значение напряжения U₁ на R_X, а ам­перметр P₁ измеряет ток I₁, равный сумме токов I_V и I_X. Следовательно, резуль­тат измерения R_XP, вычисленный по показаниям приборов, будет отличаться от R_X.

Относительная погрешность измерения в процентах в данном случае определяется выражением

В этом случае справедливо приближенное равенство, так как при правиль­ной организации эксперимента предполагается выполнение условия

R_X << R_V

В схеме рис. 2 амперметр P₁ измеряет значение тока I_A, а вольтметр P₂ из­меряет напряжение U_V, равное сумме падений напряжений на R_X (U_X) и ампер­метре (U_A). Учитывая это, можно по показаниям приборов вычислить результат измерений.

Относительная погрешность измерения в процентах в этом случае определяется как

Из сравнения выражений (2) и (4) следует: в схеме рис. 1 на методическую погрешность результата измерений оказывает влияние только сопротивление вольтметра. Для снижения этой погрешности необходимо обеспечить условие R_X << R_V. В схеме рис. 2 на методическую погрешность результата оказывает влияние сопротивления амперметра. Снижение этой погрешности достигается выполнением условия R_X >> R_A.

Таким образом, можно рекомендовать правило: измерение малых сопротив­лений следует проводить по схеме рис. 1; при измерении больших сопротивлений предпочтительнее схема рис. 2.

Методическую погрешность результата измерения можно исключить путем введения соответствующих поправок, для чего необходимо знать R_A и R_V. Если они известны, то из результата измерений в схеме рис. 2 следует вычесть значе­ние R_A:

R_X = R_XP – R_A.

В схеме рис. 1 результат измерений:

откуда

3. Порядок проведения работы

3.1. Измерение сопротивлений методом амперметра и вольтметра

3.1.1. По схемам рис. 1 и 2 измерить сопротивление резисторов 1 и 2 и ка­тушки индуктивности. При сборке схем использовать блок питания с напряжени­ем от 5 до 20 В, лабораторные миллиамперметры и вольтметры постоянного тока класса 0,5 или 0,2, реостат сопротивлением до 1 кОм.

3.1.2. Вычислить сопротивления R_XP, R_X, методическую погрешность δ.

3.1.3. Измерить те же значения сопротивления цифровым омметром типа В7-22. Определить погрешность измерения сопротивления

где R_X0 - значение сопротивления, полученное при измерении цифровым оммет­ром. Результаты измерения записать в табл. 1.

Таблица 1
Вари­ант схемы	Номер рези­стора	Показа­ния мил-лиампер-метра, мА	RA, Ом	Пока­зания вольт­метра, В	RV, Ом	RXP, Ом	δ, %	RX, Ом	RX0, Ом	γ, %
Рис. 1
Рис. 2

Контрольные вопросы

1. В чем суть метода амперметра - вольтметра?

2. К какому виду измерений относятся метод амперметра - вольтметра?

3. Перечислите достоинства и недостатки метода амперметра - вольтметра?

4. Приведите схему электрических соединений, используемую при измере­нии сопротивлений R_X << R_V, и поясните ее работу.

5. Приведите схему электрических соединений, используемую при измере­нии сопротивлений R_X >> R_A, и поясните ее работу.

6. Поясните причины возникновения методической погрешности при изме­рении сопротивлений методом амперметра - вольтметра?

7. Сформулируйте правило, позволяющее правильно выбирать схему изме­рений для малых и больших сопротивлений.

8. При каком условии и как можно исключить методическую погрешность измерения сопротивления методом амперметра - вольтметра?

9. Как можно построить омметр непосредственной оценки?

Библиографический список к работе

1. Электрические измерения электрических и неэлектрических величин / Под ред. Е. С. Полищука. - Киев: Вища школа, 1984. 359с.

2. Электрические измерения: Учебник для вузов / Л. И. Байда, П. С. Добротворский, Е. М. Душин и др.; Под ред. А. В. Фремке, Е. М. Душина. - Л.: Энер­гия, 1980. 392 с.

Лабораторная работа № 2

---

Дата добавления: 2015-12-07