1. Методы измерения сопротивления постоянному току

Электрические сопротивления подразделяют на три группы: малые – до 1 Ом, средние – от 1 до 10 Ом, большие – более 10 Ом. Причем точность измерения очень малых и очень больших значений сопротивления невысока.

Такой широкий диапазон значений сопротивлений встречается в практике измерений в системе электросвязи железнодорожного транспорта. Сопротивления в несколько долей или единиц Ом имеются у стыковых соединителей рельсовых цепей, заземлений, шунтов приборов, якорных обмоток электрических машин. Сопротивлением в десятки, сотни, тысячи и даже десятки тысяч Ом обладают обмотки в подвижной части приборов, обмотки реле и резисторы в схемах устройств электросвязи. Сопротивления от сотен тысяч до миллионов Ом имеет изоляция линий связи.

В зависимости от значения сопротивлений и требуемой точности измерений применяют различные методы измерений. Наиболее известные из них косвенный (метод амперметра и вольтметра), нулевой (с использованием измерительных мостов постоянного тока), метод непосредственной оценки с помощью показывающих приборов и метод замещения.

В лабораторной работе измерение малых и средних сопротивлений производится мостом постоянного тока, а больших сопротивлений – методом непосредственной оценки.

2. Мост постоянного тока

Мостовые приборы постоянного тока используются для измерений активных сопротивлений. При измерении сопротивлений используется метод сравнения с мерой. Погрешность промышленных образцов мостов постоянного тока лежит в пределах от 0,05 до 1%, что достигается благодаря высокой чувствительности гальванометра, применяемого в качестве нулевого индикатора, а также точной подгонке сопротивлений резисторов, применяемых в мостовых схемах.

Для измерения сопротивлений средней величины применяют одинарный измерительный мост на постоянном токе. Его схема (рис. 1) представляет замкнутый четырехугольник, состоящий из сопротивлений,,,.

В одну из его диагоналей включен гальванометр Н, а в другую кнопкой Кн включается источник питания GB постоянного тока. Сопротивления, входящие в схему, называются плечами моста. Их величины можно подобрать так, чтобы при нажатой кнопке Кн потенциалы точек Б и В были равны между собой. Тогда ток не будет ответвляться через гальванометр и стрелка прибора покажет нуль. Такое состояние схемы называется равновесием моста.

В уравновешенной схеме падения напряжений, на участках от точки А до точек Б и В равны между собой. Также равны падения напряжений на участках от точек Б и В до точки Д. Это записывается так:

и .

По закону Ома

, , , .

Следовательно

, .

Поделив первое равенство на второе, и учитывая, что ток через гальванометр не ответвляется (, ) можно получить условие равновесия моста постоянного тока

или .

Итак, мост считается уравновешенным, если произведения сопротивлений противоположных плеч моста равны между собой.

Искомое сопротивление определяется как

.

Сопротивление является образцовым. Оно обычно выполняется в виде магазина сопротивлений с широкими пределами регулирования и называется сравнительным плечом моста. С помощью его регулировки производят уравновешивание.

Отношение обычно тоже может регулироваться, но ступенями равными числуn = 0,01; 0,1; 1; 10; 100 и т. д. Плечи с сопротивлениями иназываются балансными плечами моста.

Соотношение сохраняется при перемене местами гальванометра и источника питания. Оно также не нарушится, если в диагонали моста будут включены добавочные сопротивления, что имеет место в практических схемах мостов. Поэтому сопротивление, включаемое последовательно с источником тока для ограничения силы тока в цепи, или добавочное сопротивление и шунт в цепи гальванометра, предназначенные для изменения его чувствительности, не оказывают влияния на результат измерения мостовой схемой.

Индикатор Н считается достаточно чувствительным, если при равновесии моста изменение значения на минимальную величину (единицу последней декады образцового магазина сопротивлений) вызывает заметное на глаз отклонение стрелки.