л.р №24

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 24 Шунтирование миллиамперметра

Цель работы: ознакомиться с методом расчета шунта и мостиковой схемой измерения сопротивлений

Методика эксперимента

Для измерения силы тока в электрических цепях используют электроизмерительный прибор - амперметр. Но если мы имеем миллиамперметр, а ток в цепи в К раз превышает пределы этого прибора, то, чтобы его использовать, к нему параллельно подключают сопротивление Rш, которое называют шунтом (от английского shunt – запасной путь) (рис.24.1).

R

I

A B

кI

Iш Rш

Рис.1

На рис.1: кI – измеряемый ток; I – предельный ток, на который рассчитан миллиамперметр; Iш – ток, протекающий через шунт; R, Rш – сопротивления соответственно миллиамперметра и шунта.

Сопротивление шунта должно быть выбрано таким, чтобы протекающий через миллиамперметр ток не превысил его предельную нагрузку I. Для расчета Rш воспользуемся правилами Кирхгофа.

По первому правилу Кирхгофа для узла А имеем:

По второму правилу Кирхгофа для контура АRВRшА получим:

Из (3) следует, что для расчета Rш необходимо знать R прибора. Найти сопротивление миллиамперметра можно с помощью электрической схемы, которую называют мостом Уитстона

(рис.24.2)

В

,r

Рис.2

На рис. 2: на участке AC - реостат с движком Д; М – магазин сопротивлений; mА –

перемещением движка реостата Д добиться, чтобы стрелка гальванометра встала на ноль, т.е. Iг = 0, то получим равновесный мост.

По первому правилу Кирхгофа для узлов Д и В запишем:

где R1 и R2 сопротивления участков реостата.

Так как намотка реостата производится равномерно проволокой из одного материала и одинакового по всей длине сечения, то сопротивления участков реостата пропорциональны их длинам l 1 и l 2 т.е. R2/R1 = l 2/ l 1 и тогда

Порядок выполнения работы

1. Для определения сопротивления миллиамперметра соберите цепь по схеме рис.2.

2. Замкните ключ К1. При помощи магазина сопротивлений М и ползунка Д добейтесь такого режима в цепи, чтобы при замыкании ключа К2 ток через гальванометр обращался в ноль. Погрешность в определении сопротивления миллиамперметра будет наименьшей, когда l 1 = l 2. Поэтому, поставив ползунок Д посередине реостата АС, необходимо добиться равенства нулю тока в гальванометре подбором сопротивления Rм на магазине М. Найдите R по формуле (9).

3. По заданному преподавателем значению к рассчитайте сопротивление шунта Rш для миллиамперметра по формуле (3).

4. По формуле (4) рассчитайте длину проволоки для изготовления шунта; площадь сечения проволоки S и ее удельное сопротивление известны. Результаты измерений и расчетов занесите в

таблицу 1.

5. Отрежьте проволоку длиной ( l + 2) см, зачистьте концы (по 1 см) и присоедините к клеммам миллиамперметра.

6. Проградуируйте миллиамперметр. Для этого необходимо собрать цепь по схеме рис.3, где Аэт

– эталонный амперметр, mA – миллиамперметр, параллельно которому присоединен шунт Rш, r – реостат, К – ключ, – источник постоянного тока.

7. Замкните ключ К и при помощи реостата r плавно меняйте ток в цепи, замеряя при этом значения тока в амперах по эталонному амперметру и соответствующие им показания миллиамперметра в делениях шкалы. Снимите таким образом пять – семь показаний и результаты этих измерений занесите в таблицу 2.

8. По данным таблицы постройте график, на котором по оси абсцисс отложите ImA, а по оси ординат Iэт (рис. 4 ).

Iэт, А

А

Iэт,

Рис .4

Взяв на этом графике любую точку А, определите цену деления зашунтированного прибора по формуле

9. Зная число делений шкалы миллиамперметра n, найдите Imax.эксп – предел шкалы зашунтированного прибора

предела измерения самого миллиамперметра, по формуле

Таблица 1