Федеральное агентство по образованию

Муромский институт (филиал)

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

Владимирский государственный университет

Кафедра: физика

Дисциплина: физика

Лабораторная работа №5.06

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Утверждена на методическом семинаре кафедры физики

Зав. кафедрой

г. Муром 2005

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Цель работы: изучение устройства, принципов действия и правил применения электроизмерительных приборов и методики измерения на них.

Приборы и принадлежности: различные электроизмерительные приборы, реостаты, магазин сопротивлений, источники тока. провода.

Электроизмерительные приборы принято классифицировать по неско­льким признакам: 1) по принципу действия, 2) по роду измеряемой ве­личины, и др.

По принципу действия электроизмерительные приборы подразде­ляются на несколько систем:

1. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ. Их действие основано на взаимодействии постоянного магнитного поля подковообразного маг­нита и проводника с током (катушкой). Достоинства таких приборов:

большая точность, равномерная шкала, высокая чувствительность. слабое влияние внешних магнитных полей, мало собственное потреб­ление энергии.

Недостатки-.применение только в цепях постоянного тока. Однако при­менение различного типа выпрямителей позволяет использовать их для переменных токов. Чувствительны к перегрузкам.

2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРИБОРЫ. Они основаны на взаимодейст­вии магнитного поля катушки, по которой проходит ток, с ферромаг­нитным (железным) сердечником. Их достоинства.' Применение в це­пях постоянного и переменного тока. выносливость в отношении к пе­регрузкам. механическая прочность и простота конструкции. Недостат­ки: Неравномерная шкала, небольшая точность, сильное влияние внешних магнитных полей, большое собственное потребление энер­гии.

3. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ. Основаны на взаимодейст­вии двух катушек с током. Их достоинства: применение в цепях пе­ременного и постоянного тока, высокая точность, ( особенно для переменных токов промышленной частоты). Недостатки: неравно­мерная шкала, подвержены влиянию внешних магнитных полей, значительное собственное потребление энергии.

4. ТЕПЛОВЫЕ ПРИБОРЫ. Основаны на тепловом действии тока. В настоящее время встречается очень редко.

5. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ. Основаны на взаимодействии электростатических полей и неподвижных зарядов. На практике в заводских лабораториях встречаются редко.

По роду измеряемой величины электроизмерительные приборы де­лятся на несколько видов:

1. АМПЕРМЕТРЫ. ( Миллиамперметры, микроамперметры)-это при­боры для измерения силы тока. Они включаются последовательно и по этой причине должны обладать малым сопротивлением.

2. ВОЛЬТМЕТРЫ, -приборы для измерения напряжения между двумя токами цепи. Они включаются параллельно участку цепи и по этой причине должны обладать большим сопротивлением, чтобы через них проходил небольшой ток.

3. ВАТТМЕТРЫ -это приборы для измерения мощности тока. Это как правило приборы электродинамической системы.

4. ГАЛЬВАНОМЕТРЫ -это приборы для измерения малых токов, на­пряжений и количеств энергии или как нулевые приборы, т.е. как при­боры, устанавливающее отсутствие тока на определенном участке из­мерительной цепи. Гальванометры обладают высокой чувствительно­стью. Подвижная часть таких приборов легко подвержена даже незна­чительным механическим воздействиям(резкие толчки, тряски и др.). По этому с гальванометрами следует обращаться осторожно.

Реостаты и потенциометры

Р еостаты служат для регулирования тока в цепи. Существует несколь­ко типов реостатов. Наибольшее распространение получили реостаты со скользящим контактом. На реостатах обычно указывается величина его сопротивления и значение тока .на который рассчитан реостат, по­этому при включении реостата в цепь надо учитывать эти параметры.

Потенциометры или делители напряжения служат для регулировки на­пряжения, подаваемого на участок измерительной цепи (проводник, диод. триод и т. п.) Простейшим потенциометром может служить рео­стат «Е» со скользящим контактом, включенный по схеме рисунок 1. Реостат R2 - регулирует ток.

Провода от источника тока «Е» (Батарея, выпрямитель, аккумулятор и т.п.) подключаются к нижним клеймам реостата R. С помощью подвижного контакта «б» в измерительную цепь снимается напряже­ние с участка «аб» потенциометра. Изменяя положение контакта «б», можно в измерительную цепь подавать напряжение в пределах от

О до U max Е ( ЭДС источника тока) . При сборе измеритель­ных цепей контакт «б» потенциометра ставит в такое положение, когда в цепь подается минимальное напряжение(и=0, а реостат R2 устанав­ливают на максимальное сопротивление

МАГАЗИНЫ СОПРОТИВЛЕНИЙ И ЕМКОСТЕЙ

При выполнении различных измерений в измерительную цепь необ­ходимо ввести точные значения сопротивлений. Это можно сделать с помощью магазинов сопротивлений, состоящих из некоторого числа включенных последовательно катушек с заданными сопротивлениями. ,Их включают или с помощью штепселей (штепсельные) или с помо­щью рычажков(рычажные магазины).

Магазины емкостей состоят из набора конденсаторов известной ем­кости. Их устройство аналогично устройству магазинов сопротивлений.

ШУНТЫ И ДОБАВОЧНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ. МНОГОПРЕДЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ.

П

Рис 2.

ри измерениях силы тока не всегда целесообразно, чтобы весь из­меряемый ток проходил через амперметр. Тогда амперметр любой из отмеченных ранее систем снабжается шунтом. Параллельно измерительному механизму амперметра подключается известное сопротивл

A

R_g

ение Р (рис.2). В этом случае только определенная часть тока. прохо­дящего в цепи, ответвляется в прибор (Ya< Y-Yg ) . Зная сопротивление прибора Ra и шунта Rg , можно точно измерить ток в цепи. Проградуировав амперметр с учетом точки Yg через шунт. Обычно шунты монтируются внутри корпуса амперметра. Однако их можно подключать и снаружи. Для расширения возможностей амперметра его часто снабжают несколькими шунтами, вмонтированными в прибор. Такой амперметр может быть использован для измерения различных токов. Он называется многопредельным.

Р

R_g

ис. 3

При измерении напряжения с помощью вольтметра также не всегда желательно, чтобы измеряемое напряжение полностью подводилось к клеммам вольтметра. Тогда последовательно с ним включают известное добавочное сопротивление R (рис.3),которое монтируется внутри корпуса прибора, а вольтметр градуируется с учетом добавочного сопротивления. Если внутрь вольтметра вмонтировать несколько соединенных последовательно добавочных сопротивлений, то им можно измерять напряжение в разных пределах. Такой вольтметр называется многопредельным. Многопредельный прибор (амперметр или вольтметр) имеет одну шкалу. Включая его на разные пределы измерения, необходимо каждый раз найти цену деления.

Например. Вольтметр имеет четыре предела измерения: 1.5 В; 15В;

150 В; 350 В. Шкала имеет 150 делений. Надо включить прибор на 1.5 В. Это означает, что можно измерять напряжение от 1.5 В до 0. Чтобы найти цену деления «в», необходимо указанный предел(1.5 В) поделить на число делений шкалы

Зная цену деления, легко найти напряжение. Допустим, стрелка при­бора стоит на делении 15, тогда напряжение