3 Измерение падения напряжения на участке электрической цепи
Задача состоит в измерении падения напряжения на участке электрической цепи вольтметром, у которого внутреннее сопротивление не равно бесконечности. При расчете погрешности измерения необходимо будет учитывать две составляющие: погрешность, обусловленную согласованием "объект измерения – вольтметр". Предполагается, что вольтметр подключен к источнику не постоянно, а только на время измерения. Электрическая цепь имитируется двумя резисторами, образующими делитель напряжения.
Схема соединений экспериментальной установки приведена на рис. 3 а, а эквивалентная электрическая схема на рис. 3 б.
Рисунок
3б. Схема электрическая эквивалентная:
Е
– э.д.с. источника (внутреннее сопротивление
его близко к нулю –
);
R1
и
R2
– сопротивления резисторов, составляющих
электрическую цепь делителя напряжения;
V
– идеализированный вольтметр; Rv
– внутреннее сопротивление реального
вольтметра
3.1 По заданному преподавателем приближённому значению э.д.с. источника Е и значениями сопротивлений электрической цепи R1 и R2 рассчитать ожидаемое значение падения напряжения на сопротивлении R2. При этом внутренним сопротивлением источника Rи пренебречь. Установить требуемый предел измерения вольтметра и определить его внутреннее сопротивление RV на данном пределе.
3.2 Собрать установку по схеме, изображённой на рис. 3 а.
3.3 Произвести измерение падения
напряжения, сняв показания со шкалы
прибора
.
3.4 Рассчитать действительное значение абсолютной погрешности согласования:
.
3.5 Внести поправку в результат измерения падения напряжения:
.
3.6 Рассчитать пределы допускаемой абсолютной погреш-ности измерения падения напряжения, обусловленной классом точности:
,
где
–
пределы допускаемой приведённой
погрешности прибора (класса точности);
Uк
– предел
измерения.
3.7 Записать результат измерения в виде интервала, в котором находиться истинное значение падения напряжения:
и в условном
виде
.
3.9 Рассчитать пределы допускаемой относительной погрешности измерения по формуле
и сравнить их с пределом допускаемой приведенной погрешности прибора.
4 Косвенное измерение силы электрического тока в цепи
Задача состоит в измерении силы общего тока, потребляемого электрической цепью, содержащей две параллельных ветви (рис. 4 б). Предполагается, что значение общего тока Ix, потребляемого от источника э.д.с., превышает наибольший предел измерения имеющегося миллиамперметра. Значение тока Ix вычисляется как результат косвенного измерения по результатам прямых измерений токов I1 и I2, протекающих в ветвях цепи:
Ix= I1 + I2.
Измерение токов I1 и I2 осуществляется одним и тем же миллиамперметром, поочередно подключаемым то в одну ветвь, то в другую.
Схема соединений экспериментальной установки приведена на рис. 4 а, а эквивалентная электрическая схема на рис. 4 б.
4.1 По заданному преподавателем приближённому значению э.д.с. источника Е и номинальным значениям сопротивлений электрической цепи R1 и R2 рассчитать ожидаемые значения токов I1 и I2, выбрать предел (или пределы) измерения миллиамперметра и определить его внутреннее сопротивление RА (или RА1 и RА2).
4.2 Собрать установку по схеме, изображённой на рис.4 а.
4.3 Произвести измерения токов I1 и I2, поочерёдно подключая миллиамперметр то последовательно с сопротивлением R1, то – с R2.
4.4 Рассчитать действительные значения абсолютных погрешностей от несогласования:
,
4.5 Внести поправки в результаты измерений токов:
,
.
4.6 Рассчитать результат косвенного измерения силы тока Ix:
.
4.7 Определить пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерения токов I1 и I2, обусловленных классом точности миллиамперметра:
и
В частном случае ΔI1= ΔI2, если используется один предел измерения.
4.8 Рассчитать пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения суммарного тока Ix по следующей формуле:
.
4.9 Записать результат измерения в виде интервала, в котором находится истинное значение силы тока Ix:
.
и в виде:
.