|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Основное условие баланса мостовой схемы и его применение для точного измерения сопротивлений резисторов
Широко применяемые в электроизмерительной практике мостовые схемы позволяют реализовать наиболее точный метод измерения электрических величин - метод сравнения, при котором неизвестная величина, например сопротивление, сравнивается с тремя известными. Приборы, используемые при измерении сопротивлений методом сравнения, называют мостами постоянного и переменного тока, в зависимости от характера напряжения питания. С помощью теоремы об эквивалентном генераторе [1] легко доказать, что при выполнении условия называемого условием баланса моста (рис. 1), то есть при равенстве произведений сопротивлений противоположных ветвей моста, ток I в диагональной ветви моста становится равным нулю, так как потенциалы узлов «a» и «b» в этом случае одинаковы, и тогда включение между этими узлами какого угодно сопротивления не изменит величин и распределения сил токов в ветвях. Именно на этом замечательном свойстве моста и основано его широкое применение для измерения электрических величин. В измерительных мостах обычно R2 =R3, сопротивление R1 представляет собой градуированное переменное сопротивление (магазин сопротивлений), а RX - неизвестное сопротивление. При измерениях, изменяя R1, добиваются баланса моста, что определяется по прибору РА, включенному между узлами «a» и «b». Тогда из условия баланса моста следует RX = R1. (2) Если выбрать R2 =10 R3 (или R2 = 0,1 R3), то RX = 0,1 R1 (или RX = 10 R1), что позволяет расширить пределы измерений при том же магазине сопротивлений. Для удобства индикации нулевого тока в диагонали «а-b» моста в качестве прибора «РА» желательно применять магнитоэлектрические микроамперметры с нулем посередине шкалы. 2.2. Измерение емкости конденсаторов. Принцип измерения емкости конденсатора с помощью мостовой схемы (рис. 2) ничем не отличается от предыдущего метода измерения сопротивления. Для получения конечного соотношения необходимо, как и раннее, использовать условие равновесия моста, при котором протекающие токи создают одинаковые потенциалы узлов «а» и «b». А это возможно в схеме моста рис. 2, когда первоначально заряженные до напряжения источника Е конденсаторы CX и C (ключ S в условиях заряда находится в положении 1) будут разряжаться на резисторы R1 и R2 с одинаковой постоянной времени τ =1/(R С) переходного процесса. При этом в положении 2 ключа S токи разряда i1 и i2 и потенциалы на конденсаторах будут представлены схемой рис. 3 и определяться соотношениями: Так как
откуда искомая величина CX определяется по формуле 2.3.Измерение индуктивностей катушек Для определения индуктивности катушки наиболее целесообразно использовать мост переменного тока (рис. 4) в котором для его уравновешивания в одно из оставшихся плеч необходимо включать также катушку индуктивности L или конденсатор (исходя из конкретных требований точности или экономичности). Аналогично вышеприведенным рассуждениям мост рис. 4 является уравновешенным (сбалансированным), если LX • R = L • R1, откуда
3. Порядок проведения работы
3.1. Ознакомиться с лабораторной установкой. 3.2. Уравновесив мост (рис. 1) с помощью регулировки сопротивления третьего плеча, которое выполнено в виде многодекадного магазина сопротивлений, определить величину сопротивлений некоторого количества резисторов, задаваемых преподавателем. Учитывая относительную точность мостового метода измерения, оценить погрешность градуированной величины резисторов. 3.3. Включить источник ЭДС Е в цепь моста (рис. 2) в режиме заряда конденсаторов, поставив переключатель S в положение 1. По прошествии одной минуты перевести переключатель S в положение 2 и, уравновесив мост с помощью переменного сопротивления плеча R1, определить по формуле (4) емкость конденсатора CX. Оценить погрешность градуированной величины измеряемых конденсаторов. 3.4. Уравновесив мост (рис. 4) с помощью переменного резистора R1, определить величину индуктивности измеряемой катушки индуктивности LX. Учитывая относительную точность мостового метода измерения, оценить погрешность градуированной величины катушки индуктивности. 3.5. Сделать выводы по проделанной работе.
Контрольные вопросы
1. Что такое мостовая схема и к какому виду электрической цепи она относится? Каким важным свойством она обладает, и каково значение этого свойства в измерительной технике? 2. Что вы понимаете под условием равновесия моста, и каким образом оно достигается? Как оно еще называется и почему? 3. Почему потенциалы узлов «а» и «b» в диагонали уравновешенного моста (рис. 1) одинаковы? Применяя известные вам из теории электрических цепей методы, докажите выполнение этого условия. 4. В чем заключается принцип измерения емкости конденсатора с помощью моста постоянного тока? 5. Выведите формулу для определения емкости конденсатора с помощью моста постоянного тока. 6. В чем заключается принцип измерения емкости с помощью моста переменного тока? 7. В чем заключается принцип измерения индуктивности катушек с помощью моста переменного тока? Какое условие при этом используется и каково конечное соотношение?
Библиографический список к работе
1. Электрические измерения / В. Н. Малиновский, Р. М. Демидова-Панферова, Ю. Н. Евланов и др. - М.: Энергоатомиздат, 1985. 2. Основы метрологии и электрические измерения. / Б. Я. Авдеев, Е. М. Антонюк, Е. М. Душин и др.. Под ред. Е. М. Душина. - Л.: Энергоатомиздат, 1987. 3. Бессонов Л. А Теоретические основы электротехники. - М.: Высш. шк., 1978,528с. 4. Касаткин А С., Немцов М. В. Электротехника. - М.: Высш. шк. 1999. 5. Агеев Н. Д. Общая электротехника. - К.: Изд-во КВТИУ, 1979.
Лабораторная работа № 4 Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.) |