Лабораторная работа. Измерение электрического сопротивления (метод сравнения).

 

2.1 Цель работы: изучить мостовые методы измерения электрического сопротивления и оценить погрешность измерений; методы непосредственной оценки при помощи цифровых приборов.

 

2.2 Перечень оборудования. В работе используются следующие средства измерении:

- мост одинарно-двойной;

- магазин сопротивлений;

- образцовые катушки и сопротивления;

- источник постоянного напряжения;

- гальвано-мост с блоком управления.

 

2.3 Задания: Изучить самостоятельно в литературе следующие разделы:

- Мостовые методы измерения.

- Одинарные и двойные мосты постоянного тока.

- Критические режимы работы гальванометра.

(1, Гл.3, с.60 § 11.3).

 

Необходимо произвести измерение неизвестного сопротивления (три значения) одинарным мостом и одно значение двойным мостом.

 

 

а) одинарный б) двойной

Рисунок 2.2 – Схемы измерительных мостов

 

Произвести обработку результатов, найти погрешности результатов измерений, составить отчет.

2.4 Порядок выполнения работы

 

2.4.1 Мостовые методы измерения (мост Р3009)

 

Схемы измерений представлены на стенде. Мост работает при включении тумблера «Сеть 220» на источнике питания. В режиме одинарного моста (МО-2) измеряем сопротивления, заданные преподавателем.

После подключения R_x необходимо параметры моста привести в соответствие с измеряемой величиной. Для этого, пользуясь приведенной на стенде таблицей, установить необходимое сопротивление в плечах отношения М1 и М2, предварительное сопротивление в плече сравнения R. Балансировка моста осуществляется кнопками БУГ (они подсоединены к гальванометру и к мосту). Необходимо точно обеспечить нулевое показание гальванометра путем регулировки декадных сопротивлений R. Кнопки «Грубо» и «Точно» задают чувствительность гальванометра, кнопка «Успокоение» служит для быстрого успокоения стрелки гальванометра при разбалансировке схемы. Первоначально при большой разбалансировке следует пользоваться кнопкой «Грубо». Балансировку моста начинать плавной регулировкой R, начиная со второй старшей декады. После того, как будет обеспечено нулевое показание гальванометра, перейти к более точной балансировке моста при нажатой кнопке «Точно» БУГа.

Результат балансировки (результат измерения) определяется по показаниям установленных декад сопротивления R. Тогда искомое сопротивление находится по формуле:

(1)

 

где R – декадный магазин сопротивление.

Для установки предварительного значения сопротивления служит таблица значений М1, М2 и R. Это позволяет осуществить предварительную установку измеряемого сопротивления. Например, если установим , то при М1=1 и М2=10 получим

 

 

при М1=1 и М2=1- =1кОм.

Можно сделать весьма просто. Пусть измеряемое сопротивления 5 кОм. Воспользуемся уравнением (2). Установим М1=М2=1. Тогда при идеальном балансе получим

 

т.е. задействованы все четыре старшие декады R до запятой. Остальные декады (после запятой) позволяют определить значение R_x с более высокой точностью.

Результаты измерения занести в таблицу 2.1.

Погрешность ∆R_x необходимо определять как отклонение от номинального значения, и по ее величине сделать вывод о соответствии классу точности магазина сопротивлений в данных точках.

 

Таблица 2.1 – Результаты измерения при помощи моста Р3009

Заданное сопротивление	Режим моста	Установленные параметры	Результат	Полученная погрешность измерения , Ом
		M1	M2	R, Ом	Rx Ом

 

 

По схеме двойного моста измеряется одно малое сопротивление R_x = 5…10 Ом, набранное на магазине сопротивлений Р33.

Переключатель рода работы необходимо поставить в положение МД-2 и собрать схему. Образцовое сопротивление R₀ выполнено по четырехзажимной схеме соединения. Провод, соединяющий R_x и R₀ должен иметь большое сечение с целью уменьшения погрешности измерения. Питание схемы осуществляется от клемм +5В.

 

Результат измерения находим по формуле:

(2)

 

где R₀ – образцовой сопротивление;

R - декадный магазин сопротивление.

Результат измерения заносится в таблицу 2.1.

 

2.4.2 Измерение сопротивлений цифровым омметром Щ 4300

В приборе осуществляется преобразование измеряемых величин в пропорциональное им напряжение постоянного тока. Это напряжение измеряется по методу двухконтактного интегрирования.

Для измерения сопротивления необходимо, нажав кнопку «Сеть», установить кнопку в отжатое состояние, нажать требуемую кнопку переключателя измеряемой величины, нажать кнопку диапазона измерений, соответствующего ожидаемому диапазону измеряемой величины, подключить измеряемый объект ко входу прибора с помощью соединительных проводов к гнездам «*» и «R»/

Объектом измерения служат сопротивления, взятые из пункта 2.4.1.

По результатам измерений необходимо определить погрешность омметра, сделать вывод о соответствии данного средства измерения своему классу точности. В исследуемых точках класс точности равен 0.5/0.3 во всех диапазонах, а в диапазоне до 200 Ом – 1.0/0.5.

 

2.5 Вопросы для подготовки

2.5.1 Какие методы измерения использованы в одинарно-двойном мосте?

2.5.2 Вывести уравнения баланса моста.

2.5.3 Чем определяются погрешности измерения сопротивления

одинарным мостом?

2.5.4 Чем определяются погрешности измерения сопротивления двойным мостом?

2.5.5 Почему при измерении малых сопротивлений следует пользоваться двойным мостом? Что будет, если измерение проводить одинарным мостом?

2.5.6 Как обозначаются классы точности измерительных катушек магазинов сопротивлений, мостов? Какую погрешность они определяют?