Изучение электроизмерительных приборов

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

1. Изучить основные электроизмерительные приборы, определить их основные характеристики, освоить методику измерения с помощью этих приборов.

2. Используя амперметр и вольтметр, определить величину неизвестного сопротивления.

 

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Электроизмерительные приборы широко применяются при различных измерениях в электрических цепях. Приборы различаются по назначению: амперметры, вольтметры, ваттметры и др. Мы рассмотрим лишь аналоговые (стрелочные) вольтметры и амперметры.

Амперметр служит для измерения силы тока и включается в цепь по­следовательно. Вольтметр предназначен для измерения напряжения на участ­ке цепи и включается параллельно этому участку.

При включении приборы не должны вносить заметных изменений в цепь, чтобы не изменять токи и напряжения. Это значит, что амперметр должен обладать малым сопротивлением, а вольтметр большим по сравнению с сопротивлением цепи.

Основными характеристиками электроизмерительных приборов являются: система, класс точности, пределы измерения и цена деления, которые обычно обозначены на шкале условными знаками.

Электроизмерительный прибор состоит из подвижной и неподвижной частей. По величине перемещения подвижной части (рамки со стрелкой) судят о величине измеряемого тока или напряжения. Наиболее распространенными являются системы: магнитоэлектрическая (обозначение на шкале ) и электромагнитная ().

Работа приборов магнитоэлектрической системы основана на взаимо­действии поля постоянного магнита и подвижной катушки, по которой течет измеряемый ток. Достоинством приборов такого типа являются: высокая чув­ствительность и точность, равномерная шкала, малое потребление мощности, но применять их можно только в цепях постоянного тока.

В приборах электромагнитной системы измеряемый ток протекает по неподвижной катушке и создает магнитное поле, в которое втягивается ферромагнитный сердечник, намагниченный этим полем. Достоинства этого типа: простота и надежность, возможность измерения как постоянных, так и переменных токов. Недостатки — невысокая чувствительность, неравномерная шкала.

Рассмотрим некоторые характеристики электроизмерительных приборов.

Класс точности

Любой электроизмерительный прибор дает при измерении некоторую

погрешность. Пусть — истинное значение измеряемой величины, А –показание прибора. Тогда разность:

(1)

определяет абсолютную погрешность измерения прибора. Относительной погрешностью называется отношение:

(2)

Все электроизмерительные приборы снабжены указателем класса точности, обычно это жирные цифры на шкале прибора, разделенные запятой. Класс точности соответствует приведенной погрешности прибора (γ):

(3)

и определяет максимальную абсолютную погрешность прибора А, которая считается одинаковой для всех точек шкалы:

(4)

В приведенных формулах А_т — максимально возможное показание прибора.

Ясно, что при малом отклонении стрелки прибора точность измерения уменьшается. Для повышения точности рекомендуется проводить измерения таким образом, чтобы стрелка находилась во второй половине шкалы прибора.

Пример

Вольтметр со шкалой 200 В, класс точности 2,0, при измерении дает показание 80 В. Максимальная абсолютная погрешность прибора, связанная сего классом точности, в соответствии с формулой (4), равна:

Относительная погрешность (2) равна:

Результат измерения записывается так: