Электричество и магнетизм
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
ью цифровых приборов являются индикаторные неоновые лампы. Внутри каждой лампы имеется десять электродов из тонкой проволоки, выполненных в виде цифр и один общий электрод. В зависимости от величины исследуемого сигнала, напряжение подается на один из цифровых электродов, что вызывает свечение неона вблизи него.
На панели прибора расположено несколько таких ламп по числу значащих цифр измеряемой величины.
По роду измеряемого тока различают: приборы постоянного тока, переменного и обоих родов. Род тока также указывается с помощью условных обозначений на лицевой стороне прибора.
По степени точности измерения принято деление на восемь классов. Класс точности ? = ?пр•100% , где ?пр - приведённая погрешность измерения. Приведенной погрешностью ?пр называется отношение абсолютной погрешности ?? к предельному значению измеряемой величины ? m, т.е. к наибольшему её значению, которое может быть измерено прибором.
?пр= ??/ ? m (9)
Класс точности обозначается на лицевой стороне прибора числами:
0,05; 0.1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Эти числа указывают величину возможной относительной ошибки в процентах при отклонении стрелки прибора на всю шкалу. Абсолютная погрешность ?? определяется из соотношения (9):
??=?п ? m (10)
По степени защищённости от внешних полей приборы подразделяются на три категории, которые обозначаются римской цифрой или другим знаком на лицевой стороне прибора.
Расширение пределов измерения физической величины прибором
Важной характеристикой электроизмерительного прибора является его внутреннее сопротивление Кдр , которое обычно приводится на лицевой стороне прибора.
Цена деления определяет значение измеряемой прибором физической величины, которое вызывает отклонение стрелки прибора на одно деление шкалы.
Амперметр включается в цепь последовательно, а для расширения предела измерений амперметра в n раз к нему параллельно присоединяют
проводник, называемый шунтом.
Сопротивление шунта Rш можно рассчитать по формуле
,
где RA. - внутреннее сопротивление амперметра, a n - число, показывающее, во сколько раз возрастает предел измерения и, следовательно, цена деления прибора.
Вольтметр включается в цепь параллельно, а для увеличения предела измерений вольтметра в n раз последовательно с измерительной системой прибора включается добавочное сопротивление Rд.
Добавочное сопротивление определяется по формуле:
Rд=RB(n-1),
где RВ - внутреннее сопротивление вольтметра.
Очень часто приборы, используемые в лабораторном практикуме, снабжаются набором шунтов и добавочных сопротивлений, вмонтированных в корпус прибора, которые можно легко менять в процессе работы, производя переключения на самом приборе. Многопредельный прибор такого типа заменяет несколько однотипных приборов с различными интервалами измерения. Для определения цены деления нужно выбранный с помощью переключателя предел измерения прибора ?m разделить на число делений шкалы прибора No. Каждому пределу измерения соответствует своя цена деления.
Для определения измеряемой величины ? нужно отсчет N , взятый по шкале прибора, умножить на цену деления. Таким образом,
С изменением предела прибора меняется и величина абсолютной погрешности, допускаемой при измерениях этим прибором.
Проведение эксперимента
- Изучите электроизмерительные приборы, используемые в работе, и запишите их паспортные данные.
- Соберите цепь по схеме рис. I и найдите сопротивление Rx каждого из двух предложенных вам резисторов.
- Определите значение измеряемого сопротивления Rx по формуле (2).
- Рассчитайте абсолютные ?Rx и систематические относительные погрешности ? по формулам (3) и (4).
- Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:
№I, AU, BRx, ОмRx, Ом? Rx, Ом??R, Ом?
- Соберите цепь по схеме рис. 2 и найдите сопротивление Rx каждого из двух предложенных вам резисторов.
- Определите значение измеряемого сопротивления Rx по формуле (6).
- Рассчитайте абсолютные ?Rx и систематические относительные погрешности ? по формулам (7) и (8).
- Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:
№I, AU, BRx, ОмRx, Ом? Rx, Ом??R, Ом?
- Выберите, какая из схем даёт минимальную систематическую погрешность измерения ? для каждого из данных сопротивлений
- По классу точности вольтметра и амперметра вычислите абсолютную ?R и относительную ? ошибки, обусловленные неточностями измерительных приборов, используемых в работе. Относительная погрешность
, (11)
где ? U и ?I - абсолютные погрешности, вычисленные по формуле (10), а U и I - измеренные значения напряжения и тока. Из формулы (11) найдите абсолютную ошибку ? R = ?•Rx
- Запишите окончательное значение сопротивления резисторов в виде:
R= Rx?R.
Контрольные вопросы
- Как классифицируются электроизмерительные приборы по назначению и принципу действия?
- Каков принцип работы приборов магнитоэлектрической, электромагнитной системы и цифровых приборов?
- Расшифруйте условные обозначения, наносимые на приборы.
- Как рассчитать по классу точности прибора абсолютную и относительную погрешности измерений?
- Как определить цену деления шкалы прибора?
- Правила расчета шунтов и добавочных сопротивлений.
- Расскажите о методе измерения сопротивления резисторов