Измерение сопротивлений потребителей электрической энергии лабораторная работа

Измерение сопротивлений (лабораторные работы)

Лабораторная работа 4

«Измерение сопротивления косвенным методом»
Цель работы: Освоить методику измерения средних сопротивлений методом амперметра и вольтметра.
Содержание: В предлагаемых схемах поочередно измерить сопротивления R 1 , R 2 , R 3 .
Краткая теория и расчетные формулы.
При измерении сопротивления косвенным методом применяют две схемы включения амперметра и вольтметра.
Рис.1 Ra = 1,3 Oм; Rv = 1 MOм
В схеме, изображенный на рис.1, показания вольтметра Uv равны сумме напряжений на сопротивлении Rx и на амперметре Uа . В этом случае измеряемое сопротивление:
т.е. появляется погрешность измерения, равная Ra (внутреннему сопротивлению амперметра). Поэтому эту схему применяют для измерения сопротивлений, больших по сравнению с сопротивлением амперметра (в 100 раз и больше), что позволяет пренебречь сопротивлением Ra, т.е. считать что:
Rx = Ua / Ia
Рис.2
При использовании второй схемы (рис.2) показание амперметра Ia равно сумме токов в сопротивлении Rx и вольтметре Iv, следовательно измеряемое сопротивление:
Эту схему применяют для измерения сопротивлений, меньших по сравнению с сопротивлением вольтметра (в 100 раз и меньше). В этом случае током через вольтметр можно пренебречь, т.е. считать:

Но при точных измерениях пользуются полными формулами, в зависимости от применяемой схемы.
Необходимые приборы:
1.Амперметр.
2.Вольтметр.
3.Магазин образцовых сопротивлений.
План работы:
1.Собрать схему (рис.1), проверить сопротивление резистора для данной работы. (114 Ом)
2.Поочередно на магазине сопротивлений выставить Rд = R1, R2, R3.
3.Произвести замеры и занести их в таблицу.
4.Аналогично провести замеры по схеме рис.2.
5.Расчитать Rx, пользуясь полными и сокращенными формулами. Результаты занести в таблицу.
6.Найти для всех случаев абсолютную и относительную погрешность, считая
Rд – (на магазине сопротивлений) – действительным значением.
Rизм – (по формулам) – измеренным значением.
ΔR = Rизм – Rд;
γ = (ΔR / Rд )* 100%
7.Результаты вычислений занести в таблицу.

№ п\п Rд (Ом) Замеры Сокращенные формулы Полные формулы
I(A) U(B) Rx (Oм) ΔR (Ом) γ (%) Rx (Oм) ΔR (Ом) γ (%)
1 114
2 114

8.Сделать письменные выводы по лабораторной работе.
Контрольные вопросы:
1). Методы измерения сопротивления?
2). К каким методам относится данная лабораторная работа?
3) От чего зависит последовательность включения Амперметра и Вольтметра при измерении сопротивления?

Лабораторная работа 5

«Измерение сопротивления»
Цель работы: освоить методику измерения сопротивления электрическим мостом.
Содержание: На предлагаемом приборе поочередно измерить сопротивления R 1 , R 2 , R 3 .
Краткая теория и расчетные формулы.
Принципиальная схема одинарного моста имеет следующий вид:
Магазины резисторов R 1 , R 2 , R 4 и измеряемый резистор R x =R 3 образуют плечи моста – четырехугольный электрический контур АБВГ , в диагональ АБ которого включен источник питания, а в другую диагональ БГ — нулевой указатель (гальванометр) при данном измеряемом сопротивлении Rx можно подобрать сопротивления остальных плеч так, что тока в гальванометре не будет (Iг=0). Это произойдет только в том случае, если потенциалы точек Б и Г будут равны.

I 1 R 1 = I 3 Rx (1)
φ Б = φ Г и следовательно I 2 R 2 = I 4 R 4 (2)

Кроме того, т.к. Iг = 0 , то I 1 =I 2 и I 3 =I 4
Используя указанные соотношения токов и разделив 1 на 2 получим:

R 1 \R 2 = Rx\R 4 или R 1 R 4 = R 2 Rx — условие равновесия моста.

Откуда измеряемое сопротивление Rx = R 4 * (R 1 \R 2 ) , где соотношение (R 1 \R 2 ) = M – называется масштабом моста, R 1 \R 2 – плечами отношений, R 4 — плечо сравнения.

Необходимые приборы:
1. Мост;
2. Магазин образцовых сопротивлений.
План работы:
1. Изучить описание прибора.
2. Подключить образцовый магазин сопротивлений и поочередно выставлять:

R ∂ = R 2 = 500 Oм

R ∂ = R 3 = 5000 Oм

3. Перед каждым замером выставить рекомендуемый режим работы моста исходя из таблицы, данной в описании прибора.
4. Произвести измерения, сначала нажав кнопку «грубо» , а затем «точно».
5. Результат измерений занести в таблицу.
6. Вычислить погрешности ∆ R = Rx — R ∂ γ = ( ∆ R\ R ∂ ) * 100% и результаты занести в таблицу.

Источник

Лабораторная работа 1 Определение электрического сопротивления Протокол измерений. Параметры приборов

1 1 Лабораторная работа 1 Определение электрического сопротивления Протокол измерений Студент группы 5419 Преподаватель Цветков П.И. Коваленко И.И. Параметры приборов Прибор Тип Предел измерений Цена деления Класс точности Систематическая погрешность Вольтметр М93 1,5 В 0,05 В 1,5 0,02 В Миллиамперметр М ма 5 ма 1,5 4 ма Линейка 50 см 1 мм — 2 мм Электрические сопротивления приборов: V = 2500 Ом, A = 0,2 Ом Результаты измерений Схема А Схема В U, В 0,68 0,74 0,81 0,90 1,03 1,11 1,24 1,30 1,40 1,50 I, ма U, В 0,67 0,73 0,79 0,88 1,00 1,12 1,21 1,28 1,35 1,48 I, ма l = 0,93 м, d = 0,36 мм. Дата Подпись студента Подпись преподавателя

2 2 ГУАП КАФЕДРА 3 ОТЧЕТ ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ должность, уч. степень, звание подпись, дата инициалы, фамилия ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ по курсу: ОБЩАЯ ФИЗИКА РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ(А) СТУДЕНТ(КА) ГР. подпись, дата инициалы, фамилия Санкт-Петербург 2015

3 3 Приложение 3. Образец оформления отчета 1. Цель работы: ознакомление с методикой обработки результатов измерений; определение электрического сопротивления провода; экспериментальная проверка закона Ома; определение удельного сопротивления нихрома; авнение двух электрических схем. 2. Описание лабораторной установки. При помощи миллиамперметра, обозначенного символом A, измеряется сила тока в нихромовом проводе. При помощи вольтметра, обозначенного символом V, падение напряжения на этом проводе. Измерительные приборы можно включить в схему двумя способами, как это показано на двух рисунках. Измеряемое лабораторной работе сопротивление указано на рисунках. Переменный резистор на схемах используется для регулировки силы тока. A А V Рисунок 1. Схема A V Рисунок 2. Схема B Параметры установки. Таблица 1. Прибор Тип Цена Класс Предел Систематическая Внутреннее деления точности измерений погрешность сопротивление Вольтметр М93 0,05 В 1,5 1,5 В 0,02 В 2500 Ом Миллиамперметр М93 5 ма 1,5 250 ма 0,004 А 0,2 Ом Линейка — 1 мм — 50 см 0,002 м —

4 3.Рабочие формулы Вычисление электрического сопротивления: 4 Закон Ома U =, I (1) для схемы А U = A, I (2) I 1 для схемы В =. (3) U V В этих формулах электрическое сопротивление проводника, U падение напряжения на проводнике, I сила тока в проводнике, A сопротивление амперметра, V сопротивление вольтметра. i =, (4) n где еднее значение сопротивления, n число измерений. cpπ D ρ =, (5) 4l где ρ удельное сопротивление металла, l длина провода, D диаметр провода. 4. Результаты измерений и вычислений 2 1 Таблица 2.А U, В 0,68 0,74 0,81 0,90 1,03 1,11 1,24 1,30 1,40 1,50 I, А 0,066 0,071 0,078 0,089 0,101 0,110 0,119 0,129 0,137 0,150 U/I, Ом 10,30 10,42 10,38 10,11 10,20 10,09 10,42 10,08 10,22 10,00, Ом 10,1 10,2 10,2 9,9 10,0 9,9 10,2 9,9 10,0 9,8 θ, Ом 0,9 0,9 0,8 0,7 0,6 0,6 0,5 0,5 0,5 0,4 Таблица 2.В U, В 0,67 0,73 0,79 0,88 1,00 1,12 1,21 1,28 1,35 1,48 I, А 0,066 0,071 0,078 0,089 0,101 0,110 0,119 0,129 0,137 0,150 U/I, Ом 10,15 10,29 10,13 9,89 9,90 10,18 10,17 9,92 9,86 9,87, Ом 10,2 10,3 10,1 9, 9 9,9 10,2 10,2 9,9 9,9 9,9 θ, Ом 0,9 0,9 0,8 0,7 0,6 0,6 0,5 0,5 0,5 0,4 = 10,0 Ом; ρ = 1, Ом м

5 5. Примеры вычислений. U 0,67 По формуле (1) = = = 10,15 10, 2(Ом). I 0,066 5 По формуле (2) По формуле (3) По формуле (4) U 0,68 = A = 0,2 = 10,1(Ом). I 0, I 1 0,066 1 =. = U = V 0, ( ) 1 1 = 0,0985 0,0004 = = 10,2(Ом). 0,0985 0, ,1 + 10, , 2 + 9,9 + 10,0 + 9,9 + 10, 2 + 9,9 + 10,0 + 9,8 = ,2 + 10,3 + 10,1 + 9,9 + 9,9 + 10,2 + 10,2 + 9,9 + 9,9 + 9,9 + = 10,035 10,0 (Ом). 20 По формуле (5) ( ) ,0 3,14 0,36 10 cpπ D 6 ρ = = = 1,10 10 Ом м. 4l 4 0,93 6. Вычисление погрешностей Систематические погрешности ImKI 0,25 1, θi = = = 3, ,004(А) UmKU 1,5 1, θu = = = 0,0225 0,02(В) θ l = 2 10 м θ D 5 = 0,5 10 м Вывод формулы для систематической погрешности косвенного измерения электрического сопротивления. U θu θi = ( U, I ) = ; θ = +. I U I

6 Вычисления по выведенной формуле: θ θu θi 0,02 0,004 = + = 10,1 10,1 ( 0,029 0,061) 0,9(Ом), U1 I + = + = 1 0,68 0,066 θu θi 0,02 0,004 θ = ( ) = 9,8 9,8 0,014 0,027 0, 4(Ом). U10 I + = + = 10 1,48 0,15 В качестве систематической погрешности итогового результата берем значение, полученное при самом большом токе θ = 0, 4 Ом Вывод формулы для систематической погрешности удельного сопротивления металла. 2 cp D D ρ π ; ρ ρ( cp,, D); θ θ θ θ ρ ρ l = = l = l l D Вычисления по выведенной формуле: θ θ θd 6 0, 4 0,002 0,01 10 l θρ = ρ = 1, = l D 10,0 0,93 0,36 10 ( ) ( ) = 1, ,04 + 0, ,027 = 1, ,067 = 0,08 10 Ом м 6.2. Случайные погрешности Средняя квадратичная погрешность отдельного измерения S S = ( 1 ) + ( 2 ) ( N ) N 1 ( 1 ) + ( 2 ) ( 11 ) ( 20 ) = = 19 ( 10,1 10,0) + ( 10,2 10,0 ) ( 10, 2 10,0 ) ( 9,9 10,0) = = 19 = 0,01+ 0,04 + 0,04 + 0, ,01+ 0,04 + 0, ,04 + 0,04 + 0, ,01+ 0,01+ 0,01+ 0,04 + 0,04 + 0,01+ 0,01+ 0,01. = , , ,09 1 0,10 + 0, ,09 0, 47 = = = = 0,16 Ом ; cp ( )

7 Среднее квадратичное отклонение S ( 1 ) + ( 2 ) ( ) N S = = ( N 1) N N. 0,16 S = = 0,035 0,04 ( Ом ). 20 В этой работе проводится измерение неслучайных по своей природе физических величин: электрического сопротивления провода и удельного сопротивления нихрома ρ, поэтому, случайные погрешности определяются только влиянием приборных ошибок на измеряемые величины. В этом случае должны выполняться неравенства: S θ ; S 8 8 7. Выводы. 1. Ознакомился с методикой обработки результатов косвенных измерений. 2. Электрическое сопротивление провода = 10,0±0,4 Ом c вероятностью P=95%. 3. Удельное сопротивление нихрома ρ = (1,10±0,08) 10 6 Ом м с вероятностью P=95%. Экспериментально определенное значение ρ в пределах погрешности совпадает с табличным значением нихрома ρ таб = 1, Ом м. 4. Из проведенных опытов видно, что каждое сопротивление в табл.2.а,b отличаются от меньше, чем на систематическую погрешность θ. Это обозначает, что электрическое сопротивление не зависит от протекающего тока и от падения напряжения на нем, т.е. справедлив закон Ома. 5. Учет сопротивления амперметра приводит к поправке 0,2 Ом, учет сопротивления вольтметра приводит к поправке 0,02 Ом. Поскольку результат приходится округлять до десятых долей Ома, поправку на сопротивление вольтметра по формуле (3.3) можно не делать. Значит, для схемы В электрическое сопротивление можно вычислять по закону Ома без поправок.

Источник

Лабораторная работа №12 по дисциплине: « Электротехника и электроника» ТЕМА: «Измерение сопротивления различными методами»

лабораторной работы по теме «Измерение сопротивления различными методами»

для студентов специальности:

230205 Эксплуатация транспортного электрооборудования и автоматики

(по видам транспорта, за исключением водного)

Просмотр содержимого документа
«Лабораторная работа №12 по дисциплине: « Электротехника и электроника» ТЕМА: «Измерение сопротивления различными методами»»

ОБОУ СПО «Курский электромеханический техникум»

Лабораторная работа №12

по дисциплине: « Электротехника и электроника»

ТЕМА: «Измерение сопротивления различными методами».

для студентов специальности:

190625 Эксплуатация транспортного электрооборудования и автоматики

Составила: преподаватель ОБПОУ «КЭМТ»

Лабораторная работа №12

ТЕМА: «Измерение сопротивления различными методами»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ Ознакомление с некоторыми методами измерения активного сопротивления и приборами, служащими для этой цели; приобретение практических навыков измерения сопротивлений; проверка правил последовательного и параллельного соединения сопротивлений.

Источник электроэнергии постоянного тока-1шт;

Магазины сопротивлений (резисторов)- 2шт.

12.2.1 Измерение сопротивления методом вольтметра-амперметра

Метод основан на том, что вольтметром измеряется падение напряжения U

на концах измеряемого сопротивления RX и амперметром сила тока I в нем.

Значение RX определяется по закону Ома для участка цепи. Для измерения

сопротивления собирается одна из двух схем (рис. 12.1).

1. Определить цену деления приборов, исходя из установленных пределов измерения.

2. Собрать схему на рис 12.1а, произвести измерение I3. Схему включать только после проверки преподавателем

3. В схеме 12.1а амперметр А измеряет ток, текущий через исследуемое сопротивление, так что показание амперметра, которое обозначим через IX , дает ток в измеряемом сопротивлении RX. Но вольтметр V измеряет падение напряжения на участке цепи куда уходит не только измеряемое сопротивление RX , но и сопротивление амперметра RA. Поэтому показание вольтметра U не равно UX и выражение IX U не равно RX , а суммарному сопротивлению RX + RA . Значение же RX равно, очевидно,

RX = , (12.1)

только в том случае, когда RX RA , можно считать, что RX=

В схеме (12.1 б) вольтметр измеряет падение напряжения на концах

измеряемого сопротивления RX , так что UX =U , но амперметр А измеряет не

тока в ветви, содержащей вольтметр. Таким образом, показание амперметра,

Отсюда IX = IAIV . Так как IV = , то для вычисления RX получается

RX = , (12.2)

Отсюда видно, что X R только тогда равно частному от деления показаний вольтметра на показания амперметра, когда R V достаточно велико по

сравнению RX . Сопротивление приборов R V и RА часто указывается на приборе.

12.2.2 Измерение сопротивления с помощью моста постоянного тока

Классическим методом измерения активного сопротивления является метод моста постоянного тока, простейшая схема которого приведена на рис. 12.2, которая состоит из источника питания, чувствительного прибора (гальванометра Г) и четырех резисторов, включаемых в плечи моста: с неизвестным сопротивлением Rx (R4) и известными сопротивлениями R1, R2, R3, которые могут при измерениях изменяться. Прибор включают в одну из диагоналей моста (измерительную), а источник питания — в другую (питающую).

12. 3 Вопросы для самопроверки

1. Сформулируйте закон Ома для участка цепи и определите, что такое

2. Какие методы применяются для измерения сопротивления?

3. В чем состоит принцип моста постоянного тока?

4. Как вычислить погрешность общего сопротивления при последовательном и параллельном соединении проводников?

Источник

Лабораторная работа по электротехнике №7

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8. -4ч
Измерение методов измерения тока, напряжения, мощности и сопротивления с помощью электроизмерительных приборов.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Изучение принципов и способов измерения малых, средних и больших электрических сопротивлений.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ

В повседневной производственной практике часто приходится измерять сопротивления отдельных элементов электрической цепи, сопротивления заземления, сопротивления изоляции электрических установок, машин и аппаратов.

С точки зрения методики все электрические сопротивления делятся на три группы:

а) малые сопротивления (г

б) средние сопротивления (1 5 Ом);

в) большие сопротивления (1 > 10 5 Ом).

Малыми электрическими сопротивлениями обладают, например, обмотки якорей электрических машин постоянного тока, последовательные обмотки электроизмерительных приборов, шунты и т.д.

Средними и большими электрическими сопротивлениями обладают параллельные обмотки возбуждения электрических машин постоянного тока, параллельные обмотки электроизмерительных приборов и т.д.

Существуют различные методы измерения электрических сопротивлений. В данной работе предлагается произвести измерения электрических сопротивлений различными способами:

одинарным мостом постоянного тока;

на постоянном токе — методом амперметра и вольтметра.

Измерение электрических сопротивлений омметром

Для прямого измерения сопротивления применяют омметры — магнитоэлектрические приборы, шкалы которых проградуированы в единицах сопротивления. Омметр состоит из источника питания постоянного тока (батареи), регулировочного резистора Я рег и миллиамперметра (рис. 8 . 1 ).

Прибор работает по принципу измерения тока при постоянной ЭДС. Перед измерением зажимы R X замыкаются накоротко, и регулировочным резистором R pez выставляется ноль на шкале прибора. Затем подключается измеряемое сопротивление и снимается отсчет. Омметрыимеют большую погрешность (класс точности 2,5) и неравномерную (обратную) шкалу.

Более точными способами измерения сопротивлений является мостовая схема измерения сопротивлений и метод амперметра и вольтметра.

Измерение электрических сопротивлений одинарным
измерительным мостом

Наиболее точным методом измерения сопротивлений является измерение с помощью равновесного моста. Мост постоянного тока в простейшем случае состоит из четырех резисторов R 1 , R 2 , R 3 и R 4 , образующих две параллельные ветви, подключенные к источнику питания. Принципиальная электрическая схема одинарного измерительного моста показана на рис. 8 . 2 .

В замкнутом четырехугольнике, образованном резисторами, различают плечи моста (сами резисторы) и диагонали, в которые включены индикатор нуля и источник питания.

Путем подбора сопротивлений в плечах моста можно обеспечить равновесие моста, т.е. такое распределение потенциалов, чтобы ток в диагонали моста, где включен индикатор нуля отсутствовал. В этом случае потенциалы точек В и D будут одинаковыми, поэтому

U AB = U AD, или R 1^1 = R 3-/3,

Разделив одно равенство на другое, получим:

Так как при равновесии моста ток через гальванометр не проходит, то 1 j = I 2 и I 3 = I 4 (согласно первому закону Кирхгофа для узлов В и D ). Тогда предыдущее уравнение принимает следующий вид:

Это уравнение и определяет равновесие одинарного моста. Мосты, в которых выполняется это условие, называются уравновешенными .

Если одно из сопротивлений плеч неизвестно, например R j , то, уравновесив мост, можно найти это сопротивление из общего условия равновесия моста

На этом принципе основано измерение сопротивлений одинарным мостом постоянного тока. Практически уравновешивание моста достигается изменением величины сопротивления R 3 и изменением отношения плеч R 2 / R 4 .

Измерение электрических сопротивлений на постоянном токе методом амперметра и вольтметра.

Метод амперметра и вольтметра основан на применении закона Ома к участку цепи

Измерив ток h -, проходящий через сопротивление, и напряжение U X на нем, можно определить значение сопротивления r X . Измерение сопротивления можно производить по двум схемам, изображенным на рисунках 8.3 и 8.4.

Рассмотрим каждую схему в отдельности. При измерении сопротивления по схеме (рис. 8.3) амперметр показывает правильное значение проходящего по сопротивлению тока, а вольтметр показывает сумму падений напряжений на измеряемом сопротивлении UX и падение напряжение U A на амперметре, т.е.

Поэтому измеренное значение сопротивления будет равно

где U — показания вольтметра; I x — показания амперметра; r A — сопротивление амперметра.

Таким образом, первой схемой (рис. 8.3) целесообразно пользоваться тогда, когда измеряемое сопротивление r X много больше сопротивления амперметра r A : r X >> r A .

При измерении сопротивления по схеме (рис. 8.4) вольтметр покажет падение напряжения на измеряемом сопротивлении r X , а амперметр — сумму токов, проходящих через измеряемое сопротивление и вольтметр, т.е.

Искомое сопротивление равно

где U X — напряжение на вольтметре; I A — показание амперметра; r B — сопротивление вольтметра.

Вторую схему (рис. 8.4) следует применять когда измеряемое сопротивление rX мало по сравнению с сопротивлением вольтметра

Гв : Гх Если неизвестны сопротивления амперметра и вольтметра r A и r B или не требуется особой точности в измерении сопротивлений, то сопротивления можно подсчитать по приближенной формуле ( 8 . 11 ) независимо от того, как включены приборы

где U — показание вольтметра; I — показания амперметра.

Относительная погрешность измерений определяется так:

где r х — сопротивление измеренное методом моста;

r X — сопротивление, измеренное методом амперметра и вольтметра.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ

В работе необходимо провести измерения сопротивлений омметром, одинарным мостом постоянного тока и методом амперметра и вольтметра. Сравнить точность измерений этих методов для малых, средних и больших сопротивлений.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Изучить теоретическую часть, подготовить отчет и получить допуск к выполнению лабораторной работы.

Ознакомиться с оборудованием и измерительными приборами.

Записать в таблицу 8.1 технические данные измерительных приборов, используемых при выполнении работы.

Сведения об измерительных приборах

Система измерительного механизма (наименование и обозначение)

Источник

Поделиться с друзьями
Моя стройка
Adblock
detector