Методичні вказівки щодо проведення лабораторної роботи "Вимір електричного опору методом вольтметра й амперметра"

 

Дисципліна: "Електрорадіовимірювання"

 

МЕТОДИЧНІ   ВКАЗІВКИ  ЩОДО  ПРОВЕДЕННЯ  ЛАБОРАТОРНОЇ  РОБОТИ

"Вимір електричного опору  методом вольтметра й амперметра"

 

Ціль  роботи: одержати практичні навички по виміру електричного опору  постійному струму за допомогою  методу вольтметра й амперметра.

 

Короткі теоретичні відомості

 

Вимір електричного опору амперметром і вольтметром заснований на використанні закону Ома. Опір резистора R_Х постійному струму вимірюють за допомогою схеми, що представлена на рисунку 1. Установивши реостатом R  зручні значення струму і напруги, обчислюють опір резистора:

 

,                                          (1)

 

де  I_V – сила струму, що протікає через  вольтметр;

R_V – внутрішній опір вольтметра.

 

 

 

Рисунок 1 – Схема виміру опору методом амперметра і вольтметра

 

При підрахунку шуканого електричного опору виникає похибка через те, що амперметр враховує не тільки струм, що проходить через резистор R_х, але і струм, що відгалужується у вольтметр.

Абсолютна методична похибка ΔR_X  визначається по різниці між загальним опором з'єднаних паралельно резистора R_X і вольтметра й обмірюваним опором R_X:

;                               (2)

 

відносна методична похибка знаходиться з формули:

 

.                                       (3)

 

Похибка виміру методом вольтметра й амперметра завжди більше суми похибок амперметра і вольтметра, що використовуються.

На основі методу вольтметра й амперметра розроблені прилади для виміру опорів - електромеханічні й електронні омметри.

Електронні омметри працюють на операційних підсилювачах (див. рисунок  2). На вході підсилювача включений зразковий резистор R_зр, а в коло зворотного зв'язку  - вимірюваний резистор R_X.

 

 

Рисунок   2 - Схема электронного омметра

 

Вихідна напруга U_вих операційного підсилювача в цій схемі залежить від відношення опорів:

 

.                                        (4)

 

Отже, шкалу вольтметра можна градуювати в одиницях опору. Для розширення меж виміру використовується набір зразкових резисторів.

 

Порядок виконання роботи

 

Зберіть у програмі Multisim схему виміру опору методом вольтметра й амперметра згідно рисунку 3.

 

 

Рисунок 3 – Схема виміру опору методом вольтметра й амперметра

 

Установіть ЕРС джерела живлення  Е = 12 В.

Задайте значення внутрішнього опору вольтметра R_V у межах 50…100 кОм.

Задайте значення внутрішнього опору амперметра R_A = 1 мОм.

Установіть значення опору резистора R_X в діапазоні 100…1000 Ом.

Включивши схему, зніміть покази амперметра і вольтметра. Результати вимірів занесіть у таблицю 1.

 

Таблиця 1 -  Результати вимірів і розрахунків

Заданий опір Rx, Ом	Виміри			Розрахунки
	UX , В	I,  мА	RV, кОм	RX, Ом	ΔRX, Ом	δ, %
348	12	35	80

 

Зробіть розрахунок  опору резистора R_X  по формулі (1).

Визначіть абсолютну методичну похибку ΔR_X  по формулі (2). 

Обчисліть відносну методичну похибку δ виміру по формулі (3). 

Результати обчислень метрологічних параметрів занесіть  у таблицю 1.

 

Зберіть у програмі Multisim схему електронного омметра згідно рисунку 4.

Установіть значення зразкового опору R_обр = 1 кОм.

Змінюючи опір резистора R_x, зніміть показання вольтметра постійного струму U. Результати вимірів занесіть у таблицю 2.

 

Рисунок 4 – Схема электронного омметра

 

Таблиця 2 – Побудова градуіровочної характеристики омметра

Опір резистора Rx	50	200	400	700	1000
Покази вольтметра U, В	0,6	2,4	4,8	8,4	11,95
Рівняння градуіровочної характеристики	y = Kx+Vo.off :               y = 83,647x - 0,9308

 

 За даними таблиці 2 побудуйте точковий  графік R_x = f(U). По графіку R_x = f(U) побудуйте градуіровочну характеристику омметра:

- клацніть правою клавішею миші на одній із точок графіка, побудованого за даними таблиці 2;

- у контекстовому меню, що з’явилося,  виберіть пункт «Добавить линию тренда»;

- у  вікні, що з'явилося, «Линия тренда» настройте тип і параметри  кривої, що згладжує (у даному випадку виберіть тип лінії тренда «Линейная»);

- на вкладці «Параметры» відзначте «галочкою» поле «Показать уравнение на диаграмме» і натисніть кнопку «ОК»;

- отримайте графік у виді, представленому на рисунку 5;

- запишіть рівняння градуіровочної характеристики в таблицю 2.

 

 

Рисунок 5 - Градуіровочна характеристика омметра

 

Установіть у вікні установки параметрів масштабуючої ланки значення коефіцієнта підсилення К_х (К) і, при необхідності, вихідної напруги зсуву нульового рівня (VOOFF) з рівняння градуіровочної характеристики (див. таблицю 2).

 

 

Рисунок 6 – Установки параметрів масштабуючої ланки

 

 

 

Установіть в схемі дослідження омметра задане значення опору R_x з таблиці 1.

Включіть схему і переконайтеся в однозначності  показань мультиметра з заданим  значенням опору досліджуваного резистора R_x. 

 

 

Контрольне питання

 

1.               Як впливає внутрішній опір вольтметра на похибку виміру опору резистора?

 

 

Зміст звіту по лабораторній роботі

 

1. Назва і ціль роботи.

2. Схеми вимірів.

3. Таблиці результатів вимірів і обчислень метрологічних параметрів. Формули розрахунків.

4. Градуіровочна характеристика омметра.

5. Коротка відповідь на контрольне питання.

6. Короткі висновки по роботі.

 

 

Література

 

1.                Гуржій А.М.,  Поворознюк Н.І. Електричні і радіотехнічні  вимірювання / А.М. Гуржій,  Н.І. Поворознюк. – Київ: Навчальна  книга,  2002. - 287 с.
2.               Муратов В.Г. Метрологія, технологічні вимірювання та прилади  навчальний посібник. - вид. 2-е, доп. / В.Г Муратов. - К.: Освіта України, 2016 - 364 с.  – (Рек. МОН України).