WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
УДК 621. 317 Министерство образования Российской Федерации И39 Омский государственный университет Рекомендован к изданию учебно-методическим советом ОмГУ.

Протокол № 1 от 28 апреля 2004 г.

И39 Изучение электроизмерительных приборов: Лабораторный практикум (для студентов физического факультета) / Сост.: Г.М. Серопян, И.С. Позыгун, Е.А. Филатов. – Омск:

Омск. гос. ун-т, 2004. – 20 с.

Изучение электроизмерительных приборов Лабораторный практикум Материал соответствует Государственному образовательному (для студентов физического факультета) стандарту по специальности 010400 «Физика».

Может быть использован студентами других специальностей.

Специальность 010400 «Физика» УДК 621. 317 Издание Омск © Омский госуниверситет, 2004 2004 ОмГУ 2 Цель работы: ознакомиться с принципом действия и устрой- Таблица 1 ством электроизмерительных приборов; научиться определять хаЗначок рактеристики приборов по условным обозначениям, оценивать посистемы грешности электроизмерительных приборов. Тип системы электроизмерительного прибора на шкале прибора Приборы и оборудование: набор измерительных приборов разС механической противодейстличных систем и классов точности.

вующей силой В основе действия электроизмерительного прибора лежит преБез механической противодействращение электрической энергии в другие виды энергии, например, вующей силы механическую, тепловую и т. д. Принципиальная схема электроизмерительных приборов состоит из двух частей: электрической сисС контактным темы и отсчетного механизма.

преобразователем ТермоэлекОтсчетный механизм имеет шкалу и указатель (стрелка или Магнито- трические световой «зайчик»), который служит для определения точки шкалы, электрическая приборы С изолированным соответствующей отсчету измеряемой величины. В измерительной система прибора преобразователем практике часто встречаются косвенные измерения, в основу которых положены законы, устанавливающие связь между различными физиЭлектронноческими величинами. Например, зная сопротивление участка цепи и ламповые измерив вольтметром падение напряжения на нем, можно найти веприборы личину тока по закону Ома. Измерение может быть абсолютным (с Фотоэлектрипомощью прибора непосредственной оценки) и сравнительным (изческие прибо- мерение мостовой схемой).

ры Все электроизмерительные приборы классифицируются по слеС механичедующим основным признакам (табл. 1 и 2):

ской противо– по роду измеряемой величины;

действующей – по роду тока;

Электромагнитсилой – по принципу действия измерительной системы;

ная система приБез механиче– по степени точности.

бора ской противодействующей силы 3 Окончание табл. 1 Таблица Электроприбор предназначен для работы на Без механической постоянном токе противодейстЭлектроприбор предназначен для работы на вующей силы Без стали переменном токе С механической Электроприбор предназначен для работы и противодейстна постоянном, и на переменном токе вующей силой Электроприбор предназначен только для С механической работы на переменном трехфазном токе противодейстФерродинаЭлектроприбор предназначен только для вующей силой Электродинамимическая работы в вертикальном положении ческая система Без механической система Электроприбор предназначен для работы в прибора противодейстгоризонтальном положении вующей силы Величина наиболее оптимального угла наС механической клона электроприбора при его использовапротиводейстнии вующей силой Индукционная 0,05;

Класс точности электроизмерительного система 0,1;0,2;0,5;1;1,5;

Без механической прибора 2,5;противодействующей силы Величина напряжения пробоя изолированного корпуса электроизмерительного приЭлектростатичебора (кВ) ская система прибора Защитный магнитный экран Тепловая система прибора Вибрационная Электростатический экран для защиты от внешних полей (язычковая) сис- тема прибора В работе внутренней схемы электроизмерительного прибора применяются полупроводниковые диоды Наиболее оптимальный рабочий диапазон 450 – 550 Гц частот для электроизмерительного прибора 5 Чувствительностью «S» электроизмерительного прибора называется отношение линейного или углового перемещения указателя n к измеряемой величине А, вызывающей это перемещение:

S = n/A.

Величина, обратная чувствительности прибора, определяет его цену деления:

С = А/n.

Цена деления зависит от верхнего предела измерения прибора (Аmax) и от числа делений на шкале (N): С = Аmax / N.

Класс точности – это приведенная относительная погрешность, выраженная в процентах:

A n = · 100%, Amax Рис. где Аmax – предел измерений; А – абсолютная погрешность на дан- ном пределе. Обмотка рамки магнитоэлектрического прибора рассчитана на ток не свыше нескольких десятков миллиампер. Для измерения боль ших токов, т. е. использования прибора как амперметра, параллельно рамке включается малое сопротивление rш<< rр – шунт (рис. 2). При Приборы магнитоэлектрической системы измерениях амперметр включается в цепь последовательно. Для уменьшения потерь мощности в амперметре его сопротивление должРабота приборов магнитоэлектрической системы основана на но быть мало по сравнению с сопротивлением цепи.

взаимодействии магнитных полей постоянного магнита и измеряемого тока, проходящего по обмотке подвижной катушки (рамки) прибора магнитоэлектрической системы. Катушка (1) (см. рис. 1) из тонкой проволоки, намотанной на алюминиевый каркас, может вращаться между полюсами (2) постоянного магнита (3). При прохождении тока через рамку возникает вращающий момент M1, под действием которого подвижная часть прибора поворачивается на угол.



Противодействующий момент M2 создается спиральными пружинами (4), через которые также подводится ток к рамке, и пропорционален углу поворота рамки, при равновесии подвижной части прибора М1 = М2. Тогда – угол поворота стрелки (5). Для приборов магнитоэлектрической системы ~ I.

Рис. 7 В многопредельных амперметрах имеется набор шунтов, кото- Приборы электродинамической системы рые можно переключать в зависимости от величины измеряемого тока. Принцип работы таких приборов основан на взаимодействии Включая последовательно с рамкой большое добавочное со- двух катушек (подвижной и неподвижной), по которым протекает противление (rg>>rp), можно использовать прибор как вольтметр. ток. Подвижная катушка, находящаяся внутри неподвижной катушВольтметр включается параллельно участку цепи, на котором изме- ки, может вращаться вокруг оси, на которой закреплена стрелка отряется падение напряжения U. Для расширения пределов измерения счетного механизма. Противодействующий момент создается спивольтметром применяется набор добавочных сопротивлений, кото- ральными пружинами, закрепленными на этой оси. В зависимости от рые включаются последовательно с прибором. Чтобы включение назначения прибора катушки соединяются или параллельно, или повольтметра существенно не искажало распределение потенциала в следовательно. При равновесии вращающий момент уравновешивацепи, необходимо, чтобы сопротивление вольтметра было намного ется противодействующим моментом упругости пружин, который больше сопротивления участка цепи.

пропорционален углу поворота указателя.

Приборы магнитоэлектрической системы применяются только для измерения в цепях постоянного тока. Достоинства приборов магнитоэлектрической системы: высокая точность, равномерная Приборы электростатической системы шкала, малая чувствительность к внешним магнитным полям.

Устройство приборов этой системы основано на взаимодействии двух или нескольких электрически заряженных проводников.

Приборы электромагнитной системы Под действием электрического поля подвижные проводники перемещаются, что позволяет фиксировать напряжение.

Принцип действия приборов этой системы основан на взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки, по которой протекает измеряемый ток I, и подвижного железного сердечника. При Приборы тепловой системы пропускании тока I по катушке сердечник втягивается внутрь, при этом закручивается пружина и поворачивается стрелка прибора на Прибор, основанный на тепловом действии тока, содержит угол. Шкала приборов электромагнитной системы неравномерная тонкую проволоку, закрепленную на концах, через которую пропускают измеряемый ток.

( ~ I2). С изменением направления тока меняются направление магПри прохождении по проволоке тока она нагревается, и ее уднитного поля и полярность намагничивающегося сердечника. Полинение используют для измерения величины тока. Такие приборы этому приборы электромагнитной системы применяются для измемогут быть использованы и на постоянном, и на переменном токе.

рений как постоянных, так и переменных токов.

9 включается и парал- мощности в элекУсловные обозначения на электрических схемах лельно, и последова- троцепи различных радио-электроэлементов цепи тельно двумя парами разных клемм В табл. 3 приведены условные обозначения на электрических Соответственно мил- см. «вольтметр» схемах различных радио-электроэлементов цепи и их назначение.

ли-, микроамперметры выше Таблица Соответственно мил- см. «амперметр» Роль и назначение Условное обозначение Название ли(10-3)-, микро(10-6)-, выше радио-электрона электрорадиосхеме элемента цепи киловольтметры элемента цепи Источник питания по- Питание электростоянного тока (эл. радиосхем и отдельбатарея, аккумулятор), ных устройств поКонденсатор металло- Накопление элеклюбой источник по- стоянным напряже- бумажный, керамиче- трического заряда, стоянного напряжения нием ский, слюдяной, воз- фильтрация сигнала Любой источник пере- Питание электродушный, постоянной в цепях переменного менного напряжения радиосхем и отдель емкости тока (сигнала). Однофазный ных устройств переКонденсатор электро- Накопление элекменным сигналом литический двуполяр- трического заряда, Выключатель (ключ) Размыкание-замыканый фильтрация сигнала одно- и двуполярный. ние цепи; включев цепях переменных Тумблер включения- ние-выключение помех в цепях повыключения цепи или отдельных участков стоянного тока устройства цепи; различная Электрическое посто- Установление нужкоммутация янное сопротивление ной величины элекВольтметр на постоян- Измерение напряже(резистор) трического тока в ное и переменное на- ния в электроцепях пряжение (включается радиоцепях и устЭлектрическое пере- Установление в рапараллельно!) ройствах менное сопротивление. дио-электроцепях Амперметр на посто- Измерение силы тоРеостат или потенцио- нужной величины янный (1) или ка в электрометр силы тока или напеременный (2) ток радиоцепях и устпряжения (потен(включается в цепь ройствах.

циометр) в зависитолько последователь- 3. Индикация намости от включения но) правления тока в в цепь. Для контроля 3. Гальванометр цепях тока последовательОмметр (1) и ваттметр Омметром измеряют но, для регулировки (2). Омметр включает- сопротивление элекнапряжения – парался последовательно тро-радиоэлементов лельно измеряемому сопро- цепи. Ваттметром тивлению. Ваттметр измеряется значение 11 Конденсатор перемен- Для настройки ра- Клемма или контур 1. Снятие потенцианой емкости диосистемы на нуж- защитного заземления ла с металлических ную частоту, напри- корпусов приборов в мер, ручка настрой- целях соблюдения ки радиоприемника техники безопасноСоответственно ка- Сдвиг фазы в элек- сти тушка индуктивности троизмерителях и 2. Устранение рас наборным сердечни- устройствах. Фильтр диопомех в радиоком, катушка индук- в цепях переменного устройствах тивности с цельным тока. Электромагнит Радиоантенна прини- Устройство для присердечником (соле- мающая нятия радиосигналов ноиды) в радиоустройствах Электротрансформа- Понижение или по- 1. Соединение (кон- тор, состоящий из двух вышение перемен- такт) проводников в катушек, связанных ного напряжения в цепи между собой индук- электрических цепях 2. Огибание (отсутсттивно, имеющий первие контактов) провичную и вторичную водников в цепи обмотки (I и II) Двухэлектродная элек- Преобразование пеЭлектропредохрани- Защита элементов тронная лампа (диод) с ременного тока в тель цепи от перегрузки прямым (1) и косвен- постоянный (выпо току ным (2) подогревом прямление) Электродвигатель на постоянный ток 1. Трехэлектродная Усиление сигнала в электронная лампа электро(триод) радиоустройствах Микрофон Служит для преоб2. Пятиэлектродная разования мех. колеэлектронная лампа баний в электромаг(пентод) нитные Полупроводниковые: 1. Служат для преЭлектродвигатель на 1. Диод образования перепеременный ток 2. Стабилитрон одно- менного тока в посторонний стоянный (выпрямление тока) 2. Служит для стабилизации напряже1. Громкоговоритель Служат для преобрания (динамик или звуковая зования электромагПолупроводниковые Служат для усилеколонна) нитных колебаний в триоды (транзисторы) ния электрического 2. Телефон (наушник) механические (зву1. p-n-p типа сигнала ковые) 2. n-p-n типа 13 1. Фотодиод 1. Проводит элекОписание некоторых электроприборов, 2. Светодиод трический ток в заиспользуемых в лабораторных работах висимости от освепо общему курсу физики щения.

2. Индикация 1. Источники питания постоянного тока: батареи аккумуляторТермосопротивление Сильно изменяет (терморезистор или своё сопротивление ные одиночные или наборные; регулируемые источники питания термистор) в зависимости от постоянного тока с сетевым подключением.

температуры. При2. Источники питания переменного тока: ЛАТР – лабораторный меняется для регуавтотрансформатор регулируемый; различные устройства, вылировки и измерения дающие переменный сигнал (понижающие трансформаторы, звутемпературы Электронно-лучевая Визуальное отобра- ковые генераторы синусоидального, прямоугольного или пилообтрубка или осцилло- жение формы и изразного сигналов и т.д.).

граф менений электриче3. Магазин и батарея сопротивления: магазин сопротивлений (R) ского сигнала – это стандартное устройство, представляющее собой набор соЛампа накаливания Для освещения противлений, соединенных последовательно и сгруппированных в декады. Эти устройства позволяют устанавливать любую величину сопротивления от долей ома до нескольких мегаом. Эти устНеоновая лампа Для индикации и ройства прецессионные, т.е. имеют высокий класс точности. Багенерирования питарея сопротивлений – это устройство, состоящее из стандартных лообразных колебапромышленных сопротивлений, имеющих более грубый шаг ре ний гулировки и большую погрешность, нежели магазин сопротивлеЛюминесцентная лам- Для освещения па ний.

4. Магазин и батарея емкости (С) устроены аналогично магазину и батарее сопротивлений, только в них используются наборы Колебательный контур Для работы с сигнапрецессионных или стандартных промышленных конденсаторов лом определенной (емкостей).

заданной частоты 5. Переменные сопротивления (R): к переменным сопротивлениям относятся реостаты (для регулировки силы тока) и потенциометВыпрямительный Преобразование перы (для регулировки напряжения). Реостаты включаются в цепь «мост» из четырех ременного тока в последовательно, а потенциометры – параллельно. В принципе диодов постоянный (выэто одно и то же устройство, называющееся по-разному в зависипрямление тока) мости от функций.

6. Электроизмерительные приборы. К ним в первую очередь относятся вольтметры, амперметры, гальванометры, частотомеры, 15 ваттметры, различные измерительные мосты сопротивлений, ем- меряет величину амплитудного значения напряжения, в то время костей и индуктивностей и т.д. Вольтметры измеряют разность как любой вольтметр показывает действующее (эффективное) потенциалов (напряжение) и включаются в цепь только парал- значение переменного напряжения.

лельно источнику питания или сопротивлению нагрузки. Ампер- 8. Нестандартная оснастка лабораторных работ. К ней можно метры измеряют силу тока в цепи и включаются только последо- отнести самодельные или фабричные устройства, смонтированвательно в место разрыва цепи, ибо амперметры они. Гальвано- ные на лабораторных панелях, стендах, подставках и т.д., часто метры показывают направление тока в цепи, ибо имеют ноль в изготавливаемых учебно-вспомогательным персоналом лаборатоцентре шкалы и по своим внутренним характеристикам являются рий. К нестандартной оснастке относятся конденсаторы, сопроамперметрами. Идеальный вольтметр должен иметь бесконечно тивления, диоды, транзисторы, термисторы, катушки индуктивбольшое внутреннее сопротивление, а идеальный амперметр – ности, трансформаторы и др., если они целенаправленно изучабесконечно малое внутреннее сопротивление, что значительно ются в конкретной лабораторной работе.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.