Исследование разветвленных цепей с применением компенсационного метода

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Цель работы: ознакомление с компенсационным методом измерения на примере измерения ЭДС, приобретение навыков правил Кирхгофа для расчета разветвленных цепей.

Приборы и принадлежности: стенд для сборки измерительной цепи; источники известной, вспомогательной, измеряемой ЭДС; линейный потенциометр со шкалой (реохорд); микроамперметр с нулем в середине шкалы (нуль-индикатор).

Методика измерений. Компенсационный метод измерения основан на компенсации измеряемого напряжения (или ЭДС) падением на известном сопротивлении током от вспомогательного источника. Схема измерения ЭДС компенсационным методом приведена на рисунке.

Вспомогательный источник G3 с ЭДС e3 создает в цепи потенциометра R2 рабочий ток I3. Источник G1 измеряемой ЭДС ex одноименным полюсом подключен к источнику G3, а другим полюсом – через нуль-индикатор PA1 и кнопку SB1 – к движку потенциометра R2.

При замыкании кнопки SB1 в цепи устанавливаются токи I1,I2,I3. Выберем положительное направление этих токов, как показано на рисунке и применим к рассматриваемой схеме правило Кирхгофа. 1ое правило для узла А дает:

I2-I3-I1=0            (4.1)

По второму правилу для контуров А-G1-B-A и A-G3-C-B-A получим соответственно

I1(r1+r0)+I2Rx=ex                   (4.2)

И           

I3r3+I3(R2-Rx)+I2Rx=e3   (4.3)

Где Rx – сопротивление введенного участка потенциометра R2, т.е. межлу точками А и В; r1,r3,r0 – внутренние сопротивления источников G1,G3 и микроамперметра PA1 соответственно. Система уравнений 4.1, 4.2, 4.3 полностью определяет все токи в цепи.

В частном случае, когда сопротивление Rx подобрано так, что ток в цепи микроамперметра PA1 равен нулю: I1=0, изуравнений 4.1, 4.2, 4.3 получаем: I2=I3=e3/(R2+r3) и  ex=I3Rx.                  (4.4)

Эти соотношения отражают суть метода компенсации: измеряемая ЭДС ex компенсируется падением напряжения I3Rx, создаваемом на сопротивлении Rx током I3 от источника с ЭДС e3.

Чтобы найти eх необходимо определить ток I3. Для этого вместо измеряемого источника G1 включают источник G2 с ЭДС e0 и добиваются ее компенсации (I1=0). При этом e0=I3R0, откуда учитывая 4.4 получаем: ex/e0= Rх/ R0. Это равенство лежит в основе измерения ЭДС компенсационным методом. Отношения сравниваемых ЭДС определяется только отношениями сопротивлений участков цепи.

Для линейных потенциометров (реохордов) Rх/ R0 равно nх/ n0 (n – координата движка), откуда ex=e0nх/ n0              (4.5)

Измерение ЭДС ex сводится к отсчету  по щкале потенциометра показаний n0 при известной ЭДС e0 и показаний nх при измеряемой ЭДС ex с последующим расчетом по формуле 4.5.

Максимальное значение ЭДС emax можно считать что оно равно e3.

emax= I3R2=e3 R2/( R2+r3).


Указания по выполнению наблюдений и обработки результатов.

1.  Собрать измерительную цепь и включить установку.

2.  Подключить для измерения к источнику G2 с известной ЭДС e0. Замыкая на корткое время кнопку SB1 найти положение потенциометра, при котором ток через микроамперметр равен нулю. Записать показание n0. Наблюдение выполнить 5 раз.

3.  Повторить наблюдения в п.2 с источником G1 с неизвестным ЭДС ex.

4.  Повторить наблюдения в п.2 с источником G1, включенным последовательно с резистором R1. Показания обозначить n’x.

5.  Включить источник G1 и перемещая движок потенциометра установить значение I’1, отличное от нуля. Записать с учетом знака I’1 и соответствующее ему ее n’.

6.  Занести в протокол наблюдений указанное на панели установки значение e0 и R2, значение nmax, сведения о приборной погрешности реохорда.

7.  По результатам наблюдений вычислить среднее значение и доверительные

Похожие материалы

Информация о работе