Электроизмерительные приборы (Отчет по лабораторной работе № 2), страница 3

По полученным данным можно вычислить сопротивление вольтметра (конденсатора). Для этого, исходя из закона разрядки конденсатора (), была построена (рис. 7) зависимость вида  (С ~ 10 пФ) и методом обратных квадратов вычислено сопротивление вольтметра.

Из уравнения аппроксимирующей линии видно, что => R ~ 7 ТОм.

Примечание: ошибка, вносимая в измеренную величину, будет вычисляться, как погрешность при косвенных измерениях методом наименьших квадратов, зависящая от точности определения сопротивления и времени разрядки. Но погрешность не оценивалась из-за того, что не задана явно емкость конденсатора и была произведена только оценка величины сопротивления. К тому же, вычислять точность оценки не имеет смысла по причине того, что сопротивление конденсатора переменное и зависит от многих факторов (условия эксплуатации, относительная влажность воздуха, наличие пылинок и т.д.).

2.7  Задание 7. Исследование вольтамперной характеристики стабилитрона при переходе в режим стабилизации

Оборудование: генератор GFG; осциллограф TDS-1012; стабилитрон, резистор R.

После сборки схемы (рис. 8) была получена ВАХ стабилитрона с помощью осциллографа в режиме XY (рис. 9).

Был произведен дополнительный эксперимент по получению ВАХ стабилитрона при помощи самописца т.к. получить по осциллограмме дифференциальное сопротивление, с достаточной достоверностью не представлялось возможным из-за способа снятия информации с осциллографа.

После сборки установки (рис. 10) были снята ВАХ стабилитрона (шагом по напряжению 20 мВ). Данная характеристика представлена на рис. 11.

Примечание: на рис. 11 имеются следующие обозначения – характеристики стабилитрона:

 

Посередине между U_{ст min}, U_{ст max} заключено номинальное напряжение стабилизации U_ст, которому соответствует I_ст, заключенный посередине между I_{ст min} и I_{ст max}.

            Областью стабилизации (рабочей областью стабилитрона) является падающий линейный участок на рис. 11 (между квадратом и треугольником), на котором ток линейно зависит от напряжения. Одной из важных характеристик стабилитрона является дифференциальное сопротивление (крутизна данной прямой). Величина R_d на линейном участке определена методом наименьших квадратов (рис. 12).

Из рис. 12 следует, что дифференциальное сопротивление стабилитрона составляет 226,9 Ом.

По ВАХ стабилитрона была построена зависимость R_d(I) (рис. 13).

Из рис. 9, 11 следует, что критерий стабилизации заключается в том, чтобы напряжение после пробоя в стабилитроне было постоянным, при этом, чем меньше дифференциальное сопротивление, тем выше качество стабилизации, обеспечиваемое стабилитроном.

3  Выводы

В результате выполнения работы было установлено следующее:

·  Условие, накладываемое на амперметр – нулевое внутренне сопротивление;

·  Условие, накладываемое на вольтметр – бесконечное внутренне сопротивление;

·  Показания и точность вольтметров при измерении переменного напряжения зависят от частоты сигнала, рабочий диапазон частот для GDM – 8145 составляет (10  ÷ 50·10³) Гц, для         M 832– (10 ÷ 10·10³) Гц;

·  Показания и точность вольтметров зависят от формы периодического сигнала;

·  Было оценено сопротивление электростатического вольтметра, оно составляет ~ 10 ТОм;

·  Установлено, что стабилизация напряжения соответствует участку малоизменяющегося напряжения на ВАХ стабилитрона, качество стабилизации зависит от величины дифференциального сопротивления.

Литература

1.  А. Г. Костюрина, Ю. А. Орлов. Учебно-методическое пособие. Работа 2 «электроизмерительные приборы», НГУ 2007

2.  Описание лабораторных работ по физике. Измерительный практикум (часть 1). НГУ, 1999 год. стр. 73 – 74

3.  Руководство по эксплуатации вольтметра универсального цифрового GDM-8145, Москва 2005.