на чем основан мостовой метод измерения
Мостовые измерения
Мостовая схема — схема соединения элементов электрической цепи (сопротивлений, выпрямительных диодов и т.д.), характеризующаяся наличием мостовой ветви между двумя точками схемы, не соединенными непосредственно с источником электрической энергии. В основу мостовой схемы положена схема моста Уитстона (рис. 1).
Принцип действия мостовой схемы основан на том, что при равенстве отношений полных сопротивлений в плечах моста Za/Zb = Z х/ Zd в диагонали моста (в индикаторном устройстве) нет тока. Повышая чувствительность нуль-индикатора, можно добиться в мостовой схеме весьма точного соблюдения равенства отношений полных сопротивлений. На этом принципе основаны мостовые измерения.
Рис. 1. Мостовая схема (схема моста Уитстона)
Источниками питания мостовых схем могут служить источники напряжения как постоянного так и переменного тока. Балансировка мостовой схемы совершенно не зависит от колебаний напряжения источника питания.
Мостовые измерения — методы измерения параметров электрических цепей на постоянном токе (сопротивления пост, току) и на переменном токе (активного сопротивления, емкости, индуктивности, взаимной индуктивности, частоты, угла потерь, добротности и др.) посредством мостовых схем. Мостовые измерения широко распространены также для электрических измерений неэлектрических величин при помощи датчиков — промежуточных преобразователей измеряемой величины в функционально связанный с ней параметр электрической цепи.
Мостовые измерения осуществляются с помощью измерит, мостов (мостовых установок), относящихся к категории приборов сравнения. В общем случае они основаны на применении некоторой электрической цепи, состоящей из нескольких известных и одного неизвестного (измеряемого) сопротивлений, питаемой одним источником и снабженной указывающим прибором.
Изменением известных сопротивлений эта цепь регулируется до достижения определенного, отмечаемого указателем, распределения напряжений на отдельных участках цепи. Очевидно, что заданному соотношению напряжений соответствует также определенное соотношение сопротивлений цепи, по которому можно вычислить неизвестное сопротивление, если остальные сопротивления известны.
При соблюдении условия R1R3 = R2R4 (соответственно Z1Z3 = Z2Z4 на переменном токе) напряжение на выходе мостовой цепи (независимо от питающего напряжения) равно нулю (Ucd=0), т. е. мост «уравновешен», что отмечается нулевым указателем.
Состояние равновесия моста постоянного тока, соответствующее условию R1R3 = R2R4, может быть достигнуто регулировкой только одного переменного параметра и позволяет определить также только одно неизвестное сопротивление.
Для достижения комплексного условия равновесия на переменном токе Z1Z3 = Z2Z4, распадающегося при подстановке комплексных значений сопротивлений Z=R+jx на два самостоятельных условия, требуется регулировка не менее двух переменных параметров. При этом можно одновременно определять две составляющие комплексного сопротивления (например, L и R или L и Q, С и tg φ и т. д.).
Мосты могут использоваться как в уравновешенном, так и в неуравновешенном режиме. В последнем результат измерения определяется без регулировки сопротивлений, непосредственно по току или напряжению на выходе мостовой цепи, которые являются функциями измеряемого сопротивления и напряжения источника питания (последнее должно быть стабильным). Выходной прибор при этом градуируется непосредственно в значениях измеряемой величины.
Мостовые измерения на переменном токе могут применяться еще в двух режимах: квазиуравновешенном и полууравновешенном. Последний характеризуется тем, что обычная четырехплечая цепь (рис. 2) регулируется при помощи только одного переменного параметра до получения минимального выходного напряжения (полное равновесие, т. е. Ucd =0, при котором требуется регулировка двух параметров, в данном случае недостижимо).
Момент достижения минимума напряжения Uс d может быть определен непосредственно обычным указателем на выходе цепи или более точно — косвенно — на основании, например, фазовых соотношений векторов напряжений мостовой цепи, имеющих место в момент полуравновесия.
Во втором случае эксперимент и указывающая аппаратура аналогичны применяемым при квазиуравновешенном режиме. Составляющие измеряемого сопротивления определяются: одна — по значению переменного параметра в момент полуравновесия, другая — по напряжению на выходе моста. Напряжение питания необходимо стабилизировать.
Уравновешивание измерительных мостов может производиться как непосредственно человеком (мосты с ручной наводкой), так и при помощи автоматического устройства (автоматические измерительные мосты).
Мостовые измерения применяются как для измерения значений сопротивлений, так и для определения отклонений этих значений от заданного номинала. Они относятся к числу самых распространенных и совершенных методов измерения. Серийно выпускаемые мосты имеют классы точности от 0,02 до 5 на пост, токе и от 0,1 до 5 — на переменном.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Измерительный мост
Схема мостового измерителя
Принципиальная схема реального мостового измерителя емкости и индуктивности, который вам предлагается сегодня сделать, показана на рисунке 4. Вы, наверное уже догадались, что этот прибор будет работать от низкочастотного генератора и лабораторного источника сигнала, которые мы с вами уже сделали ранее.
При помощи моста можно измерять емкости от десятков пФ до единиц мкФ и индуктивности от десятков мкГн до единиц мГн.
В качестве индикатора баланса используются обычные головные телефоны, например, от аудиоплейера, которые подключаются в гнездо Х5
На разъем Х2 подаются прямоугольные импульсы с выхода нашего генератора, при этом S4 генератора должен быть в противоположном, показанному на схеме положении (см. «РК-12-2004, стр.36-38).
Рис. 4. Принципиальная схема мостового измерителя емкости и индуктивности.
Транзисторный ключ на VT1 (рис.4) защищает выход микросхемы генератора от перегрузки, которая может возникнуть в процессе работы с мостом. Переключателями S1-S5 выбирают пределы измерения и то, что нужно измерять (индуктивность или емкость). При измерении индуктивности измеряемые катушки нужно подключать к клеммам Х3, а измеряя емкость — измеряемые конденсаторы подключать к Х4.
Если вернуться к схемам, приведенным на рисунках ЗА и ЗБ, то, конденсаторы С1, С2 и С3 (рис. 4) это конденсатор С1 (рис.З А), а измеряемый конденсатор — это С2 (рис.ЗА). Индуктивности L1 и L2 показанные на схеме на рисунке 4, — это индуктивность L2 в схеме на рисунке ЗБ, а измеряемая индуктивность — это L1 на рисунке З Б.
Органом измерения и, одновременно, индикатором результата измерения служит переменный резистор R1. Его рукоятка имеет стрелку, а вокруг нее нанесена на корпусе прибора шкапа (таким же способом как шкала настройки генератора НЧ).
На разъем Х1 подается напряжение от лабораторного источника питания. При измерении емкостей величина этого напряжения должна быть установлена 10-12V, а при измерении индуктивностей — 4-5V. Индуктивность и емкость можно отсчитывать по одной и той же шкале
Это важно, поскольку для градуировки измерителя емкости можно приобрети достаточное количество конденсаторов разных емкостей, а с приобретением такого же количества разных катушек могут возникнуть проблемы. Поэтому, градуировав прибор на измерение емкости можно им пользоваться и для измерения индуктивности
На генераторе установите частоту около 1000 Гц. С такой частотой в дальнейшем и будет работать мост. Конденсаторы С1, С2 и С3 нужно выбрать с наименьшей погрешностью емкости. Если есть такая возможность лучше их емкости предварительно проверить при помощи какого-то точного прибора, измеряющего емкости. В качестве L2 и L1 лучше использовать готовые дроссели (на 100 мкГн и на 1 мГн).
Прибор можно собрать в любом подходящем по размерам корпусе, например, в пластмассовой мыльнице. В качестве переключателей S1-S4 можно использовать такие же как в генераторе НЧ, но не три, а пять модулей или простые тумблеры. Можно всех их заменить одним поворотным переключателем на пять положений.
Работая с прибором нужно помнить, что только один из S1-S5 может быть замкнутым, при этом все остальные разомкнуты.Шкала одна и та же для всех пределов и видов измерения. Поэтому, её можно отградуировать на одном пределе, например, «х0,01 мкФ». В этом случае, подготовьте эталонные конденсаторы, например, на 1000 пф, 1500 пф, 3000 пФ, 5000 пф, 7500 пФ, 0,01 мкФ, 0,015 мкФ, 0,02 мкФ, 0,05 мкФ, 0,1 мкФ.
Метку нужно делать в том месте шкалы, при повороте рукоятки переменного резистора в которое, при подключенном эталонном конденсаторе, звук в наушниках пропадает.
Измерение сопротивлений с помощью моста Уитстона
Принцип измерения сопротивления основан на уравнивании потенциала средних выводов двух ветвей (см. ).
Другая ветвь содержит элемент, сопротивление которого может регулироваться (R2<\displaystyle R_<2>>; например, реостат).
Между ветвями (точками B и D; см. ) находится индикатор. В качестве индикатора могут применяться:
Обычно в качестве индикатора используется гальванометр.
Когда гальванометр показывает ноль, говорят, что наступило «равновесие моста» или «мост сбалансирован». При этом:
Сопротивления R1<\displaystyle R_<1>>, R3<\displaystyle R_<3>> должны быть известны заранее.
Вывод формулы см. ниже.
При плавном изменении сопротивления R2<\displaystyle R_<2>> гальванометр способен зафиксировать момент наступления равновесия с большой точностью. Если величины R1<\displaystyle R_<1>>, R2<\displaystyle R_<2>> и R3<\displaystyle R_<3>> были измерены с малой погрешностью, величина Rx<\displaystyle R_
В процессе измерения сопротивление Rx<\displaystyle R_
К недостаткам предложенного способа можно отнести:
необходимость регулирования сопротивления R2<\displaystyle R_<2>>. На поиски «равновесия» тратится время. Гораздо быстрее измерить несколько параметров цепи и вычислить Rx<\displaystyle R_
Модификации
Используя мост Уитстона, можно с большой точностью измерять сопротивление.
Различные модификации моста Уитстона позволяют измерять другие физические величины:
Прибор explosimeter (англ.) позволяет определить, превышена ли допустимая концентрация горючих газов в воздухе.
Мост Кельвина (англ. Kelvin bridge), также известный как мост Томсона (англ. Thomson bridge), позволяет измерять малые сопротивления, изобретён Томсоном.
Вид спереди прибора, построенного на основе моста Кельвина
Прибор Максвелла позволяет измерять силу переменного тока, изобретён Максвеллом в 1865 году, усовершенствован Блюмлейном около 1926 года.
Мост Максвелла (англ. Maxwell bridge) позволяет измерять индуктивность.
Мост Фостера (англ. Carey Foster bridge) позволяет измерять малые сопротивления, описан Фостером (англ. Carey Foster) в документе, опубликованном в 1872 году.
Делитель напряжения Кельвина-Варли (англ. Kelvin–Varley divider) построен на основе моста Уитстона.
Что такое измерительный мост
А теперь разберемся, — что же такое измерительный мост? Начнем с моста постоянного тока (такими можно измерять сопротивления) — рис. 1. Есть четыре резистора включенных очень похоже на то, как включены диоды в мостовом выпрямителе. На одну диагональ моста подается постоянное напряжение а в другую включен стрелочный вольтметр Р1 с нулем в центре шкалы.
Предположим, что R1=R2 (рисунок 1 А), тогда напряжение в точке соединения этих резисторов будет равно половине напряжения U. Если, при этом, R3=R4, то в точке соединения R3 и R4 будет такое же напряжение (0,5U) как и в точке соединения R1 и R2. То есть, разности потенциалов между этими двумя точками нет, и наш вольтметр показывает ноль. Такое состояние называется балансом моста.
Рис. 1. Измерительные мосты с сопротивлениями.
Теперь предположим, что сопртивление R3 взяло и уменьшилось (рисунок 1 Б) и, следовательно, стало меньше сопротивления R4. В этом случае, напряжение в точке соединения R3 и R4 возрастет и станет больше чем напряжение в точке соединения, по прежнему одинаковых, резисторов R1 и R2. А раз так, то стрелка вольтметра отклонится в сторону положительных напряжений.
Такое состояние называется разбалансировкой моста. Теперь, чтобы этот мост сбалансировать нужно изменить сопротивление одного из резисторов, так, чтобы напряжения в точках соединений R1-R2 и R3-R4 снова стили одинаковыми. Это можно сделать уменьшив сопротивление или уменьшив сопротивление R4 или увеличив сопротивление R2.
На рисунке 1В показан случай, когда R3 не уменьшилось, а увеличилось, что, само собой, привело к уменьшению напряжения в точке соединения R3-R4 по сравнению с напряжением в точке соединения R1-R2 (R1=R2). Стрелка вольтметра, при этом, отклонится в сторону отрицательных напряжений. А выправить балансировку моста можно будет, например, увеличив R4 или R1 или уменьшив сопротивление R2.
Напрашивается вывод, — условием баланса моста является выполнение соотношения : R1/R2 = R3/R4.
МОСТОВОЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ
Мостовые схемы широко применяются в лабораторной практике для измерения электрических характеристик (например, R, C, L) методом сравнения с аналогичными величинами, значения которых известны. Такой метод обладает многими достоинствами, в частности, можно достичь большой точности измерений без использования сложных и дорогостоящих приборов.
Простейшим примером мостовой схемы может служить «мост Уитстона» – схема, впервые разработанная в 1844 г. Чарльзом Уитстоном (Charles Wheatstone, 1802-75) для измерения сопротивлений (рис. 24).
Рассмотрим принцип действия мостовой схемы на этом простом примере (рис. 24). Мост Уитстона включает в себя четыре резистора (R1, R2, R3, R4) – четыре плеча моста, соединенные четырехугольником, источник тока (Е), включенный в одну диагональ моста, и гальванометр (Г), включенный в другую диагональ. Одно из сопротивлений неизвестно, три другие известны и хотя бы одно из них может изменяться. Варьируя величину регулируемого сопротивления, можно добиться такого состояния схемы, при котором разность потенциалов между точками С и D равна 0. Индикатором служит гальванометр, показывающий в этом случае отсутствие тока в ветви CD. В таком состоянии мост называется сбалансированным. Очевидно, что в этом случае
Решив эту систему уравнений, получаем:
R1·R3 = R4·R2 или 
.
То есть если мост сбалансирован, то между сопротивлениями существует определенное соотношение и, следовательно, неизвестное сопротивление можно выразить через три другие.
Мосты переменного тока
Мостовые схемы можно применять и для измерения таких величин, как емкости (C) и индуктивности (L). Однако для этих целей уже необходимо использовать мосты переменного тока.
По аналогии с мостом Уитстона изобразим схему моста переменного тока (рис. 25).
Пусть в мост переменного тока входят четыре элемента (Z1, Z2, Z3, Z4), один из которых следует определить, а также источник питания (E) и измерительный прибор (V). При отсутствии тока в измерительном приборе мост будет сбалансирован. Так же как для моста Уитстона, в этом случае между импедансами (полными сопротивлениями) плеч моста имеет место соотношение, которое позволяет вычислить искомый импеданс одного из плеч по известным импедансам других плеч. Найдем это соотношение.
Баланс моста достигается только в том случае, когда потенциалы в точках C и D равны друг другу в любой момент времени. Это имеет место при равенстве падений напряжения (U1 и U4) на Z1 и Z4 как по амплитуде, так и по фазе. При балансе имеем
I1 = I2 = 
, I3 = I4 = 
.
U1 = I1·Z1 = 
, U4 = I4·Z4 = 
.
Так как U1 = U4, получаем соотношение для импедансов:
Z1·Z3 = Z4·Z2 или  . | (51) |
Значения величин полных сопротивлений (импедансов) при математических действиях с ними обычно выражают комплексными числами [1] :
где R – активная составляющая полного сопротивления Z, X – реактивная составляющая полного сопротивления Z.
Тогда уравнение (51) примет вид:
| (R1 + i·X1)·(R3 + i·X3) = (R2 + i·X2)·(R4 + i·X4). | (52) |
Выполнение такого равенства возможно только при одновременном выполнении двух условий – равенстве действительных и мнимых частей, т.е. оно преобразуется в систему из двух уравнений:
Отсюда вытекает необходимость выполнения одновременно двух условий. Физический смысл этого требования заключается в том, что для баланса требуется совпадение переменных потенциалов в точках С и D по фазе и по амплитуде. Следовательно, для балансировки такого моста необходимо в общем случае регулировать как минимум два элемента. Также видно, что если импеданс искомого плеча включает в себя реактивную составляющую (C или L), то, по крайней мере, еще одно из плеч тоже должно включать таковую.
При работе с мостами следует иметь в виду, что принципиальная схема является идеализированной. Элементы схемы связаны между собой не только изображенными проводами, но и паразитными емкостями, а иногда и паразитными взаимоиндуктивностями; кроме того, реальные конденсаторы часто обладают «утечкой», т.е. их активное сопротивление не равно нулю. Эти причины, а также неидеальность приборов и т.п., приводят к тому, что на практике обычно невозможно добиться идеального баланса. При работе добиваются не отсутствия тока в ветви CD, а его минимума.
Лабораторная работа 44
ИЗМЕРЕНИЕ ЕМКОСТЕЙ КОНДЕНСАТОРОВ С ПОМОЩЬЮ МОСТА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
1. Измерение величин нескольких емкостей.
2. Расчет емкостных сопротивлений.
Физическое обоснование эксперимента
Прежде чем приступать к выполнению работы, необходимо ознакомиться в данном учебном пособии с главой «Мостовой метод измерений».
Метод исследования и описание установки
Экспериментальная установка представляет собой мостовую схему, изображенную на рис. 44.1. Здесь R3 и R2 – магазины сопротивлений. С0 – магазин емкостей, СX – конденсатор, емкость которого требуется определить. В качестве источника питания используется звуковой генератор ГЗ-34. В другую диагональ моста включен милливольтметр В3-39.
Как известно, конденсаторы обладают емкостным сопротивлением 
, где C – емкость, w = 2p·f – круговая частота (f – частота переменного тока). Полные сопротивления плеч такого моста представляют собой соответственно:
Z1 = X1 =  | (R1 = 0); |
| Z2 = R2 | (X2 = 0); |
| Z3 = R3 | (X3 = 0); |
Z4 = X4 =  | (R4 = 0). |
Запишем применительно к такой схеме систему уравнений (53) и (54), которая должна выполняться при балансе моста. Видно, что уравнение (53) выполняется автоматически, так как R1 = 0, X2 = 0, X3 = 0, R4= 0. А уравнение (54) принимает вид
Подставив в него значения Х1 и Х2, получаем
 . | (44.1) |
Таким образом, если мост сбалансирован, то Сx можно определить, зная величины С0, R3 и R2.
Порядок выполнения работы
1. Собрать электрическую схему в соответствии с рис. 44.1, включив в нее один из исследуемых конденсаторов.
2. Установить на генераторе частоту 1000 Гц.
3. Установить на магазинах сопротивлений R3 и R2 по 500Ом.
4. Установить на магазине емкостей С0 = 0.
5. Установить предел измерений вольтметра 10 В.
6. Проверить электрическую схему.
7. Включить генератор и вольтметр (после проверки схемы лаборантом), дать приборам прогреться.
8. Изменяя величину емкости магазина емкостей С0, добиться минимального показания вольтметра. При этом, так как В3-39 – прибор многопредельный, то, по мере уменьшения его показаний, следует увеличивать его чувствительность (уменьшать пределы измерений).
9. Повторить балансировку, изменяя сопротивления R3 и R2 или частоту (по указанию преподавателя).
10. Провести аналогичные измерения для других неизвестных конденсаторов. Рассчитать их емкостные сопротивления.
11. В данной работе требуется определить, также, емкости и емкостные сопротивления некоторых (по указанию преподавателя) комбинаций конденсаторов при их параллельном и последовательном соединениях. Полученные значения сравнить со значениями, рассчитанными по формулам для данных комбинаций.
2. Результаты всех измерений (желательно в виде таблицы).
3. Расчет значений емкостей и емкостных сопротивлений всех исследованных конденсаторов и их комбинаций.
4. Расчет теоретических значений емкостей исследованных комбинаций конденсаторов. Сравнение теоретических результатов с экспериментальными.
5. Расчеты погрешности измерений двумя способами: на основании класса точности приборов и, где возможно, учитывая разброс результатов измерений при варьировании сопротивлений.
6. Окончательные результаты с указанием погрешностей.
s От каких параметров зависит емкостное сопротивление?
s В чем принципиальное различие мостов постоянного и переменного тока?
s Каков сдвиг по фазе на емкости (индуктивности) между током и напряжением?
s В каком случае общая емкость (емкостное сопротивление) больше: при параллельном или при последовательном включении конденсаторов?
Лабораторная работа 45
ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТЕЙ КАТУШЕК С ПОМОЩЬЮ МОСТА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
1. Измерение величины индуктивностей нескольких катушек.
2. Расчет их активных и реактивных сопротивлений.
Физическое обоснование эксперимента
Прежде чем приступать к выполнению работы, необходимо ознакомиться в данном учебном пособии с главой «Мостовой метод измерений».
Метод исследования и описание установки
Экспериментальная установка представляет собой мостовую схему, изображенную на рис.45.1. Здесь R1, R2, R3 и R4 – магазины сопротивлений, L0 – эталонная катушка с известной индуктивностью L0и известным активным сопротивлением r0, LX – исследуемый соленоид, для которого требуется определить индуктивность LX и активное сопротивление rX. В качестве источника питания в одну из диагоналей моста включается либо звуковой генератор Гз, либо источник постоянного тока Е (переключение производится ключом К2). Ключ К служит для замыкания цепи гальванометра при измерении на постоянном токе.
В другую диагональ моста (CD) могут быть включены либо гальванометр Г (в случае измерений на постоянном токе), либо ламповый милливольтметр В3-39 (в случае измерений на переменном токе). Переключение производится ключом К1.
Как известно, сопротивление соленоида имеет активную и реактивную составляющие, и, в общем случае, равно:
,
где ХL = wL – индуктивное сопротивление, w = 2pf – круговая частота (f – частота переменного тока).
Или, используя способ записи с помощью комплексных чисел:
Полные сопротивления плеч такого моста представляют собой соответственно:
Запишем, применительно к такой схеме, систему уравнений (53) и (54), которая должна выполняться при балансе моста. Так как X4 = 0 и X3 = 0, уравнения (53) и (54) принимают вид
Перепишем получившуюся систему уравнений в более наглядном виде и проанализируем ее [2] :
 , | (45.3) |
 . | (45.4) |
Если в плечи моста, содержащие индуктивности, не включать дополнительные сопротивления (R1 = R2 = 0), то одновременное выполнение этих двух равенств в общем случае невозможно. Такое совпадение означало бы, что активные сопротивления катушек и их индуктивности находятся в одинаковом соотношении, что весьма маловероятно, так как активное сопротивление катушки и ее индуктивность определяются различными физическими причинами. Для балансировки рассматриваемого моста необходимо подключать дополнительные активные сопротивление R1 и R2 (или хотя бы одно из них). При этом выбор того плеча, в которое надо включать сопротивление, определяется соотношением между включенными в мост индуктивностями и их активными сопротивлениями.
Выполнение уравнений (45.3) и (45.4) соответствует балансу моста, т.е. отсутствию разности потенциалов между точками C и D в любой момент времени. Анализ уравнений показывает, что для достижения этого необходимо регулировать, как минимум, два параметра R1 и/или R2 и отношение R4/R3. Практически это довольно сложно в условиях, когда в плечах моста уже есть неизменные сопротивления (r0 + i·w·L0) и (rX + i·w·LX).
Кроме того, в диагонали моста CD возможно получение минимумов напряжения и не соответствующих состоянию баланса в случае, когда потенциалы в точках C и D не совпадают по фазе. Дополнительно затрудняет измерения то обстоятельство, что, и при условии выполнения уравнений (45.3) и (45.4) практически не достигается полное отсутствие тока, а только более «глубокий» минимум. Вспомогательное уравновешивание моста на постоянном токе позволяет проверить достижение состояния истинного баланса, а кроме того, упрощает поиски «истинного», наиболее глубокого минимума.
Отсутствие тока в диагонали CD при балансе на постоянном токе свидетельствует о выполнении уравнения (45.3). Если минимум сигнала в CD на переменном токе получен при том же отношении R4/R3, что и на постоянном токе, то это будет означать, что оба уравнения выполняются и баланс достигнут.
Используя полученные значения сопротивлений R1, R2, R3 и R4, можно из уравнения (45.3) вычислить значение активного сопротивления исследуемой катушки, а из уравнения (45.4) – значение ее индуктивности.
Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
1. Собрать электрическую схему в соответствии с рис. 45.1, включив в нее один из исследуемых соленоидов. На генераторе уже установлена частота, равная 1000 Гц.
3. Установить предел измерений вольтметра 30 В.
4. Перевести ключи К1 и К2 в положение «переменный ток». Включить генератор и вольтметр (после проверки схемы), дать приборам прогреться.
5. Провести первичную балансировку на переменном токе, т.е. изменяя величины сопротивлений R3 и R4, добиться минимального показания вольтметра. При этом, так как В3-39 – прибор многопредельный, то, по мере уменьшения его показаний, следует увеличивать его чувствительность (уменьшать пределы измерений). Записать получившиеся значения R3 и R4.
6. Переключить схему на постоянный ток (ключи К1 и К2 в положение «постоянный ток»). Изменяя R3 и R4, добиться баланса (отсутствия тока в гальванометре) при постоянном токе. При измерении замыкать ключ К. Вспомним рабочую систему уравнений, которые должны выполняться одновременно: (R1 + rX)/(R2 + r0) = R4/R3 и LX/L0 = R4/R3. Первое из этих уравнений выполняется и при балансе на постоянном токе, так как в него входят только чисто активные сопротивления. Сравним получившиеся в эксперименте отношения (R4/R3)пост и (R4/R3)перем. Чтобы оба уравнения выполнялись одновременно, необходимо изменить R1 или R2, а так как и R1, и R2 пока равны нулю, необходимо сделать одно из них отличным от нуля. В зависимости от соотношения между (R4/R3)пост и (R4/R3)перем, надо вводить или R1, или R2. Из системы уравнений видно, что для того, чтобы оба уравнения выполнялись при одном и том же отношении R4/R3, надо:
[2] Заметим, что равенства выполняются автоматически при R4 = R3 = 0 и в процессе работы необходимо следить, чтобы R3 и R4 были отличны от нуля.
Дата добавления: 2016-04-19 ; просмотров: 4878 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ