Как снять показания с цифрового электроизмерительного прибора

Как снять показания с цифрового электроизмерительного прибора

Цифровой ресурс может использоваться для обучения в рамках программы основной и средней школы (базового уровня).

Модель позволяет провести серию экспериментов, в которых можно изменять сопротивления вольтметра и амперметра, используемых в качестве измерительных приборов.

Для измерения напряжений и токов в электрических цепях постоянного тока используются специальные приборы – вольтметры и амперметры .

Вольтметр предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к его клеммам. Он подключается параллельно участку цепи, на котором производится измерение разности потенциалов. Любой вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением . Для того чтобы вольтметр не вносил заметного перераспределения токов при подключении к участку цепи, его внутреннее сопротивление должно быть велико по сравнению с сопротивлением того участка цепи, к которому он подключен. Для цепи, изображенной на рис. 1, это условие записывается в виде:

Это условие означает, что сила тока через вольтметр много меньше силы тока , который протекает по участку цепи, напряжение на концах которого измеряется вольтметром. Поскольку внутри вольтметра не действуют сторонние силы, разность потенциалов на его клеммах совпадает по определению с напряжением. Поэтому можно говорить, что вольтметр измеряет напряжение. Амперметр предназначен для измерения силы тока в цепи. Амперметр включается последовательно в разрыв электрической цепи, чтобы через него проходил весь измеряемый ток. Амперметр также обладает некоторым внутренним сопротивлением . В отличие от вольтметра, внутреннее сопротивление амперметра должно быть достаточно малым по сравнению с полным сопротивлением всей цепи. Для цепи на рис. 1 сопротивление амперметра должно удовлетворять условию: чтобы при включении амперметра ток в цепи не изменялся.

Компьютерная программа позволяет изменять сопротивление вольтметра и амперметра. Выводятся измеряемые приборами значения силы тока и напряжения в цепи. Кнопками Старт и Сброс можно начать эксперимент или вернутся к выбору начальных условий соответственно.

Данная модель может быть применена на уроках изучения нового материала, повторения, решения задач в 10 классе по теме: «Последовательное и параллельное соединения проводников. Предел измерения амперметра и вольтметра».

В зависимости от технического оснащения учебного процесса и особенностей учебно-тематического планирования модель может использоваться в следующих вариантах:

• иллюстративный компонент (демонстрация с использованием проекционной техники);
• основа кратковременных (10–15 минут) работ;
• основа урока изучения нового материала, закрепления полученных знаний (в качестве средства экспериментальной поддержки), урока решения задач (в качестве основы заданий и средства экспериментальной проверки полученных результатов).

Цели урока: повторить законы последовательного и параллельного соединений проводников, рассмотреть применение этих законов на примере решения задач, способы расширения предела измерения электроизмерительных приборов, погрешность измерения.

К гальванометру, сопротивление которого , присоединили шунт, понижающий чувствительность гальванометра в . Какое сопротивление нужно включить последовательно с шунтированным гальванометром, чтобы общее сопротивление осталось неизменным?

Для измерения неизвестного сопротивления резистор был включен в электрическую цепь (см. рис.) параллельно с неидеальным вольтметром, имеющим внутреннее сопротивление , и последовательно с неидеальным амперметром, сопротивление которого .

Вольтметр показал напряжение , показания амперметра – . Определите .

Источник

Снятие показаний с электроизмерительных приборов. Цена деления. Чувствительность приборов

Снятие показаний с однопредельного прибора обычно не вызывает затруднений, поскольку шкала градуируется непосредственно в измеренных величинах.

Многопредельные приборы могут иметь одну или несколько шкал. Если есть шкала, соответствующая тому пределу, к которому включен прибор, то снятие показаний также очевидно. Рассмотрим многопредельный, одношкальный прибор. Например, вольтметр М45МОМЗ с клеммами (3V, 7.5V, 15V, 30V). Шкала имеет 75 делений (рис.1.15). Для измерения неизвестного постоянного напряжения измерения начинают с подключения к клеммам, соответствующим максимальному пределу, т.е. к клеммам 15V и 30V (с соблюдением полярности). По величине отклонения стрелки оценивают значение измеряемого напряжения.

Для определения величины измеряемого напряжения необходимо определить цену деления прибора. Ценой деления прибора называется отношение предельного значения измеряемой величины к максимальному линейному или угловому отклонению. Таким образом, цена деления показывает, какая величина тока или напряжения приходится на одно деление прибора.

Величина, обратная цене деления , есть чувствительность прибора. Чувствительностью прибора называется отношение максимального линейного или углового перемещения стрелки к предельному значению измеряемой величины.

Определим цену деления в рассматриваемом примере. В данном случае напряжение, равное, 30B (используемый предел прибора), должно вызвать отклонение стрелки на 75 делений (число делений шкалы). Предположим, что стрелка отклонилась на 14,5 делений.

Таким образом, цена деления С=30В/75дел=0,4В/дел.

Теперь, зная цену деления, прибора, определим измеряемое напряжение

Для того, чтобы более точно измерить это напряжение, надо провести измерения на другом пределе измерения. Данным прибором напряжение, равное примерно 5.8В, можно измерить еще на двух пределах. Измерим то же напряжение на пределе 15В. При этом стрелка отклонилась на 28 делений. Цена деления на данном пределе будет равна: С=15В/75дел=0,2В/дел. Значит, величина измеряемого напряжения равна .

Измерим теперь напряжение на пределе 7,5В. Показание прибора в этом случае равно 55,5 делений. С=7.5В/75дел.=0.1 В/дел; и , а на пределе 3В это напряжение измерить нельзя, т.к. как измеряемое напряжение больше предельного значения.

Таким образом, измерения на трех разных пределах дали разные значения измеряемого тока. Этого и следовало, ожидать, т.к. измерения проводятся с некоторой погрешностью.

Источник

Использование электроизмерительных приборов

Использование электроизмерительных приборов

Для измерения электрических величин

Цель работы:1. Научиться пользоваться электроизмерительными приборами.

2. Закрепить умения измерения физических величин косвенными методами на основе прямых измерений нескольких величин.

Агапов Б.Т., Максютин Г.В., Островерхов П.И. Лабораторный практикум по физике. Учеб. пособие – М.: Высшая школа, 1982г. §§32-34.

Вопросы входного контроля

1. Что такое электрический ток? Условия существования электрического тока в цепи.

2. Источник постоянного тока. ЭДС источника.

3. Величины, характеризующие прохождение электрического тока по цепи и единицы их измерения.

4. Закон Ома для участка цепи, для замкнутой цепи.

5. Виды соединения проводников.

6. Действие электрического тока при прохождении по проводнику.

8. Магнитное поле, создаваемое проводником с током. Взаимодействие магнитных полей.

9. Переменный электрический ток.

10. Амплитудное и действующее значение переменного электрического тока.

Краткая теория

Современные физиологические, диагностические и физиотерапевтические исследования часто требуют измерения различных электрических величин. Например: измерение биопотенциалов, измерение сопротивления биологических тканей электрическому току, измерение параметров тока при воздействии на организм человека и т.д. Кроме того, многие неэлектрические величины для удобства их регистрации также преобразуют в электрические величины. Например: пьезодатчики, преобразующие механические колебания в ЭДС; термодатчики, преобразующие передаваемое количество теплоты в электрическое сопротивление или ЭДС и т.д.

В большинстве подобных случаев измерения проводят при помощи электроизмерительных приборов, т.е. приборов, позволяющих непосредственно при подключении к электрической цепи измерять различные электрические параметры: сопротивление участка цепи, силу тока, мощность, частоту переменного тока и другие.

Электроизмерительные приборы классифицируются по ряду признаков:

— назначению (вольтметры, амперметры, омметры, ваттметры, частотометры и др.);

— роду измеряемого тока (постоянный, переменный, импульсный);

— принципу действия (магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, индукционные и др.);

— классу точности;

— принципу считывания показаний (стрелочные, цифровые);

— условиям эксплуатациии т.д.

Большинство приборов показывают значения электрической величины, соответствующие моменту измерения. Эти приборы называют показывающими. Некоторые приборы показывают суммарное значение измеряемой величины за определенный промежуток времени, например, счетчики электроэнергии или дозиметры. Эти приборы называют интегрирующими.

Основные части электроизмерительных приборов

У большинства приборов, независимо от их принципа действия, есть общие по назначению части.

Корпус прибора служит для защиты измерительного механизма от механических повреждений.

К зажимамприбора присоединяют провода для подключения его к электрической цепи.

Корректорнужен для установки стрелки на нулевую отметку шкалы.

По шкалеприбора отсчитывают значение измеряемой величины.

Отметку шкалы, соответствующую нулевому значению измеряемой величины, называют нулевой. Интервал между двумя соседними отметками шкалы носит название деления шкалы, а значение величины, приходящееся на одно деление шкалы называется ценой деления. Шкалы бывают равномерные (расстояние между отметками шкалы одинаковые) и неравномерные. Внешний вид шкалы и нанесенные на нее условные обозначения зависят от назначения и конструкции прибора (рис.1).

Переключатели рода измеряемого тока (постоянный, переменный) и рода измеряемой величины (амперметр, вольтметр, омметр и т.п.) позволяют настроить многофункциональный прибор на характер данного измерения.

Переключатель пределов измеренияпредназначен для расширения диапазона измерения электроизмерительных приборов.

Измерительный механизм– главная часть прибора – представляет собой преобразователь электрических величин в неэлектрические, в частности, в отклонение стрелки.

Некоторые приборы, например, омметры, снабжены автономными источниками электропитания.

№ п/п Этапы урока Время, мин Приемы и методы 1 Организационный момент 2 2 Проверка домашнего задания по теме «Последовательное и параллельное соединения проводников» 10 Индивидуальный опрос 3 Изучение нового материала по теме «Предел измерения амперметра и вольтметра. Погрешность измерения» 15 Изучение нового материала с использованием интерактивной модели «Снятие показаний электроизмерительных приборов» 4 Решение задач 15 Решение задач на доске 5 Объяснение домашнего задания 3

Рис. 1. Внешний вид панели стрелочного электроизмерительного прибора:

1 – зажимы (клеммы) для подключения прибора к электрической цепи;

4 – шкалы для измерения в цепях переменного (

5 – обозначение на шкале, показывающее, что при измерении шкала прибора должна быть горизонтальной;

6 – переключатели рода измеряемого тока;

7 – переключатель рода измеряемой величины (напряжение V или сила тока А(мА) и пределов измерения;

8 – обозначение класса точности прибора при измерениях в цепи переменного тока (

Класс точности прибора

Одной из основных характеристик прибора является степень точности, с которой можно производить измерения при помощи этого прибора. По степени точности электроизмерительные приборы делятся на несколько классов точности. Класс точности определяется в зависимости от предела допустимой погрешности прибора, вызванной особенностями его устройства.

Абсолютной погрешностью прибораDА называют разность между показанием прибора А_п и действительным значением А_д измеряемой величины:

Относительной приведенной погрешностью прибора Е называют выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности прибора к пределу измерения А_к, который соответствует положению на конечной отметке шкалы прибора в соответствии с выбранным пределом измерения:

Класс точности прибора (К) определяется наибольшей допустимой приведенной погрешностью прибора.

Класс точности определяет абсолютную приборную погрешностьd_пр в процентах от наибольшего значения величины, которое может быть измерено прибором при данном пределе измерения:

Например, амперметр (рис. 2), имеющий класс точности К=1,5 (на рисунке выделен цифрой 1) установлен на предел измерения I_k=5А (выделен цифрой 2). Значит, абсолютная погрешность при измерении силы тока на этом пределе измерения будет составлять 1,5% от 5Ампер, т.е.

Практическая часть

Вопросы выходного контроля

1. Какие электроизмерительные приборы используются для измерения силы тока, напряжения, сопротивления, мощности, частоты электрического тока?

2. Как включаются в электрическую цепь омметры, амперметры, вольтметры, частотометры при измерении электрических величин?

3. Как снять показания с цифрового электроизмерительного прибора?

4. Как определить погрешность при измерениях цифровым электроизмерительным прибором?

5. Для измерений каких электрических величин можно использовать мультиметр?

6. Как можно измерить силу тока в цепи, имея только мультиметр?

7. Как определить цену деления стрелочного прибора?

8. Как определить приборную погрешность при известном классе точности прибора?

9. Как правильно выбрать предел измерения при использовании стрелочного измерительного прибора?

10. Записать значения физических величин с учетом приборной погрешности по показаниям приборов (рис.14) .

Рис. 14.

Использование электроизмерительных приборов

Источник