Практическая работа №1 по теме: Цель:

Практическая работа №1
по теме: Измерение сопротивления, токов, напряжений, мощности
Цель: изучить основные теоретические основы темы, научиться рассчитывать и измерять основные
параметры простых электрических цепей и читать простые принципиальные электрические схемы
Порядок выполнения работы:
1. Пользуясь материалами учебника и дополнительным теоретическим материалом, изучить
основные теоретические основы темы, научиться рассчитывать и измерять основные параметры
простых электрических цепей и читать простые принципиальные электрические схемы
и дать им письменную характеристику по плану:
1. Измерение сопротивления
2. Измерение токов
3. Измерение напряжения
4. Измерение мощности
2. Оформить практическую работу в тетради для практических работ
Литература
1. Бутырин П.А.Электротехника стр 7-25
Результаты самостоятельной работы оформляем в рабочих тетрадях и сдаём по
окончании карантина или в электронном виде на эл.адрес преподавателя Омельченко
Г.В.
g.v.omel@yandex.ru
Теоретический материал
Электри́ческое
сопротивле́ние — физическая
величина,
характеризующая
свойства проводника препятствовать
прохождению электрического
тока и
равная
отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему.
Сопротивление для цепей переменного тока и для переменных электромагнитных полей
описывается понятиями импеданса и волнового сопротивления. Сопротивлением (резистором) также
называют радиодеталь, предназначенную для введения в электрические цепи активного сопротивления.
Сопротивление (часто обозначается буквой R или r) считается, в определённых пределах,
постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как
где
R — сопротивление, Ом;
U — разность электрических потенциалов (напряжение) на концах проводника, В;
I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности
потенциалов, А.
Для измерения сопротивлений, ёмкостей, индуктивностей используется множество
всевозможных приборов и приспособлений. Например, такие как электронные аналоговые
приборы и преобразователи, мосты и компенсаторы, цифровые приборы и преобразователи и
многие другие. Рассматривая каждый прибор по отдельности можно выделить такие
характеристики. Электронные аналоговые приборы и преобразователи представляют собой
средства измерений, в которых преобразование сигналов измерительной информации
осуществляется с помощью аналоговых электронных устройств. Выходной сигнал таких
средств является непрерывной функцией измеряемой величины. Электронные приборы и
преобразователи применяются при измерении практически всех электрических величин:
напряжения, тока, частоты, мощности, сопротивления и т. д. Для измерения различных
величин находят применение измерительные приборы – мосты и компенсаторы, которые
строятся на основе метода сравнения с мерой. Мосты широко используются для измерения
сопротивления, индуктивности, ёмкости, добротности и угла потерь. На основе мостовых схем
выпускают приборы для измерения неэлектрических величин и различные устройства
автоматики. Широкое применение мостов объясняется возможностью получения высокой
точности результатов измерений, высокой чувствительности и возможностью измерения
различных величин. Для измерения напряжений и ЭДС постоянного и переменного тока
применяют компенсаторы постоянного и переменного тока. Они также применяются для
измерения других величин при использовании измерительных преобразователей косвенного
способа измерений. Компенсаторы дают возможность получать результаты с высокой
точностью, они обладают высокой чувствительностью. В настоящее время широко
используются цифровые измерительные приборы (ЦИП), имеющие ряд достоинств по
сравнению с аналоговыми электроизмерительными приборами. Цифровыми называются
приборы, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измерительной информации,
показания которых представляются в цифровой форме. Основные методы и средства
измерения сопротивления электрической цепи по постоянному току. Измерение малых
сопротивлений. Сопротивления в диапазоне от единиц до миллионных долей Ом измеряют
двойными мостами и электронными миллиомметрами. Двойные мосты. Эти мосты получили
распространение при измерении малых сопротивлений, так как влияние соединительных
проводов и контактов в них минимально. Конструктивно современные мосты обычно
выполняют в металлическом корпусе, на панели которого размещаются ручки магазина
сопротивлений (плечо сравнения), переключатели плеч отношения, зажимы для подключения
измеряемого объекта, наружного гальванометра, источник питания. Некоторые мосты
выпускаются со встроенным гальванометрами. В электронных миллиомметрах измерения
производятся на переменном токе, что позволяет значительно снизить мощность, выделяемую
на объекте измерений. Обычно напряжение на исследуемом объекте составляет десятки
милливольт. Измерение больших сопротивлений. При измерении больших сопротивлений
(1000000 и более Ом), применяются одинарные мосты постоянного тока, электронные
тераомметры (мегаомметры), цифровые омметры и электрические мегаомметры. Сложность
измерения больших сопротивлений определяется прежде всего шунтирующим влиянием
сопротивления изоляции между входными зажимами приборов, которое при изготовлении и
дестабилизирующем влиянии внешних факторов (температуры, влажности, загрязнения и т. д.)
не может быть обеспечено постоянным. Кроме того, токи, протекающие через объекты с
большим сопротивлением, становятся весьма малыми, что представляет высокие требования к
чувствительности средств измерений. В связи с этим приходится повышать напряжение на
исследуемом объекте до сотен и даже тысяч вольт. Это представляет соответствующие
требования к измеряемым объектам. Одинарные мосты. Для измерения сопротивления больших
сопротивлений применяются одинарные мосты. Нижний предел измерений этих мостов
ограничивается влиянием на результат измерения сопротивлений контактов и соединительных
проводов. Верхний предел измерений ограничивается влиянием сопротивления изоляции.
Применение мер защиты от влияния токов утечки позволяет увеличить верхний предел
измерений моста. Диапазон измеряемых в настоящее время сопротивлений достаточно широк и
имеет тенденцию к дальнейшему расширению. Для измерений в столь широком диапазоне
применяются самые разнообразные средства измерений, позволяющие прямо или косвенно
находить значения неизвестных сопротивлений. Выбор средств и способов измерений в
значительной мере зависит как от значений сопротивлений, так и от требуемой точности,
условий
измерений
и
других
факторов.
Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике.
Силой тока называется физическая величина , равная отношению количества заряда ,
прошедшего за некоторое время через поперечное сечение проводника, к величине этого
промежутка времени.
Сила тока в Международной системе единиц (СИ) измеряется в амперах.
По закону
Ома сила
тока для
участка
цепи
прямо
пропорциональна
приложенному напряжению к участку цепи и обратно пропорциональна сопротивлению
проводника этого участка цепи :
— где e — заряд электрона, n — концентрация частиц, S — площадь поперечного
сечения проводника,
— средняя скорость упорядоченного движения электронов.
Единица измерения в СИ — 1 Ампер (А) = 1 Кулон / секунду.
Постоянные токи обычно измеряются показывающими приборами (амперметрами).
Амперметры включаются в цепь последовательно с объектом, ток в котором подлежит
измерению. При измерении малых токов включение милли- или микроамперметров,
обладающих конечными сопротивлениями, может значительно изменить ток в цепи,
соответственно возрастает погрешность метода измерения.
Далее по закону Ома
определяется ток. Для измерения постоянного тока чаще всего используются приборы
магнитоэлектрической системы, реже – электромагнитной. Очень малые постоянные токи
измеряют гальванометром. Для измерения малых токов применяются электростатические
измерительные приборы, при помощи которых измеряют напряжение на зажимах очень
большого известного сопротивления, по которому протекает малый измеряемый ток. Большие
значения постоянного тока можно измерять при помощи измерительных трансформаторов
постоянного тока, представляющих собой дроссель, подмагничиваемый измеряемым
постоянным током (магнитный усилитель). Вследствие подмагничивания меняется
индуктивное сопротивление вторичной обмотки, а, следовательно, и показание прибора. Для
расширения пределов измерений используют масштабные преобразователи – шунты
При
измерении тока I, величина которого в n раз больше номинального тока I, сопротивление шунта
может быть определено из соотношения , или Величину называют коэффициентом
шунтирования
Измерение напряжения
Для измерения постоянных напряжений до нескольких киловольт применяют в
основном электростатические вольтметры, реже приборы других систем с делителями
напряжения. Малые переменные напряжения (до единиц вольт) измеряют с помощью приборов
выпрямительной системы, аналоговыми и цифровыми электронными вольтметрами. Для
измерения переменных напряжений от единиц до сотен вольт в диапазоне частот до десятков
килогерц используют приборы электромагнитной, электродинамической и выпрямительной
систем. В диапазоне частот до десятков мегагерц напряжение измеряют приборами
электростатической и термоэлектрической систем, цифровыми вольтметрами. Большие
значения переменных напряжений (свыше киловольта) измеряют теми же приборами, но с
применением измерительных трансформаторов напряжения. Последние кроме преобразования
переменного напряжения обеспечивают изоляцию вторичной цепи от первичной, находящейся
под высоким напряжением. Напряжение характеризует электрическое поле, создаваемое током.
Напряжение (U) равно отношению работы электрического поля по перемещению заряда
к величине перемещаемого заряда на участке цепи. Напряжение характеризует электрическое
поле, создаваемое током. Напряжение (U) равно отношению работы электрического поля по
перемещению зарядак величине перемещаемого заряда на участке цепи
Единица измерения напряжения в системе СИ:
[U]=1B
1 Вольт равен электрическому напряжению на участке цепи, где при протекании заряда,
равного
1
Кл,
совершается
работа,
равная
1
Дж:
1 В = 1 Дж/1 Кл.
Измерение мощности в цепях постоянного тока
В цепях постоянного тока для измерения мощности ваттметр применяют относительно
редко, в основном используют метод амперметра -- вольтметра
Определив амперметром
значение тока I и вольтметром напряжение U, вычисляют мощность по формуле Р = UI.
Мощность электрического тока равна отношению работы тока ΔA к интервалу времени Δt, за
которое эта работа была совершена:
Преподаватель Омельченко Г.В.