Определение цены деления приборов с шунтом

Расчет шунта

рис.1

Соберем цепь с шунтом, как показано на рис.1. Пусть амперметром с внутренним сопротивлением R_вн, рассчитанным на ток I_ном, необходимо измерить ток I_пред, который превосходит I_ном. Это можно осуществить с помощью шунта (рис. 2).

рис.2

Поскольку I_пред >> I_ном, то избыточный ток I_пред -I_ном должен пройти через шунт, сопротивление которого и нужно рассчитать. Так как амперметр и шунт находятся под одним напряжением, то можно записать:

I_номR_вн=(I_пред -I_ном) R_ш,

откуда , (1)

I_пред=20 мА, U_пред=1,5 В (дано из начальных условий),

R_вн=25±0,25 Ом

Погрешность

, (2)

Коэффициент шунтирования находится из отношения:

. (3)

Погрешность коэффициента шунтирования:

(4)

Расчет дополнительного сопротивления

Дополнительное сопротивление подключается последовательно с вольтметром с целью увеличения его внутреннего сопротивления и расширения предела измерения.

рис.3 Схема включения вольтметра с шунтом

При подключении R_доп номинальный ток изменяться не должен, следовательно

,

откуда , (5)

Погрешность:

, (6)

Для проверки результатов собираем цепь, как показано на рис.4

Рис.4 Электрическая цепь для измерения напряжения

 

Ход работы

Получили измерительные приборы и методические указания

Упр.1. Изучили характеристики измерительных приборов и занесли их в таблицу 3.

Упр.2.Использовали вольтамперметр в качестве амперметра с расширением его предела до I_пред.

§ Собрали цепь как показано на рис.1 (без шунта)

§ Движком реостата установили такой ток, что стрелка вольтамперметра отклонилась до предела; при этом вольтамперметр и миллиамперметр показывали номинальный ток. Занесли показания в таблицу 3.

§ Рассчитали сопротивление шунта по формуле (1)

§ Рассчитали погрешность сопротивления шунта по формуле (2)

§ Подключили шунт, как показано на рис.1, убедились, что предельное значение силы тока, данное преподавателем, оказалось примерно равно значению силы тока на вольтамперметре.

§ Рассчитали коэффициент шунтирования по формуле (3), определили цену деления прибора с шунтом и занесли в таблицу 3.

§ Упр.3. Использовали прибор вольтамперметр в качестве вольтметра с расширением его предела до U_пред.

§ Собрали цепь как показано на рис.3

§ Используя вольтамперметр в качестве вольтметра с расширением предела измерения, рассчитали дополнительное сопротивление к прибору по формуле (5).

§ Рассчитали погрешность дополнительного сопротивления по формуле (6)

§ Для проверки расчетов собрали цепь как показано на рис.4.

§ Движком реостата установили такой ток, что стрелка вольтамперметра отклонилась до предела.

§ Подключили контрольный вольтметр как показано на рис.4, убедились, что показания вольтметра ≈U_пред.

§ Используя класс точности, определили абсолютную погрешность приборов.

 

Результаты измерений

Табл. 3

Наименование прибора	Род тока	Рабочее положение	Система прибора	Класс точности	ном. ток	Цена деления
с шунтом	Без шунта
Вольтамперметр	-			2.5	3 мА	1 мА	0.15 мА
Миллиамперметр	-			1.5	3.5 мА	2 мА	2 мА
Контрольный вольтметр	-			2,5	3 В	0,1 В	0,1 В

 

Вычисления

Абсолютная погрешность вольтамперметра в качестве:

1. амперметра:

с пределом 3 мА:

,

с расширением предела до 20 мА:

,

2. вольтамперметра:

.

Сопротивление шунта:

,

Погрешность:

,

Коэффициент шунтирования:

,

Погрешность коэффициента шунтирования:

= 1,57

Дополнительное сопротивление:

.

Погрешность:

Вывод:

В этой лабораторной работе мы ознакомились со стрелочными электроизмерительными приборами, такими как вольтамперметр, миллиамперметр, контрольный вольтметр, шунт. Научились читать их технические характеристики: род тока, система прибора, класс точности, цена деления. Научились составлять простейшие электрические цепи и рассчитывать сопротивление.

K_ш=6,67±1,57