Описание магнитоэлектрического вольтметра

Вольтметр выполнен в виде макета по схеме (рис. 3). Основными элементами вольтметра является магнитоэлектрический микроам­перметр и добавочный резистор R1. Для экспериментального определения поправки на ответв­ление тока в цепь вольтметра в схему введен контрольный шунт - R_ш. Контрольный шунт подключается параллельно входу вольтметра с помощью переключателя S1 ("Контрольный шунт").

Рис.3. Схема магнитоэлектрического вольтметра.

Методические указания к выполнению лабораторной работы

1. Градуировка магнитоэлектрического вольтметра. Градуиров­ка выполняется путем сравнения показаний α_х градуируемого воль­тметра (в делениях) с показаниями V_о образцового вольтметра (в вольтах). В качестве образцового вольтметра используется мультиметр измерительной станции MS-9160. Схема градуиров­ки показана на рис. 4. Одновременно с градуировкой производится проверка точности работы встроенного вольтметра источника питания измерительной станции.

Рис. 4. Схема градуировки вольтметра

1. Включить мультиметр и источник питания измерительной станции.

2. Переключить мультиметр в режим измерения напряжения (“V”). Выбрать кнопкой «DC Ω/AC(•)» режим измерения постоянного напряжения (на экране мультиметра не индицируется «AC»).

3. Убедиться, что кнопка «V/A» источника питания отжата (индицируется напряжение регулируемого источника). Установить ручкой «Voltage» напряжение регулируемого источника равным 0В.

4. Образцовый и градуируемый вольтметры од­новременно подключить параллельно к клеммам регулируемого выхода источника питания измерительной станции.

5. Убедиться, что контрольный шунт градуируемого вольтметра отключен.

6. Изменением выходного напряжения источника питания следует установить стрелку градуируе­мого вольтметра последовательно на каждое оцифрованное деление шкалы, одновременно снимая показания мультиметра V₀ и показания встроенного вольтметра источника питания станции V_ип. Напряжение на вольтметрах изменяется с помощью ручки регулирования выходного напряжения «Voltage». Результаты измерений записать в Таблицу 1.

Таблица 1

Отсчет по шкале αx, дел.	Показания образцового вольтметра V0, В	Показания вольтметра источника питания Vип, В	Погрешность измерения напряжения δUип, %
0
5
…
50

7. Рассчитать погрешность измерения напряжения встроенного вольтметра источника питания в каждой точке по формуле

8. По результатам измерений построить график градуировки. По оси абсцисс откладывать отсчет по шкале градуируемого вольтметра в делениях, а по оси ординат – показания образцового вольтметра в вольтах.

Перед построением графика необходимо рассчитать его масштаб по осям абсцисс и ординат. Масштаб рассчитывается для каждого предела измерения отдельно по методике, изложенной в Приложении 1. Для расчета предел допускаемой погрешности (класс точности) , % определить по шкале вольтметра. Класс точности образцового вольтметра мультиметра выбирается равным 0.5%. Учесть, что масштаб имеет размерность. В данном случае размерность будет [дел/мм] или [В/мм], но ее для удобства построения графика необходимо перевести в [дел/см] или [В/см] соответственно.

2. Измерение сопротивлений вольтметров. Измерение производится косвенным методом по схеме, показанной на рис.5 и рис.6. В работе необходимо измерить сопротивление градуируемого магнитоэлектрического вольтметра. Для измерения сопротивления вольтметра используется образцовый резистор R₀, уже встроенный в лабораторный градуируемый вольтметр. Измерение производится в два этапа. Сначала градуируемый вольтметр подключается непосредственно к клеммам регулируемого источника питания (так же, как и в предыдущем пункте работы, рис.4), а значение напряжения с помощью регулируемого источника устанавливается равным или близким верхнему пределу измерения (50 дел). Это напряжение источника питания U₁. Затем вольтметр подключается к источнику напряжения через образцовый резистор R₀ и измеряется напряжение U₂ на клеммах вольтметра, согласно рис.7. Часть напряжения источника питания (измеренного в первом случае - U₁) падает на сопротивлении R₀, поэтому измеренное напряжение U₂ будет меньше U₁. По полученным результатам измерений U₁ и U₂ с учетом значения R₀ вычисляется сопротивление R_B вольтметра.

	Рис. 5. Схема измерения U1	Рис. 6. Схема измерения U2
Рис. 7. Схема включения при измерении U2

Из эквивалентной схемы можно получить, что

После выполнения измерений следует вычислить погрешность измерения R_В сопротивления вольтметра, пользуясь методикой вычисления погрешности косвенного измерения, изложенной в Приложении 2. Погрешность образцового сопротивления считать равной . Погрешности измерения напряжений U₁ и U₂ вычислить по формуле

, %,

где U_п – верхний предел измерения; U_1,2 – показания вольтметра (U₁ или U₂); , % – предел допускаемой погрешности вольтметров (класс точности), указанный на шкале прибора. Результаты измерений и вычислений записать в Таблицу 2.

Таблица 2

Тип вольтметра	Класс точности (%)	Показания		R0	Rв	Погрешности
		U1, дел.	U2, дел.			δU1 , %	δU2 , %	δRв , %
Магнитоэлектрический