Метод амперметра и вольтметра

Метод относится к косвенному и основан на раздельном измерении тока I в цепи измеряемого сопротивления R_х и напряжения U_v на его зажимах и последующем вычислении по формуле

Возможные схемы включения приборов показаны на рис. 2а,б.

Рис. 2. Схемы для измерения малых (а) и больших (б)сопротивлений методом амперметра и вольтметра

Пoгpeшность измерения состоит из погрешности амперметра, вольтметра и погрешности метода, обусловленной потреблением энергии измерительными приборами и зависящей от схемы включения.

Для схемы, представленной на рис. 2а, результат измерения R будет отличаться от R_х:

(2)

и относительная погрешность измерения будет

Для схемы, изображенной на рис. 2б, результат измерения

(3)

а относительная погрешность будет

(5)

Из полученных выражений видно, что для обеспечения возможно меньшей погрешности метода при измерении сравнительно низкоомных сопротивлений (R_x<<R_v) целесообразно пользоваться схемой рис. 2а, а при измерении высокоомных сопротивлений - рис. 2б (R_x»R_A).

Погрешность метода можно уменьшить, если используя схему рис. 2а, значение R_x брать с учетом тока вольтметра:

' (6)

, а для схемы рис. 26 с учётом падения напряжения на амперметре:

(7)

Метод амперметра и вольтметра находит широкое применение для измерений сопротивления обмоток мощных электрических машин и аппаратов. Его преимущества заключаются в возможности выполнения измерений практически при любых значениях тока и напряжения в широком диапазоне измеряемого сопротивления (от 10^-5 до 10¹³ Ом). Данный метод измерения реализован в приборах Ц 4313, Ц 4315, Ц 4354.

Омметры

Если в методе амперметра и вольтметра применить источник питания с заранее известным напряжением, то необходимость измерения налряжения вольтметром отпадает, а шкалу амперметра можно сразу отградуировать в значениях измеряемого сопротивления.

Для прямых измерений сопротивления и диапазоне от 10^-5 до 10⁹ Ом можно использовать магнитоэлектрические омметры и мегаомметры, а для измерений более высокоомных сопротивлений (до 10¹⁵ Ом) – электронные мегаоометры и тераомметры.

Эти приборы имеют нелимитную шкалу и потому предельное значение относительной погрешности измерения сопротивления определяется через класс точности.

Отечественная промышленность выпускает омметры с последовательной и параллельной схемами. ( рис. 3-а, б)

Омметр с последовательной схемой имеет однорамочный измерительный механизм магнитоэлектрической системы с сопротивлением R_n и добавочным резистором R_g , последовательно с которым включается измеряемое сопротивление R_x. Омметр может питаться от внутренней батареи сухих элементов или от внешней батареи.

При разомкнутой кнопке К ток в цепи:

I=C_Iα=U/(R_n+R_u+R_g)

А угол поворота подвижной части:

При U/C_I=const угол поворота зависит только от величины сопротивления R_x, значения которого наносят на шкалу при градуировке. Для поддержания U/C_I=const время от времени используют шунт с переменным сопротивлением.

Рис.3 Схемы измерения сопротивления с помощью омметров с последовательной (а) и параллельной (б) схемой.

В омметрах с параллельной схемой ток в измерительном механизме:

Зная, что обычный ток цепи:

Получим:

А угол поворота подвижной части:

(9)

При U=const угол отклонения от подвижной части зависит только от R_X.

Последовательная схема применяется для измерения относительно больших сопротивлений, а параллельная – для измерения малых.

При использовании омметров, мегаоометров и и тераомметров следует помнить, что напряжение, приложенное к измеряемому сопротивлению, и ток задаются используемым прибором (в омметрах напряжение не превышает 1,5-6В, а в мегаомметрах и тераомметрах имеет значение 100, 500, 1000, 2500).