3. Измерение сопротивлений

Д ля прямого измерения сопротивления резистивного элемента (резистора в том числе) будем использовать мультиметр ХММ2, в диалоговом окне которого нужно установить режим работы "" (постоянный ток), измеряемую величину , значение тока, например, 10 nА (10 нА) при измерении сопротивлений (SETTINGS), и подключить прибор к зажимам отдельного резистора (рис. 1.2) или параллельно разомкнутому участку резистивной цепи (без источников энергии). При измерении сопротивления между двумя любыми точками схемы цепи, нужно, чтобы хотя бы один из узлов схемы имел соединение с "заземленной" точкой, при этом ветви с идеальными источниками тока должны быть разомкнуты, а идеальные источники напряжения заменены короткозамкнутыми участками (проводниками).

В практике измерения сопротивлений резистивных элементов, кроме прямых и срав­нитель­ных методов, широко используется так называемый метод вольтметра-амперметра, в основу которого положен закон Ома для цепей постоянного тока (см. рис. 1.1, а и б). Заметим, что этот метод позволяет получить лишь приближенное значение измеряемого сопротивления R  U/I. Так, для схемы, изображенной на рис. 1.1, а,

R₁ = U/(I  U/R_V),

а для схемы, изображенной на рис. 1.1, б,

R₂ = (U  R_АI)/I,

где R_V и R_А  внутренние сопротивления вольтметра и амперметра соответственно.

Анализ приведенных выражений позволяет сделать выводы: первой схемой (рис. 1.1, а) следует пользоваться при измерении сравнительно ма­лых сопротивлений, когда R_V >> R₁, а второй схемой (рис. 1.1, б) – при измерении больших сопротивлений, когда R_А << R₂.

4. Измерение угла сдвига фаз

Для измерения угла сдвига фаз  между сину­соидальным напряжением и током в реальной цепи используют: измерители разности фаз; так называемый метод вольтметра-амперметра-ваттметра, при котором угол  определяют из уравнения  = arccos(Р/UI), где Р  показание ваттметра, а также методы, основанные на измерении временного интервала t при помощи электронно-лучевого осциллографа.

Временной интервал

t =  / =  / 2f

п ропорционален фазовому сдви­­гу  между синусоидальным напряжением и то­ком в неразветвлённой цепи (рис. 1.3, а) и обратно пропорционален угловой частоте  напряжения (тока).

При этом фазовый угол (в градусах) определяют по формуле

 = 360t/Т,

где T = l/f  период изменения напря­жения в секундах (с); f  ча­­­с­тота пита­ющего цепь напряжения в герцах (Гц).

Временной интервал t = T2 – T1 обычно измеряют между нулевыми значени­ями осциллограмм напряжения и тока с помощью визирных линий (визиров), расположенных слева и справа от экрана ос­цил­лографа (рис. 1.3, а). Угол j берется со знаком "плюс", если ток отстаёт по фазе от напряжения (см. рис. 1.3, а), и со знаком "минус", если ток опережает по фазе напряжение.

Установка чувствительности ка­налов А (Channel A) и В (Channel B) и развертки осциллограмм во времени (Time base) производится в окне, выводимом ниже поля осциллограмм (см. рис. 1.3, а).

При моделировании схем цепей на рабочем поле программной среды MS10 и их анализе для измерения угла сдвига фаз в цепях переменного тока наряду с осциллографом будем использовать также виртуальный ваттметр XWM1 (рис. 1.3, в), размещённый в библиотеке Instruments. Ваттметр непосредственно измеряет активную мо­щность Р цепи (ветви) в ваттах и коэффициент мощности cos (Power Factor).