Определение цены деления приборов с шунтом

Расчет шунта

рис.1

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

рис.2

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

IномRвн=(Iпред -Iном) Rш,

откуда , (1)

Iпред=20 мА, Uпред=1,5 В (дано из начальных условий),

Rвн=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 Rдоп 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 Iпред.

§ 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 Uпред.

§ 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 ≈Uпред.

§ 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.

Kш=6,67±1,57