Ammetra, voltmetra un vatmetra kalibrēšana, izmantojot potenciometru

Mēs zinām, ka spriegumu, strāvu un jaudu mēra voltos, ampēros un, vatos un voltmetros, ampērmetru un vatmetru izmanto šo parametru mērīšanai. Lai gan šie mērinstrumenti tiek ražoti ar piesardzību, tie klienta beigās tomēr var dot kļūdu rādījumus. Tātad šie instrumenti ir kalibrēti, lai samazinātu kļūdu. Šajā rakstā mēs paskaidrosim, kā kalibrēt voltmetru, ampermetru un vatmetru, izmantojot potenciometru.

Pirms iedziļināties detaļās, vispirms apspriedīsim šajā rakstā izmantoto svarīgo jēdzienu.

Ja mums ir divi vienādas vērtības sprieguma avoti, kas savienoti paralēli, kā parādīts zemāk, tad starp tiem nebūs strāvas plūsmas. Tas ir tāpēc, ka abu avotu potenciālās vērtības ir vienādas un neviens no avotiem nevar uzlādēt otru. Tātad ķēdē galvanometrs neuzrāda nekādu novirzi.

Kalibrēšanas procesā izmantosim to pašu divu sprieguma avotu līdzsvarošanas fenomenu.

Potenciometra kalibrēšana

Iepriekš redzamajā attēlā parādīta potenciometra kalibrēšanas shēma.

Attēlā tiek izmantota standarta šūna ar spriegumu 1,50 V, kas slodzes laikā nerada sprieguma svārstības pat milivoltos. Šāda veida stabils avots ir nepieciešams potenciometra kalibrēšanai bez kļūdām.

Vadītspējas skala tiek mērogota precīzi, lai mērījumu laikā izvairītos no lasīšanas kļūdas. Vadošajai skalai ir arī gluda virsma ar tīra griezuma izmēriem, kas nodrošina vienādu pretestības sadalījumu visā garumā.

Reostats atrodas strāvas plūsmas regulēšanai ķēdes kontūrā, un tādējādi mēs varam noregulēt sprieguma kritumu garuma vienībā pa vadošo skalu. Šeit ir pievienots arī galvanometrs, lai vizualizētu defektu, kas notiek strāvas plūsmas gadījumā starp standarta elementa cilpu un vadoša mēroga cilpu. Nezināmais EMF šeit ir savienots ar galvanometru mērīšanai pēc potenciometra kalibrēšanas.

Darbs:

Vispirms ieslēdziet strāvu un noregulējiet reostatu, lai galvenās ķēdes kontūrā varētu plūst dažu simtu miliamperu strāva. Tā kā vadošā skala atrodas arī galvenajā cilpā, caur to plūst tā pati strāva, radot sprieguma kritumu. Lai gan sprieguma kritums parādās metāla skalā, tas vienmērīgi sadalīsies pa visu ķermeni.

Pēc sprieguma krituma parādīšanās pa vadošo skalu, ja mēs ņemam bīdāmo kontaktu un pārvietojamies pa metāla skalu no nulles, ķēdes nelīdzsvarotības dēļ strāva plūst no sekundārās ķēdes uz primāro ķēdi. Un, kad slīdošais kontakts virzās tālāk no nulles, šīs strāvas plūsmas lielums samazinās. Tas ir tāpēc, ka, palielinoties kontakta laukumam, sprieguma kritums mērogotā apgabalā tuvosies standarta šūnas spriegumam. Tātad noteiktā brīdī sprieguma kritums mērogotā apgabalā būs vienāds ar standarta elementa spriegumu, un tajā brīdī starp divām ķēdēm nebūs strāvas plūsmas.

Tagad, kad sekundārajā ķēdē ir pievienots galvanometrs, tā displejā parādīs novirzi strāvas plūsmas dēļ, un lielāka būs pašreizējā novirze. Pamatojoties uz to, galvanometrs neuzrādīs novirzi tikai tad, kad abas ķēdes būs līdzsvarotas, un šo stāvokli mēs centīsimies panākt, lai kalibrētu potenciometru.

Lai labāk izprastu, aplūkosim zemāk redzamo shēmu, kurā parādīts līdzsvara stāvoklis.

Ja mēs pieņemam, ka metāla kontakta pretestība no 0 līdz 100 cm ir R, tad sprieguma kritums visā 100 cm garajā metāla kontaktā ir V = IR. Tā kā mēs pieņēmām līdzsvarotu ķēdi, šim sprieguma kritumam “V” jābūt vienādam ar standarta elementa spriegumu, un galvanometra rādījumā būs nulle novirze.

Tagad, izmērot šo precīzo garumu, kurā galvanometrs rāda nulli, mēs varam kalibrēt potenciometra skalu, pamatojoties uz standarta elementa sprieguma vērtību.

Tātad 1 cm skalas garums ir = 1,5v / 100cm = 0,005V = 5mV.

Zinot sprieguma kritumu uz centimetru potenciometra skalā, pievienojiet nezināmo spriegumu sekundārajai ķēdei un pabīdiet kontaktu, lai izmērītu garumu, pie kura mums būs nulles novirze. Zinot šo mēroga garumu, kurā notiek līdzsvars, mēs varam izmērīt nezināmā EML vērtību kā

V = (kontakta garums) x (5mV).

Potenciometru pielietojums

Papildus nezināmā sprieguma mērīšanai potenciometru var izmantot arī strāvas un jaudas mērīšanai, to mērīšanai ir nepieciešami tikai pāris papildu komponenti.

Izņemot sprieguma, strāvas un jaudas mērīšanu, potenciometrus galvenokārt izmanto voltmetru, ampērmetru un vatmetru kalibrēšanai. Tā kā potenciometrs ir līdzstrāvas ierīce, kalibrējamiem instrumentiem jābūt ar līdzstrāvas kustīgu dzelzs vai elektrodinamometra tipiem.

Voltmetra kalibrēšana, izmantojot potenciometru

Kontūrā vissvarīgākais kalibrēšanas procesa komponents ir piemērota stabila līdzstrāvas sprieguma padeve. Tas ir tāpēc, ka jebkādas barošanas sprieguma svārstības radīs kļūdu voltmetra kalibrēšanā, tādējādi novedot pie visa eksperimenta neveiksmes. Tātad standarta sprieguma šūna ar stabilu gala vērtību tiek uzskatīta par avotu un pievienota paralēli voltmetram, kas jākalibrē. Divus apdares traukus “RV1” un “RV2” izmanto, lai noregulētu spriegumu, kas jāparāda visā voltmetrā, kā parādīts attēlā.

Paralēli voltmetram ir pievienota arī sprieguma attiecība, lai sadalītu spriegumu visā voltmetrā un iegūtu atbilstošu vērtību, kas piemērota potenciometra pievienošanai.

Ievietojot visu iestatījumu, mēs esam gatavi pārbaudīt voltmetra precizitāti. Tātad, lai sāktu, vienkārši nodrošiniet ķēdes jaudu, lai iegūtu voltmetra rādījumus un nezināmu spriegumu pie sprieguma attiecība lodziņa izejas. Tagad mēs izmantosim kalibrētu potenciometru, lai izmērītu šo nezināmo spriegumu.

Pēc potenciometra rādījuma iegūšanas pārbaudiet, vai potenciometra rādījums sakrīt ar voltmetra rādījumu. Tā kā potenciometrs mēra patieso sprieguma vērtību, ja potenciometra rādījums nesakrīt ar voltmetra rādījumu, tiek parādīta negatīva vai pozitīva kļūda. Lai veiktu korekciju, ar voltmetra un potenciometra rādījumu palīdzību var uzzīmēt kalibrēšanas līkni.

Arī mērījumu precizitātei ir nepieciešams pēc iespējas izmērīt spriegumu tuvu potenciometra maksimālajam diapazonam.

Ammetra kalibrēšana, izmantojot potenciometru

Kā minēts iepriekš, mēs izmantosim piemērotu stabilu līdzstrāvas barošanas spriegumu, lai izvairītos no kļūdām kalibrēšanā, kas nerada sprieguma svārstības visa eksperimenta laikā. Reostats tiek izmantots visā ķēdē plūstošās strāvas lieluma pielāgošanai. Arī standarta pretestība 'R' ar piemērotu strāvas pārneses jaudu tiek novietota virknē ar ampermetru (kas ir kalibrēts), lai iegūtu sprieguma parametru, kas attiecas uz strāvu, kas plūst ķēdē.

Tagad pēc strāvas ieslēgšanas strāva "I" plūst cauri visai ķēdei, un ar šo strāvas plūsmas rādījumu ģenerēs kontūrā esošais ampērmetrs. Šīs strāvas plūsmas dēļ visā standarta pretestībā “R” notiks sprieguma kritums.

Tagad mēs izmantosim potenciometru, lai izmērītu spriegumu visā standarta rezistorā, un pēc tam izmantosim omu likumu, lai aprēķinātu strāvu caur standarta pretestību.

Tas ir strāva I = V / R Kur V = spriegums standarta rezistorā, ko mēra ar potenciometru, un R = standarta rezistora pretestība.

Tā kā mēs izmantojam standarta rezistoru, pretestība būs precīzi zināma, un spriegumu visā standarta rezistorā mēra ar potenciometru. Aprēķinātā vērtība būs precīza strāvas vērtība, kas plūst caur cilpu. Tad salīdziniet šo aprēķināto vērtību ar ampermetra rādījumu, lai pārbaudītu ampermetra precizitāti. Ja ir kādas kļūdas, mēs varam veikt nepieciešamās korekcijas ampermetrā, lai novērstu kļūdas.

Vatmetra kalibrēšana, izmantojot potenciometru

Kā minēts iepriekš precīzam kalibrēšanas procesam, kā avotus izmantosim divus piemērotus stabilas līdzstrāvas sprieguma barošanas avotus. Parasti zemsprieguma padeve tiek sērijveidā savienota ar vatmetra strāvas spoli un mērena sprieguma padeve ir pievienota vatmetra potenciālajai spolei. Reostats augšējā ķēdē tiek izmantots, lai noregulētu strāvas lielumu, kas plūst caur strāvas spoli, un apakšējā kontūrā esošais apdares katls tiek izmantots sprieguma noregulēšanai visā potenciālajā spolē.

Neaizmirstiet, ka sprieguma pielāgošanai ir vēlams apdares katls un strāvas regulēšanai ķēdē - reostats.

Arī standarta pretestība “R” ar piemērotu vērtību un pietiekamu strāvas pārneses jaudu tiek novietota virknē ar vatmetra pašreizējo spoli. Šī standarta pretestība radīs sprieguma kritumu, kad strāva plūst strāvas spoles ķēdē.

Pēc strāvas ieslēgšanas mēs saņemsim divus nezināmus sprieguma rādījumus, viens atrodas sprieguma dalītāja izejā, bet otrs - pāri standarta pretestībai 'R'. Tagad, ja standarta rezistora sprieguma mērīšanai izmanto potenciometru, mēs varam izmantot omu likumu, lai aprēķinātu strāvu caur standarta pretestību. Tā kā pašreizējā spole ir sērijā ar standarta pretestību, aprēķinātā vērtība atspoguļo arī strāvu, kas iet caur pašreizējo spoli. Līdzīgi izmantojiet potenciometru otro reizi, lai izmērītu spriegumu pāri vatmetra potenciālajai spolei.

Tagad, izmantojot potenciometru, mēs esam izmērījuši strāvu caur strāvas spoli un spriegumu visā potenciālajā spolē, mēs varam aprēķināt jaudu

Jauda P = Sprieguma rādījums x Pašreizējā vērtība.

Pēc aprēķina mēs varam salīdzināt šo aprēķināto vērtību ar vatmetra rādījumu, lai pārbaudītu kļūdas. Kad kļūdas ir atrastas, veiciet nepieciešamos vatmetra pielāgojumus, lai pielāgotu kļūdas.

Tādā veidā potenciometru var izmantot, lai kalibrētu Voltmetru, Ammetru un Vatmetru, lai iegūtu precīzus rādījumus.