Pomiar rezystancji za pomoca miernikow magnetoelektrycznych

    

     Pomiar rezystancji za pomocą mierników magnetoelektrycznych.

           Do pomiarów rezystancji służy woltomierz i amperomierz (metoda techniczna)

                            

                                             WPROWADZENIE

       Rezystancja jest to opór czynny stawiany przez przewodnik lub element obwodu przepływowi prądu. Do pomiaru rezystancji opracowano znaczną liczbę metod, które można podzielić na metody bezpośrednie i pośrednie.

Metoda bezpośrednia polega na odczycie wartości wielkości mierzonej z tarczy podziałowej przyrządu przeznaczonego tylko do pomiaru danej wielkości. Takim przyrządem jest omomierz.

      Metoda pośrednia polega na zestawieniu różnych przyrządów pomiarowych i elementów w układ pomiarowy. Za pomocą takiego układu wyznacza się wielkości pomocnicze, które służą do obliczania wartości poszukiwanej wielkości. Ze względu na różnorodność przyrządów pomiarowych i dużą liczbę możliwości ich połączeń istnieje wiele pośrednich metod pomiaru rezystancji. Do nich można zaliczyć pomiar rezystancji za pomocą woltomierza i amperomierza, pomiar rezystancji metodą porównawczą prądową i napięciową i szereg innych. Dokładność pomiaru rezystancji jest ograniczona przez błąd metody oraz błędy przyrządów. Stąd, ze względu na wymaganą dokładność, metody pomiarów możemy podzielić na techniczne i laboratoryjne.

       Pomiar rezystancji za pomocą woltomierza i amperomierza

(metoda techniczna).

      Metoda pomiaru rezystancji wykorzystująca amperomierz i woltomierz jest metodą najbardziej rozpowszechnioną i należy do grupy metod pośrednich. Pomiar tą metodą sprowadza się do zbudowania obwodu w którym szeregowo połączone są: źródło prądu stałego, amperomierz i badany rezystor. Równolegle do rezystora włączony jest woltomierz.

     Aby określić rezystancję, posługujemy się prawem Ohma:

                                        Rx = 

     Stosowane mogą być dwa układy pomiarowe: do pomiaru rezystancji małych oraz do pomiaru rezystancji dużych.

     Pomiar rezystancji małych wykonujemy w układzie zilustrowanym

na rys.1.

                                 

                                        Rys.1 Układ do pomiaru małych rezystancji.

       W układzie tym woltomierz o rezystancji RV, przez który płynie prąd

IV, mierzy napięcie na rezystorze badanym Rxrz. Amperomierz A

mierzy sumę prądów IV i IX

                                                       I = IV + IX

       Wartość mierzonej rezystancji (Rxm) zostaje wyznaczona ze wskazań

obu mierników:

                                 ==

      Należy jednak pamiętać, że wartość rzeczywista badanej rezystancji wynosi:

=

     

 Z powyższego wynika, że pomiar obarczony jest błędem. Jest to błąd metody pomiarowej. Nie zależy on od dokładności użytych przyrządów a tylko od konfiguracji obwodu. Wartość jego ( w %) można obliczyć ze wzoru:

= 100

          Ze wzoru tego wynika, Że błąd spowodowany niedokładnością metody jest tym mniejszy im większa jest rezystancja wewnętrzna woltomierza oraz mniejsza rezystancja mierzona.

             

          Do pomiaru dużych rezystancji stosujemy układ zilustrowany na  rys.2.

                              

                                            Rys.2 Układ do pomiaru dużych rezystancji.

       Woltomierz V mierzy sumę spadków napięć na amperomierzu o rezystancji wewnętrznej  i na rezystorze badanym Rxrz

                                             

                                                        U = UA + UR

      

     

Wartość  rezystancji oblicza się na podstawie wskazań przyrządów:

                                             ==

Podobnie i w tym przypadku, pomiar obarczony jest błędem metody gdyż wartość rzeczywista badanej rezystancji wynosi:

=

      Wartość błędu metody ( w % ) oblicza się ze wzoru:

=100

       Błąd spowodowany niedokładnością metody jest mniejszy w przypadku stosowania amperomierzy o małej rezystancji wewnętrznej RA oraz pomiaru rezystancji Rx o dużej wartości.

    

     Celem wyboru układu pomiarowego obliczamy wartość następującego wyrażenia:     

  

   Otrzymaną wartość porównujemy z wartością rezystancji mierzonej Rx. Przy Rx <  stosujemy  układ do pomiaru rezystancji małych. Przy Rx> właściwy  będzie układ do pomiaru rezystancji dużych.

Wykonanie pomiarów

Pomiary rezystancji za pomocą woltomierza i amperomierza wykonujemy w układzie zilustrowanym na rys.3.

  

  

 

                                           Rys. 3 Schemat obwodu do pomiaru rezystancji.

       Rezystor Rd  służy do ograniczania wartości prądu w układzie. W charakterze rezystora mierzonego Rx wykorzystujemy rezystor dekadowy.

Z danych na tarczy podziałowej przyrządów notujemy wartości rezystancji wewnętrznych RA oraz RV i obliczamy wartość pierwiastka.

      Następnie wybieramy dwie dowolne wartości rezystancji Rx na rezystorze dekadowym tak aby w jednym przypadku Rx >   a w drugim Rx<. Pomiary należy wykonać w dwu położeniach przełącznika P.

        Pozycja 1 przełącznika P tworzy układ do pomiaru małych rezystancji, pozycja 2 układu do pomiaru rezystancji dużych. Pomiary wykonujemy dla 3 różnych wartości napięcia. Wyniki notujemy w tabeli.

        Na podstawie uzyskanych wyników należy wyliczyć  wartość rezystancji mierzonej, obliczyć błędy metody oraz porównać wartości rezystancji rzeczywistej odczytanej z rezystora dekadowego z rezystancją wyznaczoną na podstawie pomiarów. Należy także porównać wartości błędów metody.