Сопротивление вольтметра – Сопротивление вольтметра — Мегаобучалка

Содержание

Сопротивление вольтметра — Мегаобучалка

Внутреннее сопротивление вольтметра

Вольтметр обладает внутренним сопротивлением. Чем больше величина внутреннего сопротивления, тем более точно прибор показывает измеряемую величину. В идеальном вольтметре эта величина должна равняться бесконечности.

Внутреннее сопротивление можно измерить с помощью чувствительного амперметра, источника питания и вольтметра. Подключив приборы к источнику питания, по показаниям приборов, используя закон Ома можно вычислить искомое значение сопротивления.

Также можно взять аккумуляторную батарею(RБ), сопротивление(R) и вольтметр. Измерить напряжение на вольтметре с включенным последовательно в цепь сопротивлением, записать показания U1. Измерить напряжение на вольтметре с закороченным сопротивлением, и также записать показания U2. Затем по формуле отыскать значение сопротивления. RВ=R/(U2/U1-1)-RБ. Чем выше величина R, тем точнее будут измерения.

Добавочное сопротивление вольтметра

Добавочное сопротивление используют для расширения величины измеряемого напряжения вольтметра. Оно подключается последовательно к прибору

Величина рассчитывается по формуле Rдоб=RВ(n-1)

Где Rдоб — добавочное сопротивление вольтметра, RВ – внутреннее сопротивление вольтметра, n – отношение величины желаемого измеряемого напряжения к реально измеряемому напряжению.

Добавочное сопротивление состоит из проволоки, намотанной на каркас и располагают внутри прибора или вне прибора. Для измерения больших напряжений вольтметр включают через измерительный трансформатор напряжения.

Вольтметр (вольт + гр. μετρεω измеряю) — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определениянапряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

Идеальный вольтметр должен обладать бесконечным внутренним сопротивлением. В реальном вольтметре, чем выше внутреннее сопротивление, тем меньше влияния прибор будет оказывать на измеряемый объект и, следовательно, тем выше будет точность и разнообразнее области применения.

Содержание

[убрать]

· 1 Классификация и принцип действия

o 1.1 Классификация

o 1.2 Аналоговые электромеханические вольтметры

o 1.3 Аналоговые электронные вольтметры общего назначения

o 1.4 Цифровые электронные вольтметры общего назначения

o 1.5 Диодно-компенсационные вольтметры переменного тока

o 1.6 Импульсные вольтметры

o 1.7 Фазочувствительные вольтметры

o 1.8 Селективные вольтметры

· 2 Наименования и обозначения

o 2.1 Видовые наименования

o 2.2 Обозначения

· 3 Основные нормируемые характеристики

· 4 История

· 5 См. также

o 5.1 Другие средства измерения напряжений и ЭДС

o 5.2 Прочие ссылки

· 6 Литература и документация

o 6.1 Литература

o 6.2 Нормативно-техническая документация

· 7 Ссылки

Классификация и принцип действия[править | править вики-текст]

Классификация[править | править вики-текст]

· По принципу действия вольтметры разделяются на:

· электромеханические — магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические, выпрямительные, термоэлектрические;

· электронные — аналоговые и цифровые

· По назначению:

· постоянного тока;

· переменного тока;

· импульсные;

· фазочувствительные;

· селективные;

· универсальные

· По конструкции и способу применения:

· щитовые;

· переносные;

· стационарные

Аналоговые электромеханические вольтметры[править | править вики-текст]

· Магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические и электростатические вольтметры представляют собойизмерительные механизмы соответствующих типов с показывающими устройствами. Для увеличения предела измерений используются добавочные сопротивления. Технические характеристики аналогового вольтметра во многом определяются чувствительностью магнитоэлектрического измерительного прибора. Чем меньше его ток полного отклонения, тем более высокоомные добавочные резисторы можно применить. А значит, входное сопротивление вольтметра будет более высоким. Тем не менее, даже при использовании микроамперметра с током полного отклонения 50 мкА (типичные значения 50..200 мкА), входное сопротивление вольтметра составляет всего 20 кОм/В (20 кОм на пределе измерения 1 В, 200 кОм на пределе 10 В). Это приводит к большим погрешностям измерения в высокоомных цепях (результаты получаются заниженными), например при измерении напряжений на выводах транзисторов и микросхем, и маломощных источников высокого напряжения.

·

· ПРИМЕРЫ: М4265, М42305, Э4204, Э4205, Д151, Д5055, С502, С700М

· Выпрямительный вольтметр представляет собой сочетание измерительного прибора, чувствительного к постоянному току (обычно магнитоэлектрического), и выпрямительного устройства.

· ПРИМЕРЫ: Ц215, Ц1611, Ц4204, Ц4281

· Термоэлектрический вольтметр — прибор, использующий ЭДС одной или более термопар, нагреваемых током входного сигнала.

· ПРИМЕРЫ: Т16, Т218

Аналоговые электронные вольтметры общего назначения[править | править вики-текст]

Этот раздел не завершён.
Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.
 

Аналоговые электронные вольтметры содержат, помимо магнитоэлектрического измерительного прибора и добавочных сопротивлений, измерительный усилитель(постоянного или переменного тока), который позволяет иметь более низкие пределы измерения (до десятков — единиц милливольт и ниже), существенно повысить входное сопротивление прибора, получить линейную шкалу на малых пределах измерения переменного напряжения.

Цифровые электронные вольтметры общего назначения[править | править вики-текст]

Дополнительные сведения: [[Цифровой мультиметр]]

Принцип работы вольтметров дискретного действия состоит в преобразова­нии измеряемого постоянного или медленно меняющегося напряжения в электрический код с помощью аналого-цифрового преобразователя, который отображается на табло в цифровой форме.

Диодно-компенсационные вольтметры переменного тока[править | править вики-текст]

Принцип действия диодно-компенсационных вольтметров состоит в сравнении с помощью вакуумного диода пикового значения измеряемого напряжения с эталонным напряжением постоянного тока с внутреннего регулируемого источника вольтметра. Преимущество такого метода состоит в очень широком рабочем диапазоне частот (от единиц герц до сотен мегагерц), с весьма хорошей точностью измерения, недостатком является высокая критичность к отклонению формы сигнала от синусоиды.

· ПРИМЕРЫ: В3-49, В3-63 (используется пробник 20 мм)

В настоящее время разработаны новые типы вольтметров, такие как В7-83 (пробник 20 мм) и ВК3-78 (пробник 12 мм), с характеристиками аналогичными диодно-компенсационным. Последние в скором времени могут быть допущены к примирению в качестве рабочих эталонов. Из иностранных аналогов можно выделить вольтметры серии URV фирмы Rohde&Schwarz с пробниками диаметром 9 мм.

Импульсные вольтметры[править | править вики-текст]

1. Импульсные вольтметры предназначены для измерения амплитуд периодических импульсных сигналов с большой скважностью и амплитуд одиночных импульсов.

 

Этот раздел не завершён.
Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.
 

Фазочувствительные вольтметры[править | править вики-текст]

Фазочувствительные вольтметры (векторметры) служат для измерения квадратурных составляющих комплексных напряжений первой гармоники. Их снабжают двумя индикаторами для отсчета действительной и мнимой составляющих комплексного напряжения. Таким образом, фазочувствительный вольтметр дает возможность определить комплексное напряжение, а также его составляющие, принимая за нуль начальную фазу некоторого опорного напряжения. Фазочувствительные вольтметры очень удобны для исследования амплитудно-фазовых характеристик четырехполюсников, например усилителей.

Селективные вольтметры[править | править вики-текст]

Селективный вольтметр способен выделять отдельные гармонические составляющие сигнала сложной формы и определять среднеквадратичное значение их напряжения. По устройству и принципу действия этот вольтметр аналогичен супергетеродинному радиоприёмнику без системы АРУ, в качестве низкочастотных цепей которого используется электронный вольтметр постоянного тока. В комплекте с измерительными антеннами селективный вольтметр можно применять какизмерительный приёмник.

· ПРИМЕРЫ: В6-4, В6-6, В6-9, В6-10, SMV 8.5, SMV 11, UNIPAN 233 (237), Селективный нановольтметр «СМАРТ»

Наименования и обозначения[править | править вики-текст]

Видовые наименования[править | править вики-текст]

· Нановольтметр — вольтметр с возможностью измерения очень малых напряжений (менее 1мкВ)

· Микровольтметр — вольтметр с возможностью измерения очень малых напряжений (менее 1мВ)

· Милливольтметр — вольтметр для измерения малых напряжений (единицы — сотни милливольт)

· Киловольтметр — вольтметр для измерения больших напряжений (более 1 кВ)

· Векторметр — фазочувствительный вольтметр

Обозначения[править | править вики-текст]

· Электроизмерительные вольтметры обозначаются в зависимости от их принципа действия

· Дxx — электродинамические вольтметры

· Мxx — магнитоэлектрические вольтметры

· Сxx — электростатические вольтметры

· Тxx — термоэлектрические вольтметры

· Фxx, Щxx — электронные вольтметры

· Цxx — вольтметры выпрямительного типа

· Эxx — электромагнитные вольтметры

· Радиоизмерительные вольтметры обозначаются в зависимости от их функционального назначения по ГОСТ 15094

· В2-xx — вольтметры постоянного тока

· В3-xx — вольтметры переменного тока

· В4-xx — вольтметры импульсного тока

· В5-xx — вольтметры фазочувствительные

· В6-xx — вольтметры селективные

· В7-xx — вольтметры универсальные

Основные нормируемые характеристики[править | править вики-текст]

· Диапазон измерения напряжений

· Допустимая погрешность или класс точности

· Диапазон рабочих частот

История[править | править вики-текст]

Первым в мире вольтметром был «указатель электрической силы» русского физика Г. В. Рихмана (1745). Принцип действия «указателя» используется в современном электростатическом вольтметре.

 

megaobuchalka.ru

Laboratornaya_rabota_2

Лабораторная
работа №2

Тема.
Измерение
напряжения в цепях постоянного тока

Цель.
Провести измерение напряжения в цепи
постоянного тока прямым методом.
Ознакомится со способам расширения
верхних пределов измерений вольтметров
постоянного тока, с методам расчета
добавочных сопротивлений.

Задание
к работе

  1. Определить
    внутренне сопротивление вольтметра.

  2. Определить
    сопротивление добавочного резистора.

  3. Сделать
    выводы по результатам работы.

Теоретические
сведения

Для
измерения напряжения U,
действующего между какими-либо двумя
точками электрической цепи, вольтметр
2 (рис. 1, а) присоединяют к этим точкам,
т. е. параллельно источнику 1 электрической
энергии или приемнику 3.

Для
того чтобы включение вольтметра не
оказывало влияния на работу электрических
установок и он не создавал больших
потерь энергии, вольтметры выполняют
с большим сопротивлением. Поэтому
практически можно пренебрегать проходящим
по вольтметру током.

Для
расширения пределов измерения вольтметров
последовательно с обмоткой прибора
включают добавочный резистор 4 (RД)
(рис. 1, б). При этом на прибор приходится
лишь часть UV измеряемого
напряжения U,
пропорциональная сопротивлению прибора
RV.

Зная
сопротивление добавочного резистора
и вольтметра, можно по значению напряжения
UV,
фиксируемого вольтметром, определить
напряжение, действующее в цепи:

(1)

Величина
показывает,
во сколько раз измеряемое напряжениеU
больше напряжения UV,
приходящегося на прибор, т. е. во сколько
раз увеличивается предел измерения
напряжения вольтметром при применении
добавочного резистора.

Сопротивление
добавочного резистора, необходимое для
измерения напряжения U,
в n
раз большего напряжения прибора UV,
определяется по формуле

(2)

Добавочный
резистор может встраиваться в прибор
и одновременно использоваться для
уменьшения влияния температуры окружающей
среды на показания прибора. Для этой
цели резистор выполняется из материала,
имеющего малый температурный коэффициент,
и его сопротивление значительно превышает
сопротивление катушки, вследствие чего
общее сопротивление прибора становится
почти независимым от изменения
температуры. По точности добавочные
резисторы подразделяются на те же классы
точности, что и шунты.

Рис.
1. Схемы для измерения напряжения

Внутреннее
сопротивление вольтметра.
Для
определения внутреннего сопротивления
вольтметра его необходимо подключить
последовательно с резистором (с
)
к источнику напряжения (рис. 2) . Напряжение
источника поделится между резистором
и вольтметром пропорционально их
сопротивлениям

(3)

Откуда

(4)

Рис.
2. Схема для определения внутреннего
сопротивления вольтметра

Указания
по проведению работы
.

  1. Собрать
    схему, как на рис. 2.

  2. Сопротивления
    R
    выбрать с помощью магазинов сопротивлений
    так, чтобы напряжения UR
    и UV
    были приблизительно равнями ().

  3. Измерив
    цифровым вольтметром напряжения UR
    и
    UV,
    по формуле (4) определить сопротивление
    вольтметра RV.

  4. Собрать
    схему, как на рис. 3 ().

  5. Рассчитать
    значение добавочного сопротивления
    RД
    (2) для каждого из значений UИП
    и
    коэффициент n.

  6. Используя
    показание вольтметра 15
    В

    и
    значение коэффициента n,
    определить напряжение UИП
    (1). Убедиться, что его значение совпадает
    с действительным.

  7. Заполнить
    таблицу 1.

Рис.
3. Использование добавочного сопротивления

Таблица
1

Сопротивление
вольтметра

UИП,
В

n

RД,
Ом

n∙U,
B

UR,
В

UV,
В

RV,
Ом

30

45

60

studfiles.net

3. Воздействие вольтметра на измеряемую цепь | 7. Измерительные приборы | Часть1

3. Воздействие вольтметра на измеряемую цепь


Воздействие вольтметра на измеряемую цепь


Любой измерительный прибор в некоторой степени влияет на измеряемую цепь. Это влияние аналогично воздействию манометра на давление в шинах, при измерении  которого незначительная часть воздуха высвобождается. Несмотря на то, что такое влияние неизбежно, оно может быть минимизировано грамотной конструкцией измерительного прибора.


Так как вольтметр всегда подсоединяется параллельно компоненту или группе компонентов измеряемой схемы, любой проходящий через него ток будет оказывать влияние на общий ток этой схемы, а значит и на измеряемое напряжение. Не «забирает» ток от тестируемой цепи только идеальный вольтметр, потому что он имеет бесконечное сопротивление. Однако, идеальные вольтметры существуют только на страницах учебников, в реальной жизни их нет. Давайте возьмем следующую схему делителя напряжения, и на ее примере рассмотрим влияние вольтметра на измеряемую цепь:


 



 


Пока вольтметр не подключен к данной цепи, напряжение на каждом из резисторов составляет 12 вольт (два резистора одинаковой величины делят исходное напряжение ровно пополам). Ели мы подключим вольтметр с внутренним сопротивлением 10 МОм (стандартная величина современных цифровых вольтметров) к нижнему резистору схемы, то создадим своего рода параллельное соединение двух сопротивлений:


 



 


Это действие понизит сопротивление нижнего эквивалентного резистора (параллельно соединенные сопротивления 250 и 10 МОм) до 9,615 МОм, что кардинальным образом изменит распределение напряжений в схеме. На нижнем резисторе напряжение теперь будет гораздо меньше чем прежде, а на верхнем — гораздо больше:


 



 


Делитель напряжения с сопротивлениями резисторов 250 и 9,615 МОм разделит напряжение источника питания 24В на две части — 23,1111 и 0,8889 вольт соответственно. Так как вольтметр является частью сопротивления 9,615 МОм, его индикатор покажет напряжение 0,8889 вольт.


Вольтметр не может «знать», что до его подключения к цепи напряжение на нижнем резисторе (сопротивлением 250 МОм) имело величину 12 вольт. Сам факт подключения вольтметра к схеме делает его частью этой схемы, а значит собственное сопротивление вольтметра изменяет соотношение сопротивлений делителя, влияя тем самым на измеряемое напряжение.


Если провести аналогию последнего примера с измерением давления в шинах, то то манометру для работы потребуется такое количество воздуха, что в процессе измерения он практически весь выйдет наружу. Количество воздуха, потребляемого манометром при измерении давления в шинах аналогично количеству тока, потребляемого вольтметром при измерении напряжения. Чем меньше воздуха требует манометр для своей работы, тем меньше он будет сдувать шины в процессе измерения. Чем меньше тока для свое работы требует вольтметр, тем меньшую нагрузку он оказывает на тестируемую цепь.


Такой эффект называется нагрузочным, и он в определенной степени присутствует в каждом случае использования вольтметра, заставляя его отображать напряжение меньше истинного. Выше нами был рассмотрен наихудший сценарий, в котором сопротивление вольтметра значительно ниже сопротивлений резисторов делителя. Очевидно, чем больше сопротивление вольтметра, тем меньше нагрузка на тестируемую цепь. Именно поэтому идеальный вольтметр имеет бесконечное внутреннее сопротивление.


Для вольтметров с электромеханическими индикаторами количественное влияние нагрузочного эффекта на измеряемую цепь выражается через их чувствительность, которая оценивается в «омах на вольт» (Ом/В). Это делается потому, что такие вольтметры для разных диапазонов измерения используют разные резисторы, благодаря чему их внутренне сопротивление будет изменяться в зависимости от диапазона. Цифровые вольтметры, в отличие от электромеханических, вне зависимости от диапазона измерения имеют постоянное сопротивление (но не всегда), поэтому влияние нагрузочного эффекта на измеряемую цепь для них выражается через внутреннее сопротивление, которое оценивается в Омах.


Чувствительность вольтметра  ( Ом / В) показывает величину множителя, на который нужно умножить
сопротивление резистора, чтобы увеличить шкалу измерителя на 1 В. В качестве примера давайте возьмем схему вольтметра из предыдущей статьи:


 



 


Для диапазона измерения 1000 В, общее внутреннее сопротивление этого вольтметра будет равно 1 МОм (999,5 кОм + 500 Ом), что даст нам чувствительность 1000000 Ом на 1000 вольт или 1000 Ом на вольт (1кОм/В). Эта чувствительность будет постоянной для любого диапазона данного прибора:


 



 


Проницательный наблюдатель заметит, что чувствительность (Ом/В) любого индикатора определяется единственным фактором — его номинальным (предельным) током, который в нашем случае составляет 1 мА. К такому выводу можно прийти, если учесть следующее: величина «Ом/В» математически обратна величине «В/Ом», которая по закону Ома представляет собой силу тока (I = U/R). Отсюда следует, что номинальный ток индикатора, определяющий его чувствительность, не зависит диапазонов измерений, которыми оснащен вольтметр посредством добавочных резисторов. В нашем случае номинальный ток индикатора величиной 1 мА дает вольтметру чувствительность 1000 Ом/В в независимости от выбранного диапазона измерений.


Чтобы свести к минимуму нагрузку вольтметра на любую тестируемую схему, нужно минимизировать номинальный ток индикатора. Для достижения этой цели можно заменить индикатор на более чувствительный (которому требуется меньше тока для полного отклонения стрелки), но такой компромисс повлечет за собой потерю прочности, так как более чувствительный индикатор будет более хрупким.


Другой подход к решению данной проблемы заключается в использовании специальной схемы, которая увеличит подаваемый на индикатор ток, снизив при этом ток, потребляемый прибором от схемы в процессе измерения. Такая схема называется усилителем постоянного тока:


 



 


Конструкция усилителя достаточно сложна для рассмотрения на данном этапе, поэтому достаточно будет сказать, что его схема позволяет измеряемому напряжению контролировать количество тока,  поставляемого на индикатор от внутреннего источника питания (например батареи). Таким образом, потребность индикатора в токе удовлетворяется за чет внутренней батареи вольтметра,  а не за счет тестируемой цепи. Вольтметр, использующий усилитель постоянного тока, по прежнему будет нагружать схему в процессе измерения, но эта нагрузка будет в сотни или тысячи раз меньше, чем у вольтметра без усилителя. 


До появления полупроводниковых приборов, известных как полевые транзисторы, в качестве усилительных устройств этих приборов использовались электронные лампы. Такие ламповые вольтметры когда то были очень популярными инструментами для проведения измерений и тестирования схем.


 



 


В настоящее время задачу усиления тока в цифровых измерительных приборах выполняют схемы на полупроводниковых транзисторах. Несмотря на то, что такая конструкция (использование усилителя для повышения измеряемого тока) очень хорошо работает, она значительно усложняет прибор и делает непонятной его работу для начинающих радиолюбителей.


Простым и гениальным решением проблемы нагрузочного эффекта, создаваемого вольтметром, является использование потенциометрического инструмента или инструмента нулевого баланса. Этот метод не требует продвинутых электронных схем и чувствительных устройств, таких как транзисторы или электронные лампы, но он предполагает активное участие и мастерство пользователя. Принцип работы потенциометрического инструмента состоит в следующем. Берется отдельный источник питания с регулируемым напряжением и через детектор «нуля» подключается к тем точкам цепи, где нужно измерить напряжение. После этого напряжение регулируемого источника настраивается на измеряемое напряжение, равенство которых покажет детектор «нуля». В некоторых схемах, для регулировки напряжения используется прецизионный потенциометр, поэтому их и назвали потенциометрическими инструментами. Если эти два напряжения будут равны, то вольтметр в процессе измерения будет потреблять нулевой ток от тестируемой цепи, не оказывая на нее никакого влияния. Давайте рассмотрим как все это работает на примере вышеупомянутой схемы делителя напряжения:


 



 


Детектор «нуля» представляет собой чувствительное устройство, способное регистрировать наличие очень малых напряжений. Если в качестве такого детектора используется электромеханический индикатор, то он должен быть чувствительным к полярности (его стрелка должна находиться в центре шкалы, и в зависимости от полярности напряжения отклоняться в ту или иную сторону). Поскольку целью детектора является указание на состояние нулевого напряжения, разметка шкалы его индикатора не имеет особого значения. 


Самый простой детектор «нуля» можно построить на базе обычных наушников, динамики которых будут выступать в роли своеобразного индикатора. В момент подачи на наушники напряжения, поток электронов переместит диффузоры динамиков и вы услышите в них щелчок. Еще один щелчок вы услышите при отключении источника напряжения. Таким образом, детектор «нуля» можно сделать из наушников и кнопочного переключателя:


 


 


Если для этой цели использовать наушники сопротивлением 8 Ом, то их чувствительность может быть увеличена при помощи трансформатора. В основе работы трансформатора лежит принцип электромагнетизма, который преобразует уровни пульсирующих напряжений и токов. В нашем случае можно применить понижающий трансформатор, который преобразует импульсы небольшого тока (созданные путем нажатия и отжатия кнопочного переключателя) в более высокие, что обеспечит более эффективное управление диффузорами наушников. Трансформатор с соотношением сопротивлений 1000 : 8 идеально подойдет для этой цели. Помимо прочего, трансформатор накапливает энергию слаботочного сигнала в своем  магнитном поле, чтобы потом, при нажатии кнопки, выбросить ее в динамики наушников, повышая тем самым чувствительность детектора. Таким образом, использование трансформатора делает щечки громче, что позволяет обнаружить слабые сигналы:


 


 


Ниже приведена схема, в которой в качестве детектора «нуля» выступают наушники, трансформатор и кнопочный переключатель:


 



 


Детектор «нуля» работает подобно лабораторным весам, он показывает только равенство двух напряжений (его отсутствие между точками 1 и 2), и ничего больше. Лабораторные весы показывают равенство между неизвестной массой и кучей стандартных (калиброванных) масс:


 



 



Детектор покажет равенство напряжений между точками 1 и 2 в том случае, если напряжение регулируемого источника питания будет равно напряжению на резисторе R2 (смотри второй закон Кирхгофа ). 


Для работы с потенциометрическим инструментом необходимо таким образом настроить регулируемый источник питания, чтобы индикатор детектора «нуля» показал нулевое значение (при использовании наушников нужно добиться прекращения щелчков путем многократных нажатий на кнопочный переключатель). Только после этого можно зафиксировать значение измеренного вольтметром напряжения:


 



 


При использовании потенциометрического инструмента вольтметру не нужен высокочувствительный индикатор, потому что он измеряет напряжение не в схеме, а на регулируемом источнике питания, напряжение которого приравнивается к измеряемому с помощью детектора «нуля». Весь необходимый для работы вольтметра ток поставляется все тем же регулируемым источником питания. Так как напряжение на детекторе «нуля» в этом случае будет нулевое, то и ток между точками 1 и 2 будет равен нулю, а это значит, что нагрузки на схему в процессе измерения практически не будет. 


Еще раз повторимся, что этот метод, выполненный надлежащим образом, создаст почти нулевую нагрузку на измеряемую цепь. В идеале он вообще не должен нагружать схему, но для достижения такого результата на детекторе «нуля» должно быть абсолютно нулевое напряжение, которое потребует бесконечно чувствительного индикатора и идеального баланса напряжений. Несмотря на практическую невозможность достижения абсолютно нулевой нагрузки на тестируемую схему, потенциометрические инструменты являются отличным решением для измерения напряжений в высокоомных цепях. В отличие от электронных усилителей тока, которые решают эту проблему с помощью передовых технологий, потенциометрический метод достигает гипотетически идеального результата базируясь только на втором законе Кирхгофа .  

www.radiomexanik.spb.ru

Внутреннее сопротивление — вольтметр — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Внутреннее сопротивление — вольтметр

Cтраница 1

Внутреннее сопротивление вольтметра 1Мом, установленное по умолчанию, в большинстве случаев оказывает пренебрежимо малое влияние на работу схемы. Его значение можно изменить, однако использование вольтметра с очень высоким внутренним сопротивлением в схемах с низким выходным импедансом может привести к математической ошибке во время моделирования работы схемы.
 [1]

Внутреннее сопротивление вольтметра должно быть не менее 500 Ом на каждый вольт напряжения на кольцах ротора. При включении вольтметра последовательно с испытуемой обмоткой ( положение II), вследствие разрядного тока, может наблюдаться бросок стрелки вольтметра. Это временное отклонение не следует принимать во внимание, надо учитывать лишь установившееся показание вольтметра.
 [2]

Внутреннее сопротивление вольтметра должно быть не менее 500 ом на каждый вольт напряжения на кольцах ротора. При включении вольтметра последовательно с испытуемой обмоткой ( положение II), вследствие разрядного тока, может наблюдаться бросок стрелки вольтметра. Это временное отклонение не следует принимать во внимание, надо учитывать лишь установившееся показание вольтметра.
 [4]

Внутреннее сопротивление вольтметра должно быть не менее 500 ом на каждый вольт напряжения на кольцах ротора. При включении вольтметра последовательно с испытуемой обмоткой ( положение / /), вследствие разрядного тока, может наблюдаться бросок стрелки вольтметра. Это временное отклонение не следует принимать во внимание, надо учитывать лишь установившееся показание вольтметра.
 [6]

Внутреннее сопротивление вольтметра должно составлять 50 000 — 100 000 ом. В начальный момент включения вольтметра в положениях II и III может быть бросок стрелки вследствие разрядного тока. Отсчет нужно производить после установившегося показания вольтметра, не принимая во внимание бросок.
 [8]

Внутреннее сопротивление вольтметра должно быть не менее 500 ом на каждый вольт напряжения на концах ротора.
 [9]

Внутреннее сопротивление вольтметра должно быть не менее 500 ом на каждый вольт напряжения на кольцах ротора. При включении вольтметра последовательно с испытуемой обмоткой ( положение / /), вследствие разрядного тока, может наблюдаться бросок стрелки вольтметра. Это временное отклонение не следует принимать во внимание, надо учитывать лишь установившееся показание вольтметра.
 [11]

Внутреннее сопротивление вольтметра должно быть возможно больше по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором производится измерение, чтобы избежать ошибки из-за уменьшения этого сопротивления при включении прибора.
 [12]

Внутреннее сопротивление вольтметра включает величину сопротивления катушек прибора и величину добавочного сопротивления, расширяющего предел измерения для данной шкалы. На разных шкалах внутреннее сопротивление одного и того же многопредельного вольтметра различно в зависимости от величины добавочного сопротивления. Поэтому вольтметр оценивается по вели ине внутреннего сопротивления, приходящегося на один вольт шкалы ( ReH), которое остается одинаковым для всех шкал данного прибора.
 [13]

Внутреннее сопротивление вольтметра должно быть возможно больше по сравнению с сопротивлением участка цели, на котором производится измерение, чтобы избежать ошибки из-за уменьшения этого сопротивления при включении прибора.
 [14]

Внутреннее сопротивление вольтметра включает величину сопротивления катушек прибора и величину добавочного сопротивления, расширяющего предел измерения для данной шкалы. На разных шкалах внутреннее сопротивление одного и того же многопредельного вольтметра различно в зависимости от величины добавочного сопротивления. Поэтому вольтметр оценивается по величине внутреннего сопротивления, приходящегося ко. Reil), которое остается одинаковым для всех шкал данного прибора.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

   5




www.ngpedia.ru

Каким должно быть сопротивление вольтметра и амперметра?

Всякий вольтметр включается параллельно тому участку цепи, напряжение на котором мы хотим измерить (рис. 89), и поэтому на него ответвляется некоторый ток от основной цепи. При его включении и ток и напряжение в основной цепи несколько изменяются, так как теперь мы имеем уже другую цепь проводников, состоящую из прежних проводников и вольтметра. Присоединив, например, вольтметр с сопротивлением

 параллельно лампочке, сопротивление которой равно

, мы найдем по формуле (50.5) их общее сопротивление

:

. (54.1)

Чем больше сопротивление вольтметра

 по сравнению с сопротивлением лампочки

, тем меньше отличается общее их сопротивление

 от

 и тем меньше искажение, вносимое вольтметром. Мы видим, что вольтметр должен иметь большое сопротивление. Для этого последовательно с его измерительной частью (рамкой, нагревающейся нитью и т. д.) нередко включают дополнительный резистор, имеющий сопротивление несколько тысяч Ом (рис. 90).


Рис. 90. К вольтметру присоединяется последовательно дополнительное сопротивление

В противоположность вольтметру, амперметр всегда включают в цепь последовательно (§ 44). Если сопротивление амперметра равно

, а сопротивление цепи равно

, то при включении амперметра сопротивление цепи становится равным

. (54.2)

Для того чтобы амперметр не изменял заметно общего сопротивления цепи, собственное его сопротивление, как следует из формулы (54.2), должно быть малым по сравнению с сопротивлением цепи. Поэтому амперметры делают с очень малым сопротивлением (несколько десятых или сотых долей Ома).

54.1.
Сопротивление амперметра равно 0,1 Ом. Чему равно напряжение на амперметре, если он показывает силу тока 10 А?

54.2.
Сопротивление вольтметра равно 12 кОм. Какой ток проходит через вольтметр, если он показывает напряжение 120 В?

54.3.
Вольтметр со шкалой 0-120 В имеет сопротивление 12 кОм. Какое сопротивление и каким способом нужно подключить к этому вольтметру, чтобы им можно было измерять напряжение до 240 В? Начертите схему включения. Изменится ли чувствительность вольтметра в предыдущей задаче, если указанное сопротивление включить параллельно вольтметру?

54.4.
Вольтметр, присоединенный к горящей лампочке накаливания, показывает 220 В, а амперметр, измеряющий силу тока в лампочке, -0,5 А. Чему равно сопротивление лампочки? Начертите схему включения вольтметра и амперметра.

sfiz.ru

33. Измерение активных сопротивлений методом амперметра-вольтметра. Электронные омметры.

Измерение
методами амперметра и вольтметра
сводится к определению тока или напряжения
в цепи с измеряемым двухполюсником и
последующему расчету его параметров
по закону Ома. Метод можно использовать
для измерения активного и полного
сопротивления, индуктивности и емкости.

Схема:

Измерение
активных сопротивлений производят на
постоянном токе, при это включать
резистор Rx
в измерительную цепь можно по двум
схемам.

В
схеме с амперметром отклонение показаний
миллиамперметра пропорционально току:

и
обратно пропорционально измеряемому
сопротивлению Rx.
По такой схеме измеряют достаточно
большие
сопротивления

(от 1 Ом до 200МОм). Шкала обратная. Перед
измерениями зажимы х замыкают ключом
K
и переменным резистором Rд
устанавливают такой ток, чтобы стрелка
отклонилась на всю шкалу, что соответствует
точке 0 Ом.

Для
измерения небольших
сопротивлений

(0,01…100 Ом) используется схема с вольтметром.
Показания вольтметра определяются
формулой: U,
при условии, что Rд
>>Rx,
U
приблизительно равно ERx/Rд,
т.е. имеет место прямая зависимость
напряжения (показания вольтметра) от
измеряемого сопротивления Rx.Шкала
прямая. Перед измерением стрелку на
приборе совмещают с отметкой «∞» при
разомкнутых зажимах х.

Обе
схемы приводят к методическим погрешностям
измерения Δ Rx,
зависящим от погрешн приборов и от
калибровки.. В 1ой схеме методическая
погрешность измерения тем меньше, чем
меньше внутреннее сопротивление
амперметра (при Ra
→∞, Δ Rx→0),
а во 2ой схеме эта погрешность тем меньше,
чем больше сопротивление вольтметра
(при Rv→∞,
Δ Rx→0).

Точность
обоих методов невелика, погрешность
1.5-2%.

Рассмотренные
методы измерения активного сопротивления
до сих пор широко используются в
малогабаритных комбинированных приборах
– так называемых тестерах. Показания
современных приборов обычно регистрируются
с помощью цифровых табло.

Электронные
омметры.

Больш
точность, выше чувствит.

Использ
УПТ(усил) с ООС

Современные
электронные омметры аналогового типа
выполняют на основе инвертирующего
усилителя на ОУ, охваченного отрицательной
обратной связью с помощью измеряемого
сопротивления Rx.

Погрешности
измерения электронных омметров 2-4%

Больш
коэф передачи. Вход сопрот больш.

Uвх=Uвых*R1/(R1+Rx)
+ E*Rx/(R1+Rx)=-Uвых/kоу

Kос=
Uвых/Е=-
Rx/(R1+Rx)
/ R1/(R1+Rx)+1/kоу≈
Rx/R0

Стабилиз
Е и измер выходн напряж. Оно Ξ Rх,
шкала линейная и не завис от усилителя.

Для
измер провод Rx<=>R1
и UвыхΞGх

Подключ
неизв резистора делается длин проводами,
на которых падает напряж(и их сопративл
входит в Rx).
Чтобы избежать этого, использ двойные
провода, на каждую клемму Rx(четырехзажим
схема)

Ток
через Rx
идет с выхода ОУ по одному из проводов
Н(высок потенц) и L(низкий
пот) через R0
и входной источн. Пара друг проводов
использ для подачи напряж на вход ОУ и
на вольтм.

Kоэф
обр связ=Rх/R1-образцов
резистор

Коэф
передачи завис от отнош 2х пассивн Эл-ов

34. Цифровые методы измерения полных сопротивлений с преобразованием в напряжение

Метод
удобно использ для гармонич сигн.

Эмпиданс-полное
сопротивл

Адмиттанс-проводимость

Измеритель
иммитанса-измер компл сопр.

Компл
амплит-это отнош 2х реальных ампл и * на
exp

Для
измер на перем токе надо измер L,C
с учетом потерь. Две схемы замещ.

для
емкости для индукт

C=B/ω,
L=X/ ω

Q=ωL/r=X/R
–добротн

Tgδ=1/Q=ωC/G=ωCR
фактор потерь

Метод,
примененный в цифровых приборах, Z->U
– преобразов сопротивл в напряж.

Реализ
метод- прибор Е715

Основной
блок-преобразователь I->U
на операционном усилителе(или просто
на образцовом резисторе)

U0-опорное
напряж с нулевым фаз сдвигом

Удвоен
частоту удал фильтром

Преобраз
частоты на нулевую-синхрон детектор.
Он фазочувствит.

После
ФНЧ- цифров вольтм пост тока.

МПС-микропроц
система

U0
считаем 1

Отнош
амплитуд вычисл в МПС.

Надо
измерить компл амплитуды напряж
–фазочувствит
синхронныйдетектор. Подавая на детектор
cos
wt-проекция
измер волны на вещ ось, подавая sin
wt-проекция
U
на мнимую ось.

U1
sin(wt+ φ)cos wt=Ux/2 sinφ

Таким
образ опред надо 2 компл амплитуды путем
измер 4 пересеч и расчет(микропроцессором)
веществ и мним части

R=(ES+FT)/(S^2+T^2)
X=(FS-ET)/(S^2+T^2)
откуда расчит L
Q
по изв частоте-они в приборе постоянны.
Для измер частотн хар-ки-требунтся
ввести генератор с произв частотой и
частотомер для ее измер(либо цифров
генератор)

Точность
зависит:

-точности
установ частоты

-стабильн
между переключ

-погрешность
преобраз тока в напряж

-погр
масштабного усилит

-погр
перемножителя

-погр
вольтметра

-погр
округления при расчетах

studfiles.net

32. Измерение активного сопротивления метода амперметра и вольтметра.

Рассмотрим
электрическую схему:

Возьмём
для измерения амперметр с достаточно
малым внутреннем сопротивлением,
удовлетворяющим условию
,
тогда вольтметр будет показывать входное
напряжение :

В
узле 1 происходит разделение неразветвлённого
тока I,
показываемого амперметром, на ток
и ток.
Вольтметр и неизвестное сопротивлениеRх
включены параллельно, поэтому их общее
сопротивление будет равно:
,
тогда по закону Ома для участия 1 и 2
нужно записать:

;
;;(4)-расчётная
формула истинного.RX
получится при условии, что
,
аrv
бесконечно большой.
(5)

Поскольку
сопротивлением амперметра пренебрегаем
всё напряжение падает на Rобщ.,
которое связано следующим образом :
,
тогда относительная погрешность(6)

Из
(6) следует, что погрешность что погрешность
измерения Rx
будет тем меньше, чем больше будет
сопротивление вольтметра измеряемого
сопротивления Rx,
отсюда следует, что схема рис. 1
целесообразна для заведомо малых
сопротивлений когда Rx
<< Rv

.
Тогда для измерения заведомо больших
сопротивлений целесообразна следующая
электрическая схема:

Независимо
от внутреннего сопротивления вольтметра
он будет показывать приложенное
напряжение
.
Для простоты считаем, что внутреннее
сопротивление вольтметра бесконечно
велико,
тогда в узле 1 ответвление тока в цепь
вольтметра не будет и весь ток, показываемый
амперметром проходит через сопротивлениеRX.
Тогда
(7).
Обычно предполагается, что сопротивление
амперметра мало, тогда.
Найдём абсолютную погрешность определенияRX
при условии пренебрежения сопротивлением
амперметра.
(8).
Из (8) видно, что погрешность при определении
заведомо больших сопротивлений будет
тем меньше, чем меньше сопротивление
амперметра.

33. Измерение активного сопротивления с помощью вольтметра с известным внутренним сопротивлением.

Рассмотрим
электрическую схему

При
замыкании тока в катушке 1 вольтметр
измерит входное напряжение
.

При
замыкании тока в положении 2 показания
вольтметра изменятся,

При
этом через вольтметр и неизвестное
сопротивление
,
будет протекать одинаковый токI.
По закону Ома можно записать, что входное
напряжение:
;,
тогда;(9).

34. Измерение активного сопротивления амперметром в известным внутренним сопротивлением.

Рассмотрим
электрическую схему.

При
включении К в положение 1 амперметр
будет показывать ток
,
который по закону Ома будет связан с
входным напряжениемU
по формуле:
(10). При включении ключа в положении 2
амперметр покажет значение тока,
которое будет связано с входным
напряжением по формуле:

(11).
Приравнивая правые части (10) и (11) получим:
;(12).

Формула
(12) даёт возможность косвенного определения
значения
по двум измеренным значениям тока,
известных значенийи.

35. Мостовой метод измерения активного сопротивления. Мостик Уитстона.

Рассмотрим
схему постоянного тока (моста Уитстона).

В
одну диагональ включён источник
постоянного тока, а во вторую гальванометр
(прибор для измерения малых токов). Одно
из сопротивлений
берётся переменным. Зададимся произвольным
направлением токов в ветвях схемы. Схема
позволяет определить неизвестное
сопротивление,
включаемое в одно из плеч моста (например),
остальные сопротивления считаются
известными. С помощью переменного
резисторадобиваемся, условия равновесия моста,
при котором ток в цепи гальванометра
становится равным 0.(13). Условие (13) будет выполнено, когда
станут равными потенциалы b и d:(14). При выполнении условия (14) ответвления
токов в цепь гальванометра не происходит,
откуда можно записать,.

studfiles.net