Шунты и добавочные сопротивления – Карпов В. А. Электрические измерительные приборы, 1927 год. 12. Шунты, добавочные сопротивления и измерительные трансформаторы.

Т. Шунт — PhysBook

Шунты и добавочные сопротивления

Силу тока в цепи измеряют амперметром. Амперметр представляет собой обычный гальванометр, шкала которого проградуирована в амперах. Включается амперметр в цепь последовательно (рис. 1).

Рис. 1

Амперметр должен изменять силу тока в цепи, и поэтому его сопротивление должно быть очень малым, т.е. \(~R_A \ll R\). В цепи, состоящей из последовательно соединенных проводников, заряд нигде не накапливается и нигде не исчезает. Это значит, что сила тока в такой цепи везде одинакова И амперметр можно включать в любой участок цепи, состоящий из последовательно соединен ных проводников.

Каждый амперметр рассчитан на некоторую максимальную силу тока, при превышении которой прибор может перегореть.

Для расширения пределов измерения амперметра применяется шунт — дополнительное сопротивление, подключаемое параллельно амперметру.

Найдем сопротивление Rsh шунта, который необходимо подключить к амперметру для измерения силы тока в цепи, в n раз превышающей силу тока, на которую рассчитан прибор: I = nIA. Сопротивление амперметра обозначим через RA. При подключении шунта часть измеряемой силы тока Ish пойдет по нему. Через амперметр должен идти ток, не превышающий IA (рис. 2).

Рис. 2

Сила тока IA меньше измеряемой в n раз \(~I_A = \frac In\) . Следовательно, цена деления прибора возрастет в n раз для случая, если шкала прибора равномерная, т.е. отклонению стрелки на одно деление будет соответствовать в n раз большая сила тока. Иначе говоря, чувствительность амперметра уменьшится в n раз: при подключении шунта стрелка прибора отклонится на угол, в n раз меньший, чем без него.

При параллельном соединении I = nIA = IA + Ish, а напряжение на шунте и амперметре одинаково и, согласно закону Ома, равно: IARA = IshRsh . Исключая силу тока IA из двух последних уравнений, получим

\(~R_{sh} = \frac{R_A}{n — 1} .\)

Для измерения напряжения на участке цепи применяют вольтметры. Включают вольтметр параллельно тем точкам цепи, напряжение между которыми надо измерить (рис. 3). Вольтметр не должен изменять напряжение на измеряемом участке цепи, поэтому сила тока, проходящего через вольтметр, должна быть много меньше, чем сила тока в измеряемом участке.

Рис. 3

Если сопротивление вольтметра Rv, то после включения его в цепь сопротивление участка будет уже не R, a \(~R’ = \frac{RR_v}{R + R_v} = \frac{R}{1 + \frac{R}{R_v}} < R\).

Вследствие этого измеряемое напряжение на участке цепи уменьшится. Для того чтобы вольтметр не вносил заметных искажений в измеряемое напряжение, его сопротивление должно быть большим по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором измеряется напряжение, т.е. \(~R_v \gg R\).

Любой вольтметр рассчитан на предельное напряжение Uv. Но с помощью подключения последовательно с вольтметром добавочного сопротивления Rd можно измерять в n раз большие напряжения: U = nUv. Найдем добавочное сопротивление, необходимое для измерения напряжений, в n раз больших тех, на которые рассчитан прибор.

При включении в цепь вольтметра добавочного сопротивления вольтметр по-прежнему измеряет напряжение Uv, но это составляет лишь \(~\frac 1n\) часть измеряемого напряжения \(~U_v = \frac Un\). Напряжение на добавочном сопротивлении Ud = UUv (рис. 4). Поэтому пределы измерения увеличиваются в n раз, и во столько же раз увеличивается цена деления вольтметра, а следовательно, уменьшается его чувствительность.

Рис. 4

В вольтметре и добавочном сопротивлении сила тока одинакова, так как они включены последовательно. Поэтому Uv = IRv , Ud = IRd и U = nUv = nIRv.

При последовательном соединении напряжение на участке равно сумме напряжений на отдельных резисторах участка, т.е. U = ‘Uv + ‘Ud. Следовательно, nIRv = IRv + IRd. Отсюда

\(~R_d = (n — 1)R_v .\)

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 266-267.

www.physbook.ru

35-2

35-2
Расчет
шунтов и добавочных сопротивлений

Измерительные
шунты

Шунт
является простейшим измерительным
преобразователем тока в напряжение.Измерительный
шунт представляет
собой четырехзажимный резистор.
Два входных зажима шунта,
к которым подводится ток I,
называются токовыми, а два выходных
зажима, с которых снимается напряжение
U, называются потенциальными.

К
потенциальным зажимам шунта обычно
присоединяют измерительный
механизмизмерительного
прибора.

Измерительный
шунт характеризуется номинальным
значением входного тока Iном
и номинальным значением выходного
напряжения Uном. Их
отношение определяет номинальное
сопротивление шунта:

Rш= Uном / Iном

Шунты
применяются для расширения пределов
измерения измерительных механизмов по
току, при этом большую часть измеряемого
тока пропускают через шунт, а меньшую
— через измерительный механизм. Шунты
имеют небольшое сопротивление и
применяются, главным образом, в цепях
постоянного тока с магнитоэлектрическими
измерительными механизмами.

Рис.
1. Схема соединения измерительного
механизма с шунтом

На
рис. 1 приведена схема включения
магнитоэлектрического механизма
измерительного прибора с шунтом Rш.
Ток Iи
протекающий через измерительный
механизм, связан с измеряемым
током I зависимостью


= I
(Rш
/ Rш
+ Rи),

где Rи
— сопротивление измерительного
механизма.

Если
необходимо, чтобы ток Iи
был в n раз
меньше тока I,
то сопротивление шунта должно быть:

Rш =
Rи /
(n
— 1),

где n
= I / Iи 
— коэффициент шунтирования.

Шунты
изготовляют из манганина.
Если шунт рассчитан на небольшой ток
(до 30 А), то его обычно встраивают в корпус
прибора (внутренние шунты). Для измерения
больших токов используют приборы с
наружными шунтами В этом случае мощность,
рассеиваемая в шунте, не нагревает
прибор.

На
рис. 2 показан наружный шунт на 2000 А Он
имеет массивные наконечники из меди,
которые служат для отвода тепла от
манганиновых пластин, впаянных между
ними. Зажимы шунта А и Б — токовые.

Рис
2 Наружный шунт

Измерительный
механизм присоединяют к потенциальным
зажимам В и Г, между которыми и заключено
сопротивление шунта. При таком включении
измерительного механизма устраняются
погрешности от контактных сопротивлений.

Наружные
шунты обычно выполняются калиброванными,
т е. рассчитываются на определенные
токи и падения напряжения. Калиброванные
шунты должны иметь номинальное падение
напряжения 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ.

Для
переносных магнитоэлектрических
приборов на токи до 30 А внутренние шунты
изготовляют на несколько пределов
измерения.

На
рис. 3, а, б показаны схемы многопредельных
шунтов. Многопредельный шунт состоит
из нескольких резисторов, которые можно
переключать в зависимости от предела
измерения рычажным переключателем
(рис. 3, а) или путем переноса провода с
одного зажима на другой (рис. 3, б).

При
работе шунтов с измерительными приборами
на переменном токе возникает дополнительная
погрешность от изменения частоты, так
как сопротивления шунта и измерительного
механизма поразному зависят от частоты.

Рис.3.
Схемы многопредельных измерительных
шунтов: a — шунта с рычажным переключателем,
б — шунта с отдельными выводами

Шунты
разделяются на классы точности 0,02; 0,05;
0,1; 0,2 и 0,5. Число, определяющее класс
точности, обозначает допустимое
отклонение сопротивления шунта в
процентах его номинального значения.

Добавочные
резисторы

Добавочные
резисторы являются измерительными
преобразователями напряжения в ток, а
на значение тока непосредственно
реагируют измерительные механизмы
вольтметров.

Добавочные
резисторы служат для расширения пределов
измерения по напряжению вольтметров
различных систем и других приборов,
имеющих параллельные цепи, подключаемые
к источнику напряжения. Сюда относятся,
например, ваттметры,счетчики
энергии,
фазометры и т. д.

Добавочный
резистор включают последовательно с
измерительным механизмом (рис. 4). Ток Iи
в цепи, состоящий из измерительного
механизма с сопротивлением Rи и добавочного
резистора с сопротивлением Rд, составит:


= U
/ (Rи
+ Rд),

где
U — измеряемое напряжение.

Если
вольтметр имеет предел измерения Uном
и сопротивление измерительного механизма
Rи и при помощи добавочного резистора
Rд надо расширить предел измерения
в n раз,
то, учитывая постоянство тока Iи,
протекающего через измерительный
механизм вольтметра, можно записать:

Uном
/ Rи
= n
U ном / (Rи
+ Rд)

откуда


= Rи (n
— 1)

Рис
4. Схема соединения измерительного
механизма с добавочным резистором

Добавочные
резисторы изготовляются обычно из
изолированной манганиновой проволоки,
намотанной на пластины или каркасы
из изоляционного
материала.
Они применяются в цепях постоянного и
переменного тока.

Добавочные
резисторы, предназначенные для работы
на переменном токе, имеют бифилярную
обмотку для получения безреактивного
сопротивления.

При
применении добавочных резисторов не
только расширяются пределы измерения
вольтметров, но и уменьшается их
температурная погрешность.

В
переносных приборах добавочные резисторы
изготовляются секционными на несколько
пределов измерения (рис. 5).

Рис.
5. Схема многопредельного вольтметра

Добавочные
резисторы бывают внутренние и наружные.
Последние выполняются в виде отдельных
блоков и подразделяются на индивидуальные
и калиброванные. Индивидуальный резистор
применяется только с тем прибором,
который с ним градуировался. Калиброванный
резистор может применяться с любым
прибором, номинальный ток которого
равен номинальному току добавочного
резистора.

Калиброванные
добавочные резисторы делятся на классы
точности 0,01;
0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 и 1,0. Они выполняются на
номинальные токи от 0,5 до 30 мА.

Добавочные
резисторы применяются для преобразования
напряжений до 30 кВ.

studfiles.net

Расчет шунта и добавочного сопротивления формула

Опубликовал admin | Дата 30 сентября, 2011

Как рассчитать шунт и/или добавочное сопротивление, довольно часто этот вопрос встает перед радиолюбителями занимающимися разработками блоков питания, зарядных устройств, измерительных приборов и т.д. Тем не менее, это очень просто.

Расчет шунта

Формула для расчета величины сопротивления шунта приведена на рисунке 1

Пример 1.

Измеряемый ток = 10000000мкА, Полное отклонение стрелки измерительной головки происходит при токе, проходящем через нее, 100мкА. Т.е. Iприбора = 100мкА. Величина сопротивления катушки измерительной головки равна 240 Ом, Rприбора = 240 Ом. Подставляем все данные в формулу и получаем: Rшунта = 240 / (10000000/100 – 1) = 0,0024Ом. Все очень просто, но при комнатной температуре. Если же эта головка, установленная, например, в зарядное устройство, и вы его принесли зимой в гараж, то тут не все так однозначно. Об этом я писал в статье «Зарядное устройство с токовой стабилизацией». Дело в том, что сопротивление рамки измерительной головки сильно зависит от температуры. Поэтому и показания прибора при изменении температуры, тоже будут иметь большую погрешность. Кроме этого температурная зависимость показаний вашего амперметра будет зависеть и от выбранного вами материала шунта. Лучшим материалом для шунта, конечно, является константан. Его и название производное от константы. Этот сплав имеет высокостабильный ТКС.

Расчет добавочного сопротивления

Здесь произведение тока прибора и сопротивление прибора, ни что иное как падение напряжения на самой измеряющей головке, для нашего случая Uприбора = 0, 0001А х 240 Ом = 0,024В – 24мВ. В большинстве случаев им можно просто пренебречь. В этом случае формула примет следующий вид:
R добавочное = Uизмеряемое/Iприбора;

Пример 2

Рассчитать добавочное сопротивление на измеряемое напряжение 30В.
1) R = (30-0,024)/0,0001 = 299,759 Ом;
2) Без учета падения напряжения на головке R = 30/0,0001 = 300 Ом;
Вообще, добавочный резистор лучше сделать составным, состоящим из двух – трех последовательно включенных резисторов. Например, 270 + 30 Ом или 270 + 27 + 3 Ом. В этом случае проще будет откалибровать измерительный прибор.

Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».

Просмотров:15 248

www.kondratev-v.ru

Constant-Current — Электрический ток в физике

Силу тока в цепи измеряют амперметром. Амперметр представляет собой обычный гальванометр, шкала которого проградуирована в амперах. Включается амперметр в цепь последовательно (рис. 1).

Рис. 1


Амперметр должен изменять силу тока в цепи, и поэтому его сопротивление должно быть очень малым, т.е. . В цепи, состоящей из последовательно соединенных проводников, заряд нигде не накапливается и нигде не исчезает. Это значит, что сила тока в такой цепи везде одинакова И амперметр можно включать в любой участок цепи, состоящий из последовательно соединен ных проводников.


Каждый амперметр рассчитан на некоторую максимальную силу тока, при превышении которой прибор может перегореть.


Для расширения пределов измерения амперметра применяется шунт — дополнительное сопротивление, подключаемое параллельно амперметру.


Найдем сопротивление Rsh шунта, который необходимо подключить к амперметру для измерения силы тока в цепи, в n раз превышающей силу тока, на которую рассчитан прибор: I = nIA. Сопротивление амперметра обозначим через RA. При подключении шунта часть измеряемой силы тока Ish пойдет по нему. Через амперметр должен идти ток, не превышающий IA (рис. 2).


Рис. 2


Сила тока IA меньше измеряемой в n раз . Следовательно, цена деления прибора возрастет в n раз для случая, если шкала прибора равномерная, т.е. отклонению стрелки на одно деление будет соответствовать в n раз большая сила тока. Иначе говоря, чувствительность амперметра уменьшится в n раз: при подключении шунта стрелка прибора отклонится на угол, в n раз меньший, чем без него.


При параллельном соединении I = nIA = IA + Ish, а напряжение на шунте и амперметре одинаково и, согласно закону Ома, равно: IARA = IshRsh . Исключая силу тока IA из двух последних уравнений, получим


Для измерения напряжения на участке цепи применяют вольтметры. Включают вольтметр параллельно тем точкам цепи, напряжение между которыми надо измерить (рис. 3). Вольтметр не должен изменять напряжение на измеряемом участке цепи, поэтому сила тока, проходящего через вольтметр, должна быть много меньше, чем сила тока в измеряемом участке.

Рис. 3


Если сопротивление вольтметра Rv, то после включения его в цепь сопротивление участка будет уже не R, a

.


Вследствие этого измеряемое напряжение на участке цепи уменьшится. Для того чтобы вольтметр не вносил заметных искажений в измеряемое напряжение, его сопротивление должно быть большим по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором измеряется напряжение, т.е. .


Любой вольтметр рассчитан на предельное напряжение Uv. Но с помощью подключения последовательно с вольтметром добавочного сопротивления Rd можно измерять в n раз большие напряжения: U = nUv. Найдем добавочное сопротивление, необходимое для измерения напряжений, в n раз больших тех, на которые рассчитан прибор.


При включении в цепь вольтметра добавочного сопротивления вольтметр по-прежнему измеряет напряжение Uv, но это составляет лишь часть измеряемого напряжения . Напряжение на добавочном сопротивлении Ud = U — Uv (рис. 4). Поэтому пределы измерения увеличиваются в n раз, и во столько же раз увеличивается цена деления вольтметра, а следовательно, уменьшается его чувствительность.

Рис. 4


В вольтметре и добавочном сопротивлении сила тока одинакова, так как они включены последовательно. Поэтому Uv = IRv , Ud = IRd и U = nUv = nIRv.


При последовательном соединении напряжение на участке равно сумме напряжений на отдельных резисторах участка, т.е. U = ‘Uv + ‘Ud. Следовательно, nIRv = IRv + IRd. Отсюда

constant-current.narod.ru

Шунты, добавочные резисторы — конспект лекций

| следующая статья ==>

Измерительные механизмы, включенные в электрическую цепь последовательно с нагрузкой, позволяют измерять токи порядка 20…50 мА. Для расширения пределов измерения используют шунты, изготовленные из манганина (с радиаторами охлаждения), сопротивление которых мало зависит от температуры. Сопротивление шунта меньше сопротивления ИМ и выбирается из соотношения
(3.1)
где n – коэффициент шунтирования по току.
Для расширения пределов измерения по напряжению последовательно с ИМ включают добавочный резистор, сопротивление которого существенно больше сопротивления ИМ
(3.2)
где m – коэффициент шунтирования по напряжению.
На переменном токе сопротивление шунтов, добавочных резисторов и измерительного механизма зависит от частоты сигнала, что обуславливает появление дополнительной составляющей погрешности.
Конструктивно шунты подразделяются на внутренние и наружные. Внутренние шунты применяют для измерения небольших токов (до 30 А), внешние для измерения токов от 30 А до 7500 А. Шунты изготавливают из манганина, для них нормируются класс точности (0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5) и величина падения напряжения при протекании максимального измеряемого тока (45; 60; 75; 100; 200; 300 мВ).
Для добавочных резисторов используются для измерения напряжения до 30 кВ. Для них также нормируются класс точности (от 0,1 до 1,0) и значение максимального рабочего тока (100; 200 мА).

Рис. 3.1 Схемы включения шунта и добавочного резистора.

Делители напряжения предназначены для понижения напряжения в определенное число раз. Основными показателями делителей напряжения является коэффициент передачи ; частотный диапазон, в котором сохраняется постоянство ; допускаемая мощность рассевания; погрешность деления. Коэффициент деления для резистивного делителя можно записать:
. (3.3)
При этом необходимо иметь в виду то, что коэффициент деления зависит от значения сопротивления нагрузки.
Для емкостного делителя коэффициент деления определяется соотношением емкостей:
. (3.4)
Емкостные делители используют в высокочастотных цепях. Элементы, входящие в делители, за счет паразитных связей реактивного характера приводят к неравномерности коэффициента передачи в рабочей полосе частот. Уменьшить эти погрешности позволяют делители, собранные по схеме содержащей резисторы, шунтирующие емкости в цепи делителя напряжения.
Аттенюаторы (ослабители) предназначены для понижения напряжения в требуемое число раз. С помощью аттенюаторов осуществляется нормирование малых уровней сигналов.
Как и делители, они характеризуются диапазоном рабочих частот, входным и выходным сопротивлениями, допустимой мощностью рассеивания, погрешностью деления.
При работе в диапазоне СВЧ аттенюаторы дополнительно характеризуются коэффициентом стоячей волны. Ослабление, вносимое аттенюатором, принято выражать в децибелах (дб):
. (3.5)
Входное сопротивление аттенюатора, в отличие от делителя напряжения, в процессе регулирования ослабления не изменяется при постоянном сопротивлении нагрузки.
В зависимости от диапазона частот используют аттенюаторы, выполненные на резисторах, конденсаторах или на основе линий с распределенными параметрами.

| следующая статья ==>

2dip.su

Измерительные шунты и добавочные резисторы

Измерительные шунты

Шунт является простым измерительным преобразователем тока в напряжение.
Измерительный шунт представляет собой четырехзажимный резистор. Два входных зажима
шунта, к которым подводится ток
I, именуются токовыми, а два выходных зажима, с которых снимается напряжение U,
именуются возможными.

К возможным зажимам шунта обычно присоединяют измерительный механизм
измерительного прибора.

Измерительный шунт характеризуется номинальным значением входного тока
Iном и номинальным значением выходного напряжения
Uном. Их отношение
определяет номинальное сопротивление шунта:

Rш= Uном / Iном

Шунты используются для расширения пределов измерения измерительных устройств по току, при всем этом огромную часть измеряемого тока пропускают через шунт, а наименьшую — через измерительный механизм. Шунты имеют маленькое сопротивление и используются, приемущественно, в цепях неизменного тока с магнитоэлектрическими измерительными механизмами.

Рис. 1. Схема соединения измерительного механизма с шунтом

На рис. 1 приведена схема включения магнитоэлектрического механизма
измерительного прибора с шунтом Rш. Ток
Iи протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током
I зависимостью

Iи = I (Rш
/ Rш + Rи),

где Rи — сопротивление измерительного механизма.

Если нужно, чтоб ток Iи был в
n раз меньше тока I, то сопротивление шунта должно быть:

Rш = Rи
/ (n — 1),

где n = I / Iи  — коэффициент шунтирования.

Шунты изготовляют из манганина. Если шунт рассчитан на маленький ток (до 30 А), то его обычно встраивают в корпус прибора (внутренние шунты). Для измерения огромных токов употребляют приборы с внешними шунтами В данном случае мощность, рассеиваемая в шунте, не нагревает прибор.

На рис. 2 показан внешний шунт на 2000 А Он имеет мощные
наконечники из меди, которые служат для отвода тепла от манганиновых пластинок,
впаянных меж ними. Зажимы шунта А и Б — токовые.

Рис 2 Внешний шунт

Измерительный механизм присоединяют к возможным зажимам В и Г, меж которыми и заключено сопротивление шунта. При таком включении измерительного механизма устраняются погрешности от контактных сопротивлений.

Внешние шунты обычно производятся калиброванными, т е. рассчитываются на определенные токи и падения напряжения.
Калиброванные шунты обязаны иметь номинальное падение напряжения 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ.

Для переносных магнитоэлектрических устройств на токи до 30 А внутренние шунты изготовляют на несколько пределов измерения.

На рис. 3, а, б показаны схемы многопредельных шунтов. Многопредельный шунт состоит из нескольких резисторов, которые можно переключать зависимо от предела измерения рычажным тумблером (рис. 3, а) либо методом переноса провода с 1-го зажима на другой (рис. 3, б).

При работе шунтов с измерительными устройствами на переменном токе появляется дополнительная погрешность от конфигурации частоты, потому что сопротивления шунта
и измерительного механизма поразному зависят от частоты.

Рис.3. Схемы многопредельных измерительных шунтов: a — шунта с рычажным тумблером, б — шунта с отдельными выводами

Шунты делятся на классы точности 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 и 0,5. Число, определяющее класс точности, обозначает допустимое отклонение сопротивления шунта в процентах его номинального значения.

Дополнительные резисторы

Дополнительные резисторы являются измерительными преобразователями напряжения в ток, а на значение тока конкретно реагируют измерительные механизмы вольтметров.

Дополнительные резисторы служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров разных систем и других устройств, имеющих параллельные цепи, подключаемые к источнику напряжения. Сюда относятся, к примеру, ваттметры, счетчики энергии, фазометры и т. д.

Дополнительный резистор включают поочередно с измерительным механизмом (рис. 4). Ток
Iи в цепи, состоящий из измерительного механизма с сопротивлением Rи и дополнительного резистора с сопротивлением Rд,
составит:

Iи = U /
(Rи + Rд),

где U — измеряемое напряжение.

Если вольтметр имеет предел измерения Uном и сопротивление измерительного механизма Rи и с помощью дополнительного резистора Rд нужно расширить предел измерения в
n раз, то, беря во внимание всепостоянство тока
Iи, протекающего через измерительный механизм вольтметра, можно записать:

Uном / Rи
= n U ном / (Rи + Rд)

откуда

Rд = Rи
(n — 1)

Рис 4. Схема соединения измерительного механизма с дополнительным резистором

Дополнительные резисторы изготовляются обычно из изолированной манганиновой проволоки, намотанной на пластинки либо каркасы из изоляционного материала. Они
используются в цепях неизменного и переменного тока.

Дополнительные резисторы, созданные для работы на переменном токе, имеют бифилярную обмотку для получения безреактивного сопротивления.

При применении дополнительных резисторов не только лишь расширяются пределы измерения вольтметров, да и миниатюризируется их температурная погрешность.

В переносных устройствах дополнительные резисторы изготовляются секционными на несколько пределов измерения (рис. 5).

Рис. 5. Схема многопредельного вольтметра

Дополнительные резисторы бывают внутренние и внешние. Последние производятся в виде отдельных блоков и разделяются на личные и калиброванные. Личный резистор применяется только с тем прибором, который с ним градуировался. Калиброванный резистор может применяться с хоть каким прибором, номинальный ток которого равен номинальному току дополнительного резистора.

Калиброванные дополнительные резисторы делятся на классы точности 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 и 1,0. Они производятся на номинальные токи от 0,5 до 30 мА.

Дополнительные резисторы используются для преобразования напряжений до 30 кВ.

elektrica.info

Шунты и добавочные сопротивления. — МегаЛекции


Шунт — сопротивление, подключаемое параллельно к амперметру (гальванометру), для расширения его шкалы при измерении силы тока.

Если амперметр рассчитан на силу тока I0 , а с помощью него необходимо измерить силу тока, превышающую в n раз допустимое значение, то сопротивление, подключаемого шунта должно удовлетворять следующему условию:

 

 

Добавочное сопротивление — сопротивление, подключаемое последовательно с вольтметром (гальванометром), для расширения его шкалы при измерении напряжения.

Если вольтметр рассчитан на напряжение U0 , а с помощью него необходимо измерить напряжение, превышающее в n раз допустимое значение, то добавочное сопротивление должно удовлетворять следующему условию:

 

 

Билет 49

ЗАКОН ома в дифференциальной форме

 

закон Ома в интегральной форме для однородного участка цепи (не содержащего ЭДС)

  (7.6.1)  

Для однородного линейного проводника выразим R через ρ:

  , (7.6.2)  

ρ – удельное объемное сопротивление; [ρ] = [Ом·м].

Найдем связь между и в бесконечно малом объеме проводника – закон Ома в дифференциальной форме.

В изотропном проводнике (в данном случае с постоянным сопротивлением) носители зарядов движутся в направлении действия силы, т.е. вектор плотности тока и вектор напряженности поля коллинеарны (рис. 7.6).

Рис. 7.6

Исходя из закона Ома (7.6.1), имеем:

А мы знаем, что или . Отсюда можно записать

  , (7.6.3)  

это запись закона Ома в дифференциальной форме.

Здесь – удельная электропроводность.

Размерность σ – [ ].

Плотность тока можно выразить через заряд электрона е, количество зарядов n и дрейфовую скорость :

.

Обозначим , тогда ;

  (7.6.4)  

Теперь, если удельную электропроводность σ выразить через е, n и b: то вновь получим выражение закона Ома в дифференциальной форме:

.

 


 

Билет 50

Тепловое действие тока. Закон джоуля — ленца

 

Когда электрический ток проходит по проводнику, проводник нагревается. Это явление было открыто в 1800 г. французским ученым Антуаном Фуркруа. Пропустив ток через железную спираль, он сумел раскалить ее до очень высокой температуры. Через 41 год тепловым действием тока заинтересовался английский физик Дж. Джоуль, а еще через год российский ученый Э. X. Ленд. Ими было установлено, что:
Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения по нему тока.
Теперь этот закон называют законом Джоуля — Ленца. Математически он выражается в виде следующей формулы:

Нагревание током проводника обусловлено взаимодействием носителей тока со встречными атомами или ионами вещества. В результате этого взаимодействия внутренняя энергия проводника возрастает и он нагревается. Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающей среде. Эта энергия и представляет собой то количество теплоты, которое определяется по закону Джоуля — Ленца.
Закон Джоуля — Ленца был открыт экспериментально. Но ему можно дать и теоретическое обоснование.
Когда электрический ток проходит по проводнику, совершается работа, определяемая выражением (18.2):A=IU/t. Но U=IR. Поэтому

Если проводник, по которому идет ток, остается неподвижным и в нем не происходит никаких химических реакций, то вся эта работа идет на увеличение его внутренней энергии. При этом количество теплоты, выделяемое проводником с током, совпадает с работой тока и поэтому определяется тем же выражением.
При очень большом токе металлический проводник может раскалиться и перегореть (расплавиться). На этом основано действие плавких предохранителей. Их назначение — автоматическое отключение электрической цепи, когда в ней начинает идти ток больше допустимого. Условное обозначение предохранителя приведено в таблице 2 (см. § 9).
На рисунке 46 изображен предохранитель, используемый в радиоэлектронной аппаратуре. Его главной частью является проволочка из легкоплавкого металла (например, свинца), толщина которой рассчитана на определенный ток (0,5 А, 1 А, 2 А и т.д.). Если сила тока по той или иной причине (например, при коротком замыкании) превысит допустимое значение, проволочка расплавится и цепь окажется разомкнутой.

Электрическая проводка в жилых зданиях рассчитана, как правило, на 6 А или 10 А. Используемые для ее защиты квартирные предохранители (пробки) показаны на рисунке 47, а, б. В первом случае (см. рис. 47, а) после перегорания нити заменяют всю пробку, во втором случае (см. рис. 47, б) лишь ее плавкую вставку.

 

51. Разность потенциалов, ЭДС, напряжение.

Степень электризации тела характеризует величину, называемую электрическим потенциалом или просто потенциалом тела. Разность уровней электрических зарядов двух тел принято называть разностью электрических потенциалов или просто разностью потенциалов. Следует иметь в виду, что если два одинаковых тела заряжены одноименными зарядами, но одно больше, чем другое, то между ними также будет существовать разность потенциалов. Кроме того, разность потенциалов существует между двумя такими телами, одно из которых заряжено, а другое не имеет заряда.

Электродвижущая сила и напряжение

Для поддержания электрического тока в проводнике необходим какой-то внешний источник энергии, который все время поддерживал бы разность потенциалов на концах этого проводника.Такими источниками энергии служат так называемые источники электрического тока, обладающие определенной электродвижущей силой, которая создает и длительное время поддерживает разность потенциалов на концах проводника. Электродвижущая сила (сокращенно ЭДС) обозначается буквой Е. Единицей измерения ЭДС служит вольт. У нас в стране вольт сокращенно обозначается буквой «В», а в международном обозначении — буквой «V».Итак, чтобы получить непрерывное течение электрического тока, нужна электродвижущая сила, т. е. нужен источник электрического тока. Для измерения ЭДС или напряжения применяется прибор, называемый вольтметром.Чтобы измерить ЭДС или напряжение источника тока, надо вольтметр подключить непосредственно к его полюсам. При этом, если электрическая цепь разомкнута, то вольтметр покажет ЭДС источника тока. Если же замкнуть цепь, то вольтметр уже покажет не ЭДС, а напряжение на зажимах источника тока. ЭДС, развиваемая источником тока, всегда больше напряжения на его зажимах.

Разность потенциалов, которая устанавливается между полюсами источника тока при замкнутой электрической цепи, называется напряжением и обозначается буквой U.

 

 

52. Обобщенный закон Ома в интегральной форме. Сопротивление

Немецкий физик Г. Ом (1787-1854) экспериментально установил, что сила тока в однородном проводнике пропорциональна разности потенциалов на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению проводника (закон Ома для участка цепи):

 

 



Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

megalektsii.ru