SPRAWOZDANIA - ZSE w Rzeszowie, ELEKTRONIKA

ZSE w Rzeszowie

Pracownia elektryczna

1999/2000

Sprawozdanie z ćw. nr 5

Pomiary rezystancji.

II e

6.10.1999r.

Piotr Madej

I. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest pomiar rezystancji metodami technicznymi czyli za pomocą amperomierza i woltomierza, metodami porównawczymi (napięciową i prądową) oraz za pomocą mostka Wheatstone*a i Thomsona.

II. Wskazówki BHP:

Podczas wykonywania ćwiczenia należy zachować wszelkie środki ostrożności zabezpieczające przed wypadkiem. Moment nieuwagi może spowodować trwałe kalectwo, a nawet śmierć.

Przed przystąpieniem do wykonania ćwiczenia należy sprawdzić czy znajdujące się na stanowisku pracy przyrządu i urządzenia nie posiadają widocznych uszkodzeń.

Wszelkie nieprawidłowości i wątpliwości należy jak najszybciej zgłaszać profesorowi.

Po zezwoleniu profesora można przystąpić do pracy.

Podczas wykonywania ćwiczenia starać się nie dopuszczać do przeciążeń jakichkolwiek przyrządów.

Jeden z uczniów stanowiących grupę powinien zajmować miejsce w pobliżu wyłącznika zasilania.

Przed dołączeniem do sieci całego obwodu należy sprawdzić jego poprawność.

Spis przyrządów:

Amperomierz

Woltomierz 69/E

Miernik uniwersalny 296/E

Opornik dekadowy DR5b - 16

Opornik dekadowy DR5a - 16

Mostek Thomsona

Mostek Wheatstone*a

Przebieg ćwiczenia:

Pomiary rezystancji metodą techniczną za pomocą amperomierza i woltomierza.

Pomiar ten należy do grupy pomiarów pośrednich. Stosowane są tu dwa układy pomiarowe:

układ dokładnie mierzonego napięcia - do pomiaru rezystancji małych R_X < R_GR

układ dokładnie mierzonego prądu - do pomiaru rezystancji dużych R_X > R_GR

Wartość rezystancji mierzonej jest wyznaczana na podstawie wskazań obu mierników: R_X = U/J

W przypadku układu a) błąd metody pomiarowej oblicza się ze wzoru:

δ′_R=

W przypadku układu b) błąd metody pomiarowej oblicza się ze wzoru:

δ″_R =

R_A = 23/30 = 0,76 Ω

R_V = 15/3 = 5 kΩ

R_GR = √R_A * R_V = 61,64 Ω

R_A = 0,76 Ω R_V = 5000 Ω		przełącznik P. w poł. 1			przełącznik P. w poł. 2
U	V	5	9	15	5	9	15
J	mA	6,4	11,4	19,1	3,9	6,9	11,5
R_X	Ω	781	789	785	1282	1304	1304
δ_R	%	13,5	13,6	13,5	0,059	0,058	0,058

R_A = 0,76 Ω R_V = 5000 Ω		przełącznik P. w poł. 1			przełącznik P. w poł. 2
U	V	2	6	7	2	6	7
J	mA	8,4	25,4	29,6	0,5	1,3	1,5
R_X	Ω	238	236	236	4000	4615	4666
δ_R	%	4,54	4,54	4,54	0,019	0,016	0,016

2. Pomiar rezystancji metodą porównawczą prądową.

Metoda ta polega na porównaniu prądu J_X płynącego przez rezystor badany R_X z prądem J_W płynącym przez rezystor wzorcowy R_W.

Wartość rezystancji mierzonej wyznacza się porównując spadki napięcia przy różnych położeniach przełącznika „P”:

- w położeniu 1 - U = J_W (R_W + R_MA)

- w położeniu 2 - U = J_X (R_X + R_MA)

Przy założeniu, że rezystancja R jest pomijalnie mała można przyjąć, że R_WJ_W = R_XJ_X

R_X = J_W/J_X * R_W

R_ŚR = (R_X′ + R_X″ + R_X″′) / 3

		R′_W = 400	R″_W = 600	R″′_W = 1000
J_W	mA	15,1	10,1	6,1
J_X	mA	10,1	10,1	10,1
R_X	Ω	598,0	600,0	603,9
R_ŚR	Ω	600,6

Pomiar rezystancji metodą porównawczą napięciową.

Metoda ta polega na porównaniu spadku napięcia U_X na rezystorze mierzonym ze spadkiem napięcia na U_W na rezystorze wzorcowym.

Wartość rezystancji mierzonej R_X wyznacza się z zależności: R_X = U_X/U_W * R_W

R_ŚR = (R_X′ + R_X″ + R_X″′) / 3

		R′_W = 100	R″_W = 200	R″′_W = 300
U_W	V	1,55	3	4,25
U_X	V	3	3	3
R_X	Ω	193,5	200	211,7
R_ŚR	Ω	201,7

Pomiar rezystancji R za pomocą mostka Wheatstone*a i Thomsona.

Układ mostka Wheatstone*a. Układ mostka Thomsona.

	R_W	R_M	ΔR	δR
	Ω	Ω	Ω	%
	100	99,7	0,3
Mostek	800	786	14
Wheatstone*a	1000	985	15
	7000	6960	40
	10000	9950	50
	0,2	0,23	0,03
Mostek	0,5	0,54	0,04
Thomsona	0,7	0,75	0,05
	1	1,30	0,30
	2	2,75	0,75

Wnioski:

W obwodzie pierwszym mierzyliśmy rezystancję metodą techniczną czyli za pomocą amperomierza i woltomierza. Gdy przełącznik znajdował się w pozycji 1 był to układ dokładnie mierzonego napięcia. Patrząc na tabelkę można zauważyć, że dla przypadku gdy RX < RGR błąd względny pomiaru jest o wiele mniejszy gdy przełącznik „P” znajduje się w pozycji 1. Z tego wynika, że stosujemy układ dokładnie mierzonego napięcia. Natomiast gdy RX > RGR błąd względny pomiaru jest mniejszy gdy przełącznik „P” znajduje się w pozycji 2.

Z wyżej wymienionych wniosków wynika, że dla dokładnego zmierzenia różnych wartości rezystancji trzeba zastosować odpowiednią metodę pomiarową. Dla dużych wartości rezystancji należy stosować metodę dokładnie mierzonego prądu, a dla małych wartości metodę dokładnie mierzonego napięcia.

W drugim obwodzie aby zmierzyć duże rezystancję z dużą dokładnością stosujemy metodę porównawczą prądową. Błąd w tym układzie jest bardzo mały, bo jest tylko zależny od napięcia wywołanego na rezystancji wewnętrznej amperomierza. Błąd jest mniejszy gdy rezystancja jest duża.

W trzecim obwodzie aby zmierzyć małe rezystancje z dużą dokładnością stosujemy metodę porównawczą napięciową. Błąd w tym układzie jest bardzo mały dla rezystancji małych bo prąd płynący przez woltomierz jest bardzo mały gdyż rezystancja wewnętrzna woltomierza jest duża.

Do pomiaru rezystancji można stosować także mostki. Techniczny mostek Wheatstone*a służy do dokładnych pomiarów rezystancji w zakresie od ok. 1 Ω do 1 MΩ, mostek Thomsona w zakresie od ok. 10^-6Ω do 1 Ω.