NAZWISKO: ZIMNY IMIE: MIŁOSZ KIERUNEK:FIZYKA Z INFORMATYKĄ ROK STUDIÓW: II GRUPA LABORATORYJNA: II		UNWERSYTET RZESZOWSKI I PRACOWNIA FIZYCZNA
				WYKONANO		ODDANO
				DATA	PODPIS	DATA	PODPIS
Ćwiczenie Nr: 30	Temat: Regulacja prądu i napięcia stałego. Porównywanie wskazań mierników elektrycznych o różnej klasie dokładności.

1. Część teoretyczna.

Do najczęściej spotykanych w praktyce laboratoryjnej należą pomiary napięcia i natężenia prądu elektrycznego. Służą do tego celu różnego rodzaju mierniki, które ze względu na zasadę działania dzielimy na następujące typy:

- magnetoelektryczne,

• elektromagnetyczne,

• elektrodynamiczne,

• elektrostatyczne,

• termoelektryczne, itp.

Mierniki magnetoelektryczne służą do pomiaru natężenia prądu stałego. Można je przystosować do pomiaru natężenia prądu zmiennego, wyposażając dodatkowo w układ prostujący.

Mierniki elektromagnetyczne nadają się do pomiarów natężenia prądu zmiennego jak również stałego.

Parametry charakteryzujące mierniki:

- czułość prądowa - określona przez wartość wychylenia wskazówki przyrządu, gdy przez jego cewkę przepływa prąd o jednostkowym natężeniu. Odwrotność tej wielkości nosi nazwę stałej prądowej przyrządu.

- zakres pomiarowy określony przez wartość natężenia prądu płynącego przez cewkę przyrządu lub też wartość napięcia przyłożonego do jej zacisków, przy którym wskazówka wychyla się do końca skali.

- czułość napięciowa określona przez wartość wychylenia wskazówki przyrządu gdy do jego zacisków przyłożone jest napięcie o jednostkowej wartości. Odwrotność tej wielkości nosi nazwę stałej napięciowej.

- oporność wewnętrzna na którą składa się opór cewki przyrządu i doprowadzeń do jego zacisków zewnętrznych.

- klasa przyrządu wyraża w procentach stosunek błędu bezwzględnego obarczającego wynik pomiaru dokonywanego tym przyrządem do jego zakresu pomiarowego.

Pomiar natężenia prądu.

W celu wykonania pomiaru natężenia prądu w obwodzie należy amperomierz włączyć szeregowo z odbiornikiem.

Każdy przyrząd pomiarowy posiada pewną oporność wewnętrzną. Zatem jeżeli włączymy go w obwód, to nastąpi zmiana wartości natężenia prądu w obwodzie określona zależnościami:

;

gdzie R_A jest wartością oporności wewnętrznej amperomierza. W związku z tym amperomierze konstruuje się w ten sposób, by ich opór wewnętrzny był jak najmniejszy w porównaniu z opornością obwodu.

Pomiar napięcia.

Mierniki elektryczne reagują jedynie na przepływ prądu elektrycznego. Każdy miernik posiada swój opór wewnętrzny. Zatem by przez niego płynął prąd elektryczny musimy do jego zacisków przyłożyć określoną różnicę potencjałów:

U=R_WI

Widać, że przyrząd taki możemy zastosować również do pomiaru wartości napięcia. Zakres mierzonego przez miernik napięcia określony jest zakresem natężenia prądu, który przez niego może płynąć i jego opornością wewnętrzną.

Mierniki wielozakresowe.

Przy pomiarach napięcia i natężenia prądu za pomocą mierników często spotykamy się z bardzo szerokim zakresem wartości wielkości mierzonej. Z uwagi na błąd względny pomiary za pomocą mierników elektrycznych należy prowadzić na wychyleniach większych niż 2/3 skali miernika. Aby zapewnić wymaganą dokładność pomiarów w dużym zakresie wartości, należałoby dysponować całym zestawem mierników o różnych zakresach pomiarowych.

II. PRZEBIEG ĆWICZENIA:

1. Regulacja natężenia prądu.

1. Zanotować dane znamionowe amperomierza badanego i napięcia źródła.

2. Na podstawie tych danych wybrać od asystenta technicznego oporniki zapewniające dobrą regulację natężenia prądu w całym zakresie pomiarowym miernika. (Należy zwrócić szczególną uwagę na dopuszczalne prądy obciążenia tych oporników)

3. Zestawić układ pomiarowy, który pozwoli porównać wskazania amperomierza badanego w jego całym zakresie pomiarowym z amperomierzem wzorcowym. Za amperomierz wzorcowy przyjąć miernik wychyłowy o klasie dokładności 0.5. Jeżeli jest to miernik wielozakresowy należy zwrócić uwagę na odpowiedni dobór zakresu. Suwaki oporników ustawić w takiej pozycji, aby po przyłączeniu napięcia zasilającego, prąd w obwodzie był jak najmniejszy.

4. Po sprawdzeniu układu należy włączyć napięcie zasilające i przeprowadzić około 10 pomiarów natężeń w całym zakresie pomiarowym miernika badanego dla prądów rosnących i malejących. Starać się tak regulować suwakiem opornika, aby wskazówka miernika badanego możliwie dobrze pokrywała się z działką na jego skali. Każdy pomiar porównać z danymi na mierniku wzorcowym.

5. Zestawić wyniki pomiarów na obu miernikach w tabeli pomiarów. Obliczyć uchyby bezwzględne miernika badanego. Znaleźć maksymalny uchyb bezwzględny i wyznaczyć klasę badanego miernika.

6. Wychyłowy miernik wzorcowy zastąpić miernikiem cyfrowym i powtórzyć czynności wymienione w punktach 4,5.

2. Regulacja napięcia.

1. Zanotować dane znamionowe woltomierza badanego i napięcia źródła. Przeanalizować te dane i wybrać od asystenta technicznego oporniki zapewniające precyzyjną regulacje napięcia w całym zakresie pomiarowym miernika

2. Zestawić układ pomiarowy, umożliwiający porównanie wskazań wolto­mierza badanego w jego całym zakresie pomiarowym ze wskazaniami wol­tomierza wzorcowego. Za woltomierz wzorcowy przyjąć miernik wychyłowy o klasie dokładności 0.5. Suwaki oporników ustawić w takiej pozycji, aby po przyłączeniu napięcia zasilającego, napięcie na woltomierzu było jak najmniejsze.

3. Po sprawdzeniu układu należy włączyć napięcie zasilające i przeprowadzić około 10 pomiarów napięć w całym zakresie pomiarowym miernika, dla wzrastających i malejących wartości napięcia. Odczytów na skali miernika badanego dokonujemy jak najdokładniej starając się tak regulować opornikiem, aby wskazówka możliwie najlepiej pokrywała się z działką skali. Każdy pomiar porównywać ze wskazaniami na mierniku wzorcowym. Jeżeli jest to miernik wielozakresowy, starać się odpowiednio dobrać zakres.

4. Zestawić wyniki pomiarów na obu miernikach w tabeli pomiarów. Obliczyć uchyby bezwzględne miernika badanego i wyznaczyć klasę dokładności.

5. Wychyłowy miernik wzorcowy zastąpić miernikiem cyfrowym i powtórzyć czynności wymienione w punktach 3,4.

III. Obliczenia.

Napięcie

Obliczenia dla miernika badanego (V_B) i miernika wzorcowego (V_W).

V_B-V_W

1. 0,05

2. 0,05

3. 0

4. 0

5. 0

6. 0,05

7. 0

8. 0,05

9. 0

10. 0,1

maxΔU=0,1V

Błąd miernika wzorcowego =

Błąd bezwzględny maksymalny = błąd miern. wz. + maxΔU = 0,0375 + 0,1= =0,1375%

Klasa miernika badanego =

Natężenie.

Obliczenia dla miernika badanego (A_B) i miernika wzorcowego (A_W).

A_B - A_W

1. 0

2. 0,02

3. 0

4. 0,04

5. 0,04

6. 0,04

7. 0,02

8. 0,02

9. 0

10. 0,02

maxΔI = 0,04A

błąd miernika wzorcowego =

błąd bezwzględny maksymalny = 0,015 + 0,04 = 0,055%

Klasa miernika badanego =

Obliczenia dla miernika badanego (A_B) i miernika wzorcowego cyfrowego (A_WC).

A_B - A_WC

1. 0,02

2. 0,01

3. 0,02

4. 0,03

5. 0,03

6. 0,01

7. 0,02

8. 0,01

9. 0,02

10. 0,03

maxΔI = 0,03

Błąd miernika wzorcowego = 0,01%

Błąd bezwzględny maksymalny = 0,01 + 0,03 = 0,04%

Klasa miernika badanego =

IV. Wnioski .

Błędy wskazań przyrządów różnią się nieznacznie. Przyczyną różnic jest błąd jakim obarczone są przyrządy, a także częściowe zużycie przyrządów pomiarowych oraz niedokładność odczytu powodowana zawodnością zmysłów ludzkich.

---