CEL ĆWICZENIA
Ćwiczenie polega na poznaniu zasad i właściwości pomiaru pojemności mostkiem Wiena .
UKŁAD POMIAROWY
SPIS PRZYRZĄDÓW
Cx - kondensator badany
C3 - kondensator porównawczy dekadowy DK-5 kl 0.5 nr ew.E5-T-Iva-102
R2 - rezystor dekadowy DR6 - 16 kl 0.05 nr ew. IE - 1 - T - IVa - 187
R3 - rezystor dekadowy DR6 - 16 kl 0.05 nr ew. ME - I12 Ex
R4 - rezystor dekadowy DR6a - 16 kl 0.05 nr ew. I12 - PN - 7/1 - 3866
W - selektywny wska*nik równowagi I12 - PN - 7/1 - 3787
G - generator mocy PO - 21
Pomiar polega na wyznaczeniu pojemności kondensatora ze stratami za pomocą mostka Wiena . Pomiaru dokonujemy regulując wartości oporników R2 i R3 , przy stałych wartościach elementów C3 i R4 i stałej częstotliwości . Mierzymy pojemność kondensatora przy dwóch zadanych wartościach częstotliwości . Dla ka*dej wartości częstotliwości mierzymy pojemnść kondensatora przy trzech ró*nych wartościach rezystancji R4 . Zmiany częstotliwości dokonujemy w celu zorientowania się jaki schemat zastępczy kondensatora zastosować do obliczeń .
WYNIKI POMIARÓW
f = 1 kHz
Lp. |
C3 |
R2 |
R3 |
R4 |
δR3 |
δR2 |
Cx |
tgδx |
|
[μF] |
[Ω] |
[Ω] |
[Ω] |
[Ω] |
[Ω] |
[μF] |
- |
1 |
0.1 |
102.4 |
1 |
1000 |
0.7 |
0.1 |
0.975 |
0.0021 |
2 |
0.1 |
512.3 |
500.7 |
5000 |
0.2 |
0.1 |
0.974 |
0.0006 |
3 |
0.1 |
1024.0 |
500 |
10000 |
1 |
1 |
0.974 |
0.0012 |
4 |
1 |
1000.1 |
51 |
1000 |
0.1 |
2 |
0.971 |
0.005 |
5 |
1 |
5000.0 |
100.1 |
5000 |
0.1 |
10 |
0.973 |
0.0098 |
6 |
1 |
10170.0 |
52 |
10000 |
0.2 |
50 |
0.969 |
0.0157 |
f = 500 Hz
Lp. |
C3 |
R2 |
R3 |
R4 |
δR3 |
δR2 |
Cx |
tgδx |
|
[μF] |
[Ω] |
[Ω] |
[Ω] |
[Ω] |
[Ω] |
[μF] |
- |
1 |
0.1 |
102.2 |
9 |
1000 |
0.4 |
0.1 |
0.976 |
0.00016 |
2 |
0.1 |
511.6 |
500.9 |
5000 |
0.3 |
0.1 |
0.975 |
0.00016 |
3 |
0.1 |
1023.0 |
494.7 |
10000 |
0.1 |
0.5 |
0.975 |
0.0016 |
4 |
1 |
1000.3 |
51 |
1000 |
0.1 |
0.4 |
0.974 |
0.00157 |
5 |
1 |
5070.7 |
51.4 |
5000 |
0.1 |
3 |
0.973 |
0.00157 |
6 |
1 |
10170 |
52 |
10000 |
0.1 |
40 |
0.974 |
0.00157 |
PRZYKŁADOWE OBLICZENIA
OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW
1) pomiar pojemności :
wartość średnia:
błąd systematyczny graniczny:
błąd czułości:
błąd całkowity:
wynik pomiaru :
dokładność pomiaru:
2) Pomiar tgδx
błąd systematyczny graniczny:
błąd czułości:
błąd całkowity:
wynik pomiaru:
dokładność pomiaru:
UWAGI I WNIOSKI
Pomiar pojemności mostkiem Wiena powinien być wykonywany z zachowaniem największej ostro*ności , gdy* układ pomiarowy jest bardzo czuły na wpływ obcych pól : zbli*enie ręki lub załączenie układu przy sąsiednim stanowisku praktycznie uniemo*liwia dokonanie pomiaru . Powoduje to trudności w doprowadzeniu mostka do stanu równowagi i wpływa na błąd pomiaru .
Rozbie*ności w wynikach pomiarów mogą być więc skutkiem wpływu obcych pól , zbyt małą rozdzielczością dekad regulacyjnych , jak i pewną zale*nością mostka od częstotliwości . Do obliczeń zało*yliśmy , ze względu na stosunkowo małą rozbie*ność w wynikach pomiaru , *e zale*ność ta nie występuje i przyjęliśmy szeregowy schemat zastępczy kondensatora badanego .
Z obliczeń dotyczących tgδx przekonujemy się , *e kondensator badany charakteryzuje się kątem stratności ok. 0.2o, zgodnym z założeniem.
Wybierając jako elementy regulacyjne rezystory R2 i R3 uzyskaliśmy pomiar niezale*ny , co zwiększa zbie*ność mostka . Zbyt mała rozdzielczość dekad utrudniała ocenę błędu czułości mostka oraz dokładne uchwycenie momentu osiągnięcia stanu równowagi , co mogło wpłynąć na ostateczny wynik pomiaru . Mimo to , jak widać z obliczeń , mostek jest przyrządem o du*ej dokładności . Błąd popełniany podczas pomiaru jest taki jak klasa u*ytych elementów w gałęziach mostka .