PRACOWNIA URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH
Pomiary rezystancji
Zadanie Nr: ELE_011
Zawód: technik mechatronik
Zagadnienia do przygotowania:
Co to jest rezystancja?
Jaką jednostką wyraża się rezystancję oraz od czego zależy?
Prawo Ohma, pojęcie oraz jednostka konduktancji;
Rezystancja wypadkowa szeregowego oraz równoległego połączenia rezystorów;
Metody wyznaczania rezystancji wypadkowej połączenia mieszanego rezystorów;
I i II prawo Kirchhoffa;
Posługiwanie się omomierzem, amperomierzem i woltomierzem;
1. Bezpośredni pomiar rezystancji
Schemat pomiarowy:
Należy dokonać pomiaru rezystancji trzech rezystorów. Dla każdego elementu wykonać pomiar omomierzem analogowym oraz multimetrem cyfrowym.
Pomiar omomierzem analogowym:
Zewrzeć zaciski pomiarowe - wskazówka powinna wychylić się;
Sprawdzić ustawienie wskazówki - powinna wskazywać 0 (jeśli nie należy odpowiednim pokrętłem ustawić dokładnie 0), jeżeli wskazówka nie wychyli się wcale - sprawdzić stan baterii;
Podłączyć badany element do zacisków pomiarowych;
Odczytać wynik z odpowiedniej podziałki zwracając uwagę na zakres pomiarowy.
Pomiar multimetrem cyfrowym:
Ustawić obrotowy przełącznik funkcji na z uwzględnieniem odpowiedniego zakresu pomiarowego - na wyświetlaczu powinno pojawić się 1;
Zewrzeć zaciski pomiarowe - na wyświetlaczu powinna pojawić się liczba w przybliżeniu równa zero;
Podłączyć badany element do zacisków pomiarowych;
Odczytać wynik bezpośrednio z wyświetlacza zwracając uwagę na wybrany zakres pomiarowy.
Wyniki pomiarów zapisać w tabeli.
Omomierz analogowy |
|
Omomierz cyfrowy |
|||||
RX1 |
RX2 |
RX3 |
|
RX1 |
RX2 |
RX3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pomiar rezystancji metodą techniczną
Metoda ta wynika wprost z prawa Ohma
.
Ze względu na istnienie rezystancji wewnętrznych woltomierza oraz amperomierza stosowane są dwa układy pomiarowe:
Metoda poprawnie mierzonego napięcia. Schemat pomiarowy tej metody przedstawia rys a;
Metoda poprawnie mierzonego prądu. Schemat pomiarowy tej metody przedstawia rys b.
Pomiary wykonane tymi metodami obarczone są pewnymi błędami wynikającymi z niedokładności przyrządów oraz doboru metody pomiarowej. Aby błędy te były jak najmniejsze należy stosować odpowiedni układ do pomiaru odpowiedniej wartości rezystancji.
a)
|
b)
|
Metodę pomiaru wybieramy następująco:
Idealny amperomierz charakteryzuje się rezystancją wewnętrzną =0, idealny woltomierz charakteryzuje się rezystancją wewnętrzną =. Rezystancję przyrządów RA i RV należy odczytać z tabliczki przyrządu bądź zmierzyć omomierzem;
Obliczyć rezystancję graniczną korzystając ze wzoru
,
Dokonać wyboru metody pomiarowej:
poprawnie mierzonego napięcia - gdy RX < Rgr
poprawnie mierzonego prądu - gdy RX > Rgr
dowolnej - gdy RX = Rgr
Pomiary:
Do pomiarów wybrać dwie wartości rezystancji RX1 oraz RX2 tak, aby jedna była znacznie mniejsza a druga większa od Rgr. Wartości tych rezystancji powinny być dokładnie znane (wykorzystać rezystancje badane w pierwszym punkcie ćwiczenia);
Dla obu wartości rezystancji wykonać pomiary w obu układach;
Pomiary wykonać dla sześciu różnych wartości napięcia zasilającego U;
Wyniki pomiarów oraz wyniki obliczeń błędów zapisać w tabelach.
UWAGA: Należy dobrać odpowiednie zakresy pomiarowe przyrządów.
|
Metoda dokładnie mierzonego prądu |
Metoda dokładnie mierzonego napięcia |
|||||||||||
U |
[V] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
[mA] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RX |
[] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RX = ....... Rgr = ....... RX < Rgr |
RXśr = .......
|
RXśr = .......
|
|||||||||||
|
Metoda dokładnie mierzonego prądu |
Metoda dokładnie mierzonego napięcia |
|||||||||||
U |
[V] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
[mA] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RX |
[] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RX = ....... Rgr = ....... RX > Rgr |
RXśr = .......
|
RXśr = .......
|
Błąd pomiaru rezystancji wynikający z zastosowania metody pośredniej należy obliczyć z zależności:
Pomiar rezystancji technicznymi mostkami Thompsona i Wheatstone'a
Techniczny mostek Thompsona służy do dokładnego pomiaru małych rezystancji, a techniczny mostek Wheatstone'a do dokładnego pomiaru rezystancji dużych. Pomiar polega na doprowadzeniu mostka do równowagi, co uwidacznia się tym, że wskazówka ustroju pomiarowego ustawia się na 0.
Pomiaru należy dokonać trzykrotnie zapisując wyniki w tabeli.
|
RX1 |
RX2 |
RX3 |
|
[] |
[] |
[] |
|
|
|
|
|
|
W sprawozdaniu należy zamieścić opis sposobów dokonywania pomiaru rezystancji przy pomocy mostków technicznych.
Połączenie mieszane rezystorów
Tok rozwiązywania obwodów z mieszanym połączeniem rezystorów jest następujący. Należy policzyć rezystancję zastępczą obwodu, następnie z prawa Ohma wyznaczyć prąd płynący w obwodzie (główny), a później wykorzystując prawa Kirchhoffa oraz Ohma wyznaczyć prądy gałęziowe.
Rezystancja zastępcza szeregowego połączenia rezystorów jest równa sumie rezystancji rezystorów składowych: RZ = R1+R2+ ⋅⋅⋅⋅⋅ +Rn
Przy połączeniu równoległym odwrotność rezystancji zastępczej jest równa sumie odwrotności rezystancji rezystorów składowych:
Schemat pomiarowy:
Pomiary:
Wartości rezystancji R1, R2 oraz R3 powinny być znane. Odczytać je należy z obudowy bądź zmierzyć omomierzem. Wartości zapisać w tabeli pomiarowej;
Obliczyć teoretycznie wartość rezystancji zastępczej RZ obwodu. Wartość tą zapisać w tabeli pomiarowej;
R1 |
R2 |
R3 |
RZ |
[ |
[ |
[ |
|
|
|
|
|
Dokonać pomiaru prądu dla kilku wartości napięcia zasilającego U;
Na podstawie wskazań mierników wyznaczyć wartość rezystancji zastępczej RZ';
Wyznaczyć wartość średnią ze wszystkich pomiarów;
Porównać wyniki, a spostrzeżenia ująć we wnioskach,
Lp. |
U |
I |
RZ' |
- |
[V] |
[A] |
[] |
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
... |
|
|
|