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
							

2. 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:

1. Metoda poprawnie mierzonego napięcia. Schemat pomiarowy tej metody przedstawia rys a;

2. 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 R_A i R_V należy odczytać z tabliczki przyrządu bądź zmierzyć omomierzem;

• Obliczyć rezystancję graniczną korzystając ze wzoru
  ,

• Dokonać wyboru metody pomiarowej:

1. poprawnie mierzonego napięcia - gdy R_X < R_gr

2. poprawnie mierzonego prądu - gdy R_X > R_gr

3. dowolnej - gdy R_X = R_gr

Pomiary:

• Do pomiarów wybrać dwie wartości rezystancji R_X1 oraz R_X2 tak, aby jedna była znacznie mniejsza a druga większa od R_gr. 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:

3. 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.

4. 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: R_Z = R₁+R₂+ ⋅⋅⋅⋅⋅ +R_n

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 R_Z 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 R_Z';

• Wyznaczyć wartość średnią ze wszystkich pomiarów;

• Porównać wyniki, a spostrzeżenia ująć we wnioskach,

Lp.	U	I	RZ'
-	[V]	[A]	[]
1
2
...

---