I. Część teoretyczna:

1. Prawo Ohma i Pierwsze Drugie Prawo Kirchoffa.

Między napięciem na elemencie R i prądem płynącym przez ten element zachodzi zależność zwana prawem Ohma

U=RI

Jednostką oporu elektrycznego jest om (1Ω). 1Ω jest równy oporowi elementu obwodu, który przy napięciu 1W przepływa prąd o natężeniu 1A.

Pierwsze prawo Kirchoffa - to algebraiczna suma prądów w każdym węźle obwodu elektrycznego jest równa zeru, czyli suma prądów wpływających do węzła równa się sumie prądów odpływających od węzła:

Drugie prawo Kirchoffa - to suma napięć źródłowych w oczku obwodu elektrycznego równa się sumie spadków napięć na rezystancjach oczka:

2. Sposób rozszerzania zakresu woltomierza.

Mierniki elektromagnetyczne są stosowane do pomiaru napięć od około 5 do 600V i prądów od Ma do około 300A. Zakres pomiarowy woltomierza rozszerza się przez stosowanie rezystorów dodatkowych, dzięki czemu uzyskuje się woltomierz kilkuzakresowy. Przy pomiarze napięć powyżej 600V stosuje się do pomiaru przekładniki napięciowe.

3. Zasada działania przekładnika napięciowego, klasa miernika.

Przy wysokich napięciach do rozszerzania zakresu napięciowego używa się przekładników napięciowych.

Po stronie wtórnej przekładnik napięciowy jest obciążony woltomierzem (o dużej rezystancji), pracuje w stanie zbliżonym do stanu jałowego. Między napięciami i liczbami zwojów jest spełniona zależność:

Stosunek napięcia pierwotnego do wtórnego nazywamy przekładnią przekładnika napięciowego

Napięcie wtórne przekładników napięciowych jest znormalizowana i wynosi 100V.

Klasa - to liczba, która określa graniczny uchyb względny w (%) odniesiony do wychylenia maksymalnego ( zakresu miernika).

II. Część eksperymentalna:

Zadanie 1. - Pomiary napięć, prądów i mocy prądu stałego.

a) połączyć układ pomiarowy wg rysunku

Schemat układu pomiarowego.

b) Obliczyć wartości prądów i napięć dla układu z rys. Wyniki zestawić w tabelce.

c) Zmierzyć wartości prądów prądów i napięć. Porównać wartości zmierzone i obliczone.

d) przeprowadzić analizę błędów.

Wielkość	U	U1	U2	U3	I1	I2	I3	P1	P2	P3	P4	P=UI
Jednostki	V	V	V	V	A	A	A	W	W	W	W	W
Wartość zmierzona	10,4	1,01	8,9	0,49	0,04 40	0,02 20	0,01 19	0,04	0,36	0,0098	0,0093	0,42
Wartość obliczona	10,44	0,96	9	0,48	0,04 40	0,02 20	0,02 20	0,04	0,36	0,0096	0,0096	0,51
Uchyb bezwzględy	0,04	0,05	0,1	0,01	0	0	0,0013	0	0	0,0002	0,00029	0,09
Uchyb względny	0,4%	5%	2%	2%	0	0	5%	0	0	2%	3%	21%

Gdzie: I - prąd

U - napięcie

P - moc

I₁ - prądy wchodzące do węzła

I₂, I₃ - prądy wychodzące z węzła

Δ - uchyb bezwzględny

δ - uchyb względny

Wartości zmierzone:

Wartości obliczone:

Przykładowe odliczenia uchybów bezwzględnych:

Przykładowe obliczenia uchybów względnych:

Zadanie 2. - Zastosowanie ustroju magnetoelektrycznego do konstrukcji woltomierza.

a) Zaprojektować układ woltomierza prądu stałego o zakresie U=6/12/18V, wykorzystując ustrój magnetoelektryczny o parametrach U_u=I_u, R_u; R_u=2,25.

Obliczyć wartości:

- krotności poszerzonego zakresu woltomierza/n/

- opornika dodatkowego / posobnika R_p/.

b) Sprawdzić układ woltomierza mierząc jego uchyb dla ocyfrowanych punktów skali. Pomiary wykonać w układzie jak na rysunku. Wyniki zestawić w tabelce.

Układ do wyznaczania uchybu woltomierza.

Oznaczenia: V_u - ustrój magnetoelektryczny

V_w - woltomierz wzorowy

R_d - opornik dodatkowy /dekada oporowa/

c) Określić klasę woltomierza z zależności:

gdzie: ΔU_max - maksymalna wartość uchybu bezwzględnego

U_bn - zakres woltomierza badanego

Lp	Ub		Uw		ΔU	ΔUmax	δu
	dz	V	dz	V
1.	40	6	62,5	6,25	0,2	0,2	2,6%
2.	40	12	62	12,4	0,4	0,4	2,6%
3.	40	18	18	18,6	0,6	0,6	0,8%

Wzory:

Gdzie: ΔU_max - maksymalna wartość uchybu bezwzględnego

U_bn - zakres woltomierza badanego

U - napięcie

Przykładowe obliczenia:

Wnioski:

Celem naszego ćwiczenia było zastosowanie ustroju magnetoelektrycznego do konstrukcji woltomierza oraz pomiar napięć, prądów i mocy prądu stałego. Po zapoznaniu się z instrukcją podłączyliśmy układy pomiarowe według schematów podanych w instrukcji oraz wskazówek udzielonych przez prowadzącego. Po wykonaniu doświadczenia (pomiarów) i opracowaniu sprawozdania stwierdziliśmy, że dokonane pomiary z mierników były prawidłowe, ponieważ uchyby wychodziły małe. W związku z tym niesprzeczna jest zależność, że uchyb pomiaru jest tym większy im mniejsza jest wartość miernika. W drugiej części naszego ćwiczenia uchyb dla każdego z trzech pomiarów jest różny. Dlatego też stwierdzamy, że w tym zdarzeniu klasy woltomierza będą wynosić 1,0; 1,5 i 2 ponieważ są to klasy najbardziej zbliżone do dopuszczalnych norm.