Как найти сопротивление гальванометра

Определение сопротивления и чувствительности гальванометра магнитоэлектрической системы

Теория
метода измерений. Отклонение стрелки
в приборах магнитоэлектрической системы
пропорционально проходящему току: I=Ci
N, где N — число делений, соответствующее
отклонению стрелка при силе тока I ;
Ci=
— коэффициент пропорциональности,
являющийся постоянной прибора по току,
или ценой деления прибора. Численно эта
величина равна силе тока, вызывающего
отклонение стрелки прибора на одно
деление шкалы. Величина, обратная
постоянной прибора по току, т.е.
,
называется чувствительностью
прибора к току и равна числу делений
шкалы, на которое отклоняется стрелка
прибора при единичном значении силы
тока. Для определения внутреннего
сопротивления R_G
и чувствительности гальванометра к
току S_i
воспользуемся схемой, представленной
на рис.8. где G
— гальванометр; V — вольтметр;
—
магазины сопротивлений, Е
— источник тока, К — выключатель (кнопка).
Используя первое правило Кирхгофа для
узла В, можно написать

У=У₁+У_G

(I)

Согласно
второму правилу Кирхгофа для контура
AGBA
имеем

У_G
()-

=0
(2)

для
контура AEBGA
—
УR+У_G
()=E

(3)

Сопротивлением
r₀
источника тока можно пренебречь, поэтому
величину ЭДС источника Е можно заменить
показанием вольтметра V (Е=V).Решение
системы трех уравнений (1)-(3) относительно
У_G
дает следующее выражение для силы тока.
протекающего через галь­ванометр:

У_G=
.

При
r
=0

=

Замена
сопротивлений

и R
на

и R’
дает величину тока У^’’_G
:

У^’’_G=.

Сопротивления
R’,

и

можно подобрать таким образом, что
отклонение стрелки при этом будет таким
же, что и при

и R
и
=0
, т.е,
=
У^’’_G
. Решая это уравнение относительно R_G
.найдем:

.
(4)

Порядок
выполнения работы.

Первый
способ.

1
С помощью магазинов сопротивления
подбирают R
и

при

таким образом, чтобы при кратковременном
замыкании цепи получилось достаточное
(не менее чем на половину шкалы) отклонение
стрелки гальванометра G
. ‘

Примечание.

Целесообразно R
выбрать в пределах 400-5000 Ом. Сопротивления


подбирают. начиная с .единиц и десятков
Ом.

2.
Не меняя R
и
,
вводят сопротивление r
, чтобы отклонение стрелки гальванометра
уменьшилось вдвое.

3.
Увеличивают сопротивление

до
‘
так, чтобы отклонение стало прежним.
Так как R
не изменилось (R=R^’),
то формула (4) для сопротивления
гальванометра упростится и примет вид

(5)

Второй
способ.

I.
Подбирают, как и в первом случае, такие
R
и
,
при r=0,
.чтобы было достаточное отклонение
стрелки гальванометра N
.

Примечание.

Целесообразно сопротивления
R
и

оставить прежними.

2.
Не изменяя R
и
,
вводят r,
чтобы отклонение стрелки гальванометра
уменьшилось вдвое.

3.
Уменьшают сопротивление R
до R^’
так. чтобы отклонение стало прежним.

При
втором способе измерений сопротивление

не изменилось, т.е.
.

Формула (4) для
сопротивления гальванометра принимает
следующий вид:

⁽⁶⁾

Сопротивление
гальванометра вычисляют дважды, по
формулам (5) и (6), За результат измерений
принимают среднее значение. Чувствительность
гальванометра
к току вычисляют по формуле

,

где
N
— число делений (самых малых), на которые
отклоняется стрелка прибора при r=0
; u
— показания вольтметра.

Постоянную
прибора С_i.
по току следует вычислять как величину,
обратную чувствительности прибора к
току, т.е. С_i
=1/S_i

Результаты
измерений и вычислений занести в табл.2.

Т а б л и
ц а 2

Соседние файлы в папке ЭЛЕКТРИЧ

• #

  23.03.20161.73 Mб90BAZA.xls

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Виды гальванометров

В отличии от стандартных микроамперметров у гальванометра шкала может быть индуцирована не только в единицах силы тока, но и в единицах напряжения. Она может иметь безразмерную или условную градуировку. Обычно гальванометр применяется в качестве аналогового измерительного прибора. Самой распространенной конструкцией современных гальванометров является конструкция Уэстона / д’Арсонваля. Приборы данной конструкции оборудованы небольшой поворачивающейся катушкой, которая находится в поле постоянного магнита. К этой катушке присоединена стрелка. Небольшая пружина возвращает катушку со стрелкой в нулевое положение. При прохождении сквозь катушку постоянного тока, в ней появляется магнитное поле, взаимодействующее с полем постоянного тока, в результате чего катушка и стрелка поворачиваются, показывая на протекающий через катушку электрический ток. Основными разновидностями современных гальванометров являются:

1. Магнитоэлектрический гальванометр, который представляет собой проводящую рамку, которая закреплена на оси в магнитном поле постоянного магнита.
2. Электромагнитный гальванометр, который состоит из неподвижной катушки с током и подвижного магнита.
3. Тангенциальный гальванометр, работающий при помощи компаса, предназначенного для сравнения магнитного поля, которое создается неизвестным током, с магнитным полем Земли.
4. Электродинамический гальванометр, в котором в качестве неподвижного и подвижного элементов используются катушки с электрическим током.
5. Вибрационный гальванометр, являющиеся разновидностью зеркальных гальванометров, у которых частота колебаний подвижных частей настроена определенную частоту.
6. Тепловой гальванометр, в состав которого входит проводник с током (который становится длиннее при нагреве) и рычажная система (которая преобразует удлинение проводника).
7. Апериодический гальванометр, в состав которого входят балансирующие элементы, успокоитель, арретир, пружины и разнообразные крепления.
8. Зеркальный гальванометр.

Определение параметров гальванометра

Конструирование многошкальных приборов всегда начинается с выбора гальванометра. Для таких приборов, как омметр, амперметр и вольтметр считается что, чем меньше электрический ток, протекающий через гальванометр, тем более высококачественным будет сконструированный прибор. Это означает, что амперметр может измерять малые токи, омметр большие величины сопротивлений, вольтметр будет иметь высокое входное сопротивление.

Для расчета многошкальных приборов необходимо знать значение электрического тока, который проходит через гальванометр при полном отклонении стрелки, а также сопротивление рамки гальванометра. Сначала устанавливается наличие в гальванометре дополнительных шунтов или добавочных сопротивлений. Если таковые присутствуют, то они отсоединяются. После этого можно использовать схему определения электрического тока полного отклонения стрелки и сопротивление рамки гальванометра. Пример данной схемы изображен на рисунке ниже.

Для увеличения точности измерений электродвижущая сила выбирается малой. Подбор сопротивления гальванометра необходимо начинать с большого сопротивления (от 0,5 мгОм), для предотвращения его порчи, постепенно снижая его до значения, которое соответствует отклонению стрелки прибора до середины шкалы. После этого сопротивление уменьшается для значения, при котором стрелка гальванометр отклоняется на всю шкалу.

Измерение величин вышеперечисленных величин проводится максимальной точно. Зная данные величины можно определить сопротивление рамки гальванометра и полный электрический ток отклонения стрелки по следующим формулам:

$ Ri = R1-2R2$

$Io = E / (R1-R2)$

где: Ri — сопротивление рамки гальванометра; R1 — сопротивление, которое соответствует отклонению стрелки гальванометра до середины шкалы; R2 — сопротивление, которое соответствует отклонению стрелки гальванометр на всю шкалу; Io — полный электрический ток отклонения; Е — электродвижущая сила.

Еще одним важным параметром гальванометра является его динамическая постоянная, которая рассчитывается по следующей формуле:

$С = I/n$

где: I — электрический ток, протекающий через гальванометр; n — смещения стрелки гальванометра, которое соответствует силе тока, протекающего через гальванометр.

Еще одним важным параметром гальванометра является чувствительность по току, которая может быть рассчитана по следующей формуле:

$S = n/I$