Ampermetro, voltmetro ir vatmetro kalibravimas naudojant potenciometrą

Mes žinome, kad įtampa, srovė ir galia matuojami voltais, amperais ir, vatais ir voltmetrais, ampermetrais ir vatmetrais matuojami šie parametrai. Nors šie matavimo prietaisai gaminami atsargiai, jie vis tiek gali pateikti klaidų rodmenis kliento gale. Taigi šie prietaisai yra sukalibruoti, kad būtų kuo mažiau klaidų. Šiame straipsnyje paaiškinsime, kaip kalibruoti voltmetrą, ampermetrą ir vatmetrą naudojant potenciometrą.

Prieš pradėdami detaliau, pirmiausia aptarkime svarbią šiame straipsnyje vartojamą sąvoką.

Jei mes turime du tos pačios vertės įtampos šaltinius, sujungtus lygiagrečiai, kaip parodyta žemiau, tarp jų nebus srovės srauto. Taip yra todėl, kad potencialios abiejų šaltinių vertės yra vienodos, ir nė vienas iš šaltinių negali perkelti kito. Taigi grandinėje galvanometras nerodo jokio įlinkio.

Kalibravimo procese naudosime tą patį dviejų įtampos šaltinių balansavimo reiškinį.

Potenciometro kalibravimas

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta potenciometro kalibravimo grandinės schema.

Paveiksle naudojama standartinė elementas, kurio įtampa yra 1,50 V, o kraunant įtampa nesikeičia net milivoltais. Šis stabilus šaltinis reikalingas kalibruojant potenciometrą be jokių klaidų.

Laidumo skalė yra tiksliai pakeista, kad matavimų metu būtų išvengta skaitymo praleidimo. Laidžiosios svarstyklės taip pat turi lygų paviršių su švaraus pjūvio matmenimis, kad pasipriešinimas pasiskirstytų per visą ilgį.

Reostatas yra reguliuojamas srovės srautas grandinės kilpoje, todėl mes galime reguliuoti įtampos kritimą ilgio vienetui palei laidžią skalę. Čia taip pat prijungtas galvanometras, skirtas vizualizuoti defektą, kuris įvyksta esant srovės srautui tarp standartinės elemento kilpos ir laidžiosios skalės kilpos. Nežinomas EMF čia yra prijungtas prie galvanometro matavimui po kalibravimo potenciometrui.

Darbas:

Pirmiausia įjunkite maitinimą ir sureguliuokite reostatą, kad pagrindinės grandinės kilpoje tekėtų kelių šimtų miliamperų srovė. Kadangi laidžioji skalė yra ir pagrindinėje kilpoje, per ją teka ta pati srovė, sukelianti įtampos kritimą. Nors įtampos kritimas metalinėje skalėje bus paskirstytas tolygiai visame kūne.

Pasirodžius įtampos kritimui palei laidžią skalę, jei paimsime slankųjį kontaktą ir judėsime palei metalinę skalę nuo nulio, srovė teka iš antrinės grandinės į pirminę grandinę dėl grandinės disbalanso. Kai slankusis kontaktas tolsta toliau nuo nulio, šio srovės srauto dydis mažėja. Taip yra todėl, kad padidėjus kontakto plotui, įtampos kritimas per mastelio plotą priartės prie standartinės elemento įtampos. Taigi tam tikrame taške įtampos kritimas visoje srityje bus lygus standartinės ląstelės įtampai ir tuo metu tarp dviejų grandinių nebus srovės.

Dabar, kai galvanometras yra prijungtas prie antrinės grandinės, jis rodys nuokrypį savo ekrane dėl srovės srauto, o didesnis srovė bus didesnis nuokrypis. Remiantis tuo, galvanometras nerodys jokių nuokrypių tik tada, kai abi grandinės bus subalansuotos ir tai būsena, kurią bandysime pasiekti kalibruodami potenciometrą.

Norėdami geriau suprasti, pažiūrėkime žemiau pateiktą grandinę, kuri rodo pusiausvyros būseną.

Jei manome, kad metalinio kontakto atsparumas nuo 0 iki 100 cm ilgio yra „R“, tai įtampos kritimas visame 100 cm ilgio metaliniame kontakte yra V = IR. Kadangi mes manėme, kad grandinė yra subalansuota, šis įtampos kritimas „V“ turi būti lygus standartinės elemento įtampai ir galvanometro rodmenyje bus nulinis nuokrypis.

Dabar, matuodami tikslų ilgį, kai galvanometras rodo nulį, galime kalibruoti potenciometro skalę pagal standartinę elemento įtampos vertę.

Taigi 1 cm skalės ilgis turi = 1,5v / 100cm = 0,005V = 5mV.

Žinodami įtampos kritimą vienam centimetrui potenciometro skalėje, prijunkite nežinomą įtampą prie antrinės grandinės ir pastumkite kontaktą, kad pamatuotumėte ilgį, prie kurio turėsime nulinį nuokrypį. Žinodami šią skalės, kurioje vyksta pusiausvyra, ilgį, galime išmatuoti nežinomo EML vertę, V = (kontakto ilgis) x (5mV).

Potenciometrų taikymas

Be nežinomos įtampos matavimo, potenciometrą taip pat galima naudoti srovei ir galiai matuoti, jiems matuoti tereikia poros papildomų komponentų.

Išskyrus įtampos, srovės ir galios matavimą, potenciometrai daugiausia naudojami voltmetrų, ampermetrų ir vatmetrų kalibravimui. Be to, kadangi potenciometras yra nuolatinės srovės įtaisas, kalibruojami prietaisai turi būti nuolatinės srovės judančio geležies arba elektrodinamometro tipo.

Voltmetro kalibravimas naudojant potenciometrą

Kontūre svarbiausias kalibravimo proceso komponentas yra tinkamas stabilus nuolatinės įtampos maitinimas. Taip yra todėl, kad bet kokie maitinimo įtampos svyravimai sukels voltmetro kalibravimo klaidą ir sukels visą eksperimento gedimą. Taigi standartinis įtampos elementas su stabilia galine verte laikomas šaltiniu ir sujungiamas lygiagrečiai su voltmetru, kurį reikia kalibruoti. Du apdailos puodai „RV1“ ir „RV2“ naudojami reguliuoti įtampą, kuri turi atsirasti visame voltmetre, kaip parodyta paveikslėlyje.

Taip pat lygiagrečiai su voltmetru yra prijungta įtampos santykio dėžutė, kad įtampa būtų padalinta per voltmetrą ir gautų reikiamą vertę, tinkamą potenciometrui prijungti.

Įdiegę visą sąranką, esame pasirengę patikrinti voltmetro tikslumą. Taigi, norėdami pradėti, tiesiog suteikite maitinimą grandinei, kad gautumėte voltmetro rodmenis ir nežinomą įtampą esant įtampos santykio dėžutės išėjimui. Dabar matuosime šią nežinomą įtampą kalibruotu potenciometru.

Gavę potenciometro rodmenis, patikrinkite, ar potenciometro rodmenys atitinka voltmetro rodmenis. Kadangi potenciometras matuoja tikrąją įtampos vertę, jei potenciometro rodmenys nesutampa su voltmetro rodmenimis, nurodoma neigiama arba teigiama paklaida. Norint pataisyti, naudojant voltmetro ir potenciometro rodmenis galima nubrėžti kalibravimo kreivę.

Taip pat matavimų tikslumui būtina kiek įmanoma išmatuoti įtampas, esančias šalia didžiausio potenciometro diapazono.

Ampermetro kalibravimas naudojant potenciometrą

Kaip minėta aukščiau, mes naudosime tinkamą stabilią nuolatinės srovės maitinimo įtampą, kad išvengtume kalibravimo klaidų, kurios nesukelia įtampos svyravimų viso eksperimento metu. Reostatas naudojamas per visą grandinę tekančios srovės dydžiui reguliuoti. Taip pat tinkamos vertės standartinis atsparumas „R“ su pakankama srovės laikymo galia dedamas nuosekliai su ampermetru (kuris yra kalibruojamas), kad gautų įtampos parametrą, susijusį su srove, tekančia grandinėje.

Dabar, įjungus maitinimą, srovė „I“ teka per visą grandinę ir, esant tokiai srovės srovės skaitymui, generuos ampermetras, esantis kilpoje. Taip pat dėl ​​šio srovės srauto įtampa nukris standartiniame pasipriešinime „R“.

Dabar mes naudosime potenciometrą, kad matuotume įtampą visame standartiniame rezistoriuje, tada naudosime omų įstatymą, kad apskaičiuotume srovę per standartinę varžą.

Tai yra srovė I = V / R Kur V = įtampa visame standartiniame rezistoriuje, matuojama potenciometru, ir R = standartinio rezistoriaus varža.

Kadangi mes naudojame standartinį rezistorių, atsparumas bus tiksliai žinomas, o įtampa visame standartiniame rezistoriuje matuojama potenciometru. Apskaičiuota vertė bus tiksli srovės, tekančios per kilpą, vertė. Tada palyginkite šią apskaičiuotą vertę su ampermetro rodmenimis, kad patikrintumėte ampermetro tikslumą. Jei yra kokių nors klaidų, mes galime atlikti būtinus ampermetro koregavimus, kad ištaisytume klaidas.

Vatmetro kalibravimas naudojant potenciometrą

Kaip minėta aukščiau, norint tiksliai kalibruoti procesą, kaip šaltinius naudosime du tinkamus stabilios nuolatinės įtampos maitinimo šaltinius. Paprastai žemos įtampos maitinimas yra nuosekliai sujungtas su dabartine vatmetro ritė, o vidutinio įtampos maitinimas yra prijungtas prie galios vatmetro ritės. Reostatas viršutinėje grandinėje naudojamas srovės, tekančios per srovę, dydžiui reguliuoti, o apatinės grandinės apdailos puodas naudojamas įtampai per potencialią ritę reguliuoti.

Nepamirškite, kad įtampos reguliavimui pirmenybė teikiama apdailos puodui, o srovės reguliavimui - reostatui.

Taip pat tinkamos vertės ir pakankamos srovės perdavimo galios standartinis atsparumas „R“ dedamas nuosekliai su dabartine vatmetro ritė. Šis standartinis atsparumas sukels įtampos kritimą, kai srovė tekės srovės ritės grandinėje.

Įjungus maitinimą, gausime du nežinomus įtampos rodmenis, vienas iš jų yra įtampos daliklio išėjime, o kitas - per įprastą varžą „R“. Dabar, jei standartinio rezistoriaus įtampai matuoti naudojamas potenciometras, mes galime naudoti omų įstatymą, kad apskaičiuotume srovę per standartinę varžą. Kadangi dabartinė ritė yra nuosekliai su standartine varža, apskaičiuota vertė taip pat rodo srovę, einančią per dabartinę ritę. Panašiai naudokite potenciometrą antrą kartą, kad pamatuotumėte įtampą per galingą vatmetro ritę.

Dabar, kai mes išmatavome srovę per srovės ritę ir įtampą per potencialią ritę, naudodami potenciometrą, galime apskaičiuoti galią kaip

Galia P = įtampos rodmuo x srovės vertė.

Apskaičiavę galime palyginti šią apskaičiuotą vertę su vatmetro rodmenimis, kad patikrintume, ar nėra klaidų. Radę klaidas, atlikite būtinus vatmetro koregavimus, kad pakoreguotumėte klaidas.

Štai kaip kalibruoti voltmetrą, ampermetrą ir vatmetrą naudojant potenciometrą galima gauti tikslius rodmenis.