R R - ZGM Szczecinek

Transkrypt

R R - ZGM Szczecinek
Politechnika
Białostocka
Wydział Elektryczny
Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Metrologii
ć
Instrukcja do zaję laboratoryjnych z przedmiotu
METROLOGIA 2
Kod przedmiotu:
F03022
Ć
wiczenie pt.
MOSTEK THOMSONA
ć
Numer wiczenia
06
Autor
Dr inŜ. Ryszard Piotrowski
Białystok 2006
1
Ćwicz. nr 6
Mostek Thomsona
1. Wprowadzenie
M
ostek Thomsona jest układem przeznaczonym do pomiaru
szczególnie małych rezystancji - od ułamków milioma (m Ω ) do
kilku omów ( Ω ). Są to rezystancje porównywalne z rezystancjami
przewodów łączących, których obecność jest nieunikniona w kaŜdym układzie
pomia- rowym.
Dla przykładu rezystancja mierzona w niniejszym ćwiczeniu ma wartość
RX ≈ 1 m Ω , tymczasem miedziany przewód łączący o długości 0,5 m
i przekroju 1,5 mm2 ma rezystancję Rp ≈ 6 mΩ (rys.1)
RX
RP
RP
A
B
Rys. 1. Rezystancja mierzona Rx wraz z przewodami łączącymi.
Próba pomiaru tak małej rezystancji w układzie mostka Wheatstone’a
zakończyłaby się wynikiem obarczonym olbrzymim błę dem.
Na rys.1 przedstawione jest jedno z czterech ramion mostka
Wheatstone’a. Pomijając inne aspekty mające wpływ na błąd pomiaru, naleŜ y
zauwaŜ yć, Ŝe w układzie tego mostka zostałaby zmierzona rezystancja całej
gałęzi AB. Jej wartość dla przytoczonych wyŜej wartości rezystancji RX, RP
wyniosłaby:
RAB = Rx + 2Rp = 13 mΩ
Wynik pomiaru trzynastokrotnie przewyŜszałby więc wartość rzeczywistą
rezystancji Rx, zaś błędy pomiaru wyniosłyby odpowiednio:
a) błąd bezwzględny:
∆R = R AB − Rx = 12 ⋅ mΩ
b) błąd wzglę dny:
δR =
∆R
100% = 1200% !!!
Rx
2
Ćwicz. nr 6
Mostek Thomsona
Zaproponowany w roku 1862 przez fizyka angielskiego Williama
Thomsona (od roku 1892 lorda Kelvina) układ do pomiaru małych rezystancji
wywodzi się z układu mostka Wheatstone’a, którego schemat ideowy
przedstawiony jest na rys. 2.
B
C
D
E
IG
R1
A
F
R2
G
G
R3
R4
UZ
Rys. 2. Schemat ideowy mostka Wheatstone’a zawierającego
bardzo małe rezystancje R1, R2
Na schemacie tym pogrubiono cztery odcinki przewodów łączących: AB,
CD, DE, FG. Ich rezystancje są porównywalne z rezystancjami rezystorów R1,
R2 i odgrywają znaczącą rolę w górnych ramionach mostka. Natomiast
rezystancje R3, R4 mają wartości rzędu co najmniej kilkuset omów (często
kilku lub kilkunastu kiloomów), wobec czego wpływ przewodów
występujących wokół nich moŜ na całkowicie zaniedbać.
Wyjaś nijmy jeszcze, Ŝe potrzeba pomiaru bardzo małej rezystancji R1,
pocią ga za sobą konieczność włączenia do układu jeszcze jednej rezystancji tego
samego rzędu. Z analizy błędu nieczułoś ci mostka Wheatstone’a wynika, Ŝe
powinna nią być rezystancja R2. Kwestia ta jest szczegółowo omawiana na
wykładzie dotyczącym mostka Wheatstone’a.
Pierwszym krokiem na drodze przekształcania układu mostka
Wheatstone’a w układ mostka Thomsona jest przeniesienie odcinków AB oraz
FG przewodów łączących do tych gałęzi mostka, w których są one
nieszkodliwe, a więc do gałęzi zawierających duŜe rezystancje R3, R4. Osią ga
się to przez doprowadzenie przewodów biegnących od źródła zasilania
bezpośrednio do zacisków B i F małych rezystancji R1, R2. Rezultat takiego
zabiegu przedstawiono na rys. 3.
Dla układu mostka Wheatstone’a z rys. 3 napiszemy równanie pomiaru,
uwzglę dniając w nim rezystancje przewodów CD i DE.
(R1 + RCD )R4 = (R2 + RDE )R3
(1)
3
Ć wicz. nr 6
Mostek Thomsona
Dzieląc obie strony równania (1) przez wyraŜenie R3R4, otrzymuje się
zaleŜ ność (2
R1 RCD R2 RDE
+
=
+
(2)
R3
R3
R4
R4
Z zaleŜ ności tej wynika, Ŝe gdyby spełniony został warunek (3),
RCD RDE
=
R3
R4
lub, co na jedno wychodzi, warunek (4),
(3)
R3 RCD
=
R4 RDE
(4)
to z równania pomiaru (1) znikłyby pasoŜytnicze rezystancje RCD i RDE
przewodów CD i DE i równanie to przyję łoby postać (5)
R1 R4 = R2 R3 ,
(5)
to znaczy zawierałoby jedynie rezystancje rezystorów występujących w ramionach mostka.
B
C
D
E
IG
R1
A
F
R2
G
G
R3
R4
UZ
Rys. 3. Schemat układu mostka Wheatstone’a po zmianie punktów przyłączenia
przewodów biegnących od źródła zasilania
Z warunku (4) wynika, Ŝe rozwiązanie problemu leŜ y w znalezieniu
właściwego połoŜenia punktu D, który powinien dzielić odcinek przewodu CE
na takie dwie części, których rezystancje miałyby się do siebie jak R3 do R4.
Praktyczna realizacja tej idei byłaby kłopotliwa z uwagi na niewielkie
wartości rezystancji, z jakimi ma się tutaj do czynienia. Zamiast więc dzielić
odcinek CE, dzieli się spadek napięcia na nim przy pomocy rezystancyjnego
4
Ć wicz. nr 6
Mostek Thomsona
dzielnika złoŜonego z rezystorów R’3 , R’4 (rys. 4) spełniających warunek (6) ,
identyczny z warunkiem (4).
R3' R3
=
R4' R4
(6)
Poprawność tego rozwiązania układowego nie jest oczywista i wymaga dowodu,
który podajemy niŜej. Znajomość tego dowodu nie jest dla studentów obowią zkowa.
Układ przedstawiony na rys. 4 jest juŜ układem mostka Thomsona,
narysowanym w dość nietypowy sposób, pokazującym jednak charakterystyczne cechy tego mostka, to znaczy sposób prowadzenia przewodów od
ź
ródła zasilania oraz obecność dzielnika napięcia R’3 , R’4.
B
C
D
R1
E
R2
H
A
R’3
F
G
R’4
G
R3
R4
UZ
Rys. 4. Schemat ideowy mostka Thomsona
Chcąc dowieść prawdziwości warunku (6), przekształcimy trójkąt
rezystancji RCE, R’3, R’4 (rezystancje przewodów występujących wokół R’3, R’4
są do pominięcia wobec znacznej rezystancji tych ostatnich) w równowaŜ ną
gwiazdę rezystancji RA, RB, RC. Otrzymany w wyniku tego przekształcenia
układ, przedstawiony jest na rys. 5.
Przy czym:
5
Ćwicz. nr 6
Mostek Thomsona
RA =
RB =
RC =
R1
C
RCE
RCE R3
+ R '3 + R ' 4
(7)
RCE
RCE R4
+ R '3 + R ' 4
(8)
RCE
R '3 R ' 4
+ R '3 + R ' 4
(9)
RA
RB
E
R2
RC
H
R3
G
R4
UZ
Rys. 5. RównowaŜ na gwiazda rezystancji RA, RB, RC
Dla czteroramiennego mostka z rysunku 5 moŜ na napisać teraz znane równanie
pomiaru dla mostka Wheatstone’a:
(R1 + RA )R4 = (R2 + RB )R3
Dzieląc obie strony tego równania przez wyraŜenie R3R4, otrzymujemy
zaleŜ ność (10)
R1 RA R2 RB
+
=
+
R3 R3 R4 R4
JeŜeli w równaniu pomiaru (10) mają występować tylko rezystancje
R1, R2, R3, R4, trzeba, aby spełnione była równość :
(10)
6
Ćwicz. nr 6
Mostek Thomsona
RA RB
=
,
R3 R4
lub, co na jedno wychodzi:
RA R3
=
RB R4
(11)
Podstawiając do (11) zaleŜ ności (7), (8), otrzymuje się po przekształceniach:
R '3 R3
=
,
R ' 4 R4
czyli warunek (6), co naleŜało wykazać.
W literaturze spotyka się najczęściej schemat ideowy mostka Thomsona
przedstawiony na rys.6, nie róŜ niący się ideowo od mostka z rysunku 4.
R1
R2
R’3
R’4
G
R3
R4
UZ
Rys. 6. „Uporządkowany” schemat mostka Thomsona
W mostku z rysunku 6 rezystory R3 i R’3 sprzęŜone są mechanicznie dzię ki
czemu w kaŜdej chwili ich rezystancje są sobie równe. To samo dotyczy
rezystorów R4 i R’4. Rozwiązanie takie ułatwia spełnienie warunku (6) podczas
równowaŜenia mostka. RównowaŜenie odbywa się przez regulację tylko
rezystancji R3-R’3. Zespół R4-R4’ słuŜ y do zmiany zakresu pomiarowego
mostka.
7
Ćwicz. nr 6
Mostek Thomsona
ś
Mostek Thomsona ma cztery zaciski wej ciowe
Wskazane wydaje się pokazanie czytelnikowi schematu mostka
Thomsona w sposób ukazujący wyraź nie cztery zaciski wejściowe. Pozwoli on
zrozumieć konieczność łączenia rezystancji mierzonej z mostkiem czterema, a
nie dwoma przewodami, co nie zawsze przestrzegane jest przez ćwiczących,
szczególnie w przypadku, gdy przychodzi im korzystać z tak zwanego
technicznego mostka Thomsona. Układ taki przedstawiony jest na rysunku 7.
R1
R2
1
2
3
4
R’3
R’4
G
R3
R4
UZ
Rys. 7. Mostek Thomsona ma cztery zaciski wejściowe
W układzie mostka Thomsona istnieją gałęzie, w których płynie prąd o
znacznym natęŜeniu. W mostku stosowanym w ćwiczeniu wynosi ono 20 A.
Tak duŜ y prąd potrzebny jest do wywołania na bardzo małych rezystancjach R1,
R2 odczuwalnie duŜ ych spadków napięć zapewniających dostateczną czułość
układu.
Błą d podstawowy
Bez dowodu podamy tu wyraŜenie na względny błą d graniczny pomiaru
rezystancji mostkiem Thomsona. Dany jest on zaleŜ nością (12).
8
Ćwicz. nr 6
δ R1 = δ R2 + δ R3 + δ R4 +
Mostek Thomsona
Rp
R1 + R2
(δR
3
)
+ δ R4 + δ R ' 3 + δ R ' 4
(12)
gdzie:
RP - rezystancja przewodu łączącego rezystancje R1 i R2
JeŜeli rezystancja RP ma pomijalnie małą wartość (jest nią np. gruby
płaskownik miedziany), wówczas błąd wyraŜają dostatecznie dobrze trzy
pierwsze składniki wyraŜenia (12), które staje się wtedy identyczne z
zaleŜ nością wraŜającą analogiczny błąd mostka dotyczącym mostka
Wheatstone’a.
Błą d nieczułoś ci
Bez dowodu podajemy niŜej wyraŜenie na błąd nieczułości mostka Thomsona.
δn =
+
[R (R
1
3
][
]
+ R4 ) + R p R3 ⋅ R2 ( R3 + R4 ) + R p R4 da
(
)
U z R2 R3 + R2 R4 + R p R 4 R3 S I
+
( R1 + R2 + Rp ) ⋅ [2 R3R4 + RG ( R3 + R4 )] ⋅ ( R3 + R4 ) ⋅ da
U z ⋅ ( R2 R3 + R2 R4 + R p R4 ) ⋅ R3S I
(13)
gdzie:
Uz -napięcie zasilające
RG - rezystancja wewnętrzna galwanometru
RP - rezystancja przewodu łączącego rezystancje R1 , R2
SI - czułość prądowa galwanometru
da - najmniejsze dostrzegalne przemieszczenie wskazówki galwanome
tru (przyjmuje się umownie da = 0,1 mm)
2. Przebieg ć wiczenia
Na wstępie naleŜ y zmierzyć wskazaną przez prowadzącego rezystancję Rx
technicznym mostkiem Thomsona typu TMT-2. Jest to niezbędne do sprawnego i bezpiecznego przeprowadzenia zasadniczego pomiaru rezystancji mostkiem laboratoryjnym
9
Ćwicz. nr 6
Mostek Thomsona
Techniczny mostek Thomsona
Techniczny mostek Thomsona uŜ ywany jest w laboratorium do
zgrubnego pomiaru nieznanej rezystancji Rx , co pozwala ś na prawidłowe
nastawienie parametrów mostka laboratoryjnego i przy pieszenie jego
równowaŜenia.. Mostek techniczny ma niewielkie rozmiary i jest łatwy
w obsłudze. Na rys.8 przedstawiono sposób przyłączania do mostka rezystancji
mierzonej RX czterozaciskowej i dwuzaciskowej.
W obydwu przypadkach konieczne jest uŜycie czterech przewodów
łączących. Wszystkie „usprawnienia” stosowane niekiedy przez „adeptów”
sztuki mierzenia, a polegające na zwieraniu par zacisków wejściowych i
przyłączaniu rezystancji mierzonej tylko dwoma przewodami, powodują
powstawanie kilkusetprocentowych błę dów pomiaru.
Rx
T
RRxx
T
Rys. 8. Sposób przyłączania do mostka Thomsona rezystancji mierzonych:
czterozaciskowej i dwuzaciskowej.
Mostek techniczny typu TMT-2 jest zasilany z baterii płaskiej 4,5V ;
przystosowany jest jednak takŜeć do zasilania ze ź ródła zewnętrznego. Podczas
ć
wiczenia mostek naleŜy zasili z zasilacza stabilizowanego.
Wynik pomiaru rezystancji mostkiem technicznym:
10
Ćwicz. nr 6
Mostek Thomsona
RX = .................. Ω
Wynik pomiaru, w celu jego weryfikacji, naleŜ y podać prowadzącemu
ć wiczenie.
Pomiar rezystancji laboratoryjnym
mostkiem Thomsona
Schemat układu laboratoryjnego mostka Thomsona przedstawiono na
rysunku 9
R
ZS
R 1=R X
Ip
G
R 2=R W
RP
Z
G
+
x 1000
N
W
XT
x 10
9
9
T
1000
+
x 100
R= 9
100
10
x1
x 0,1
9
9
1
G
0,1G
Rys. 9. Schemat laboratoryjnego układu mostka Thomsona
Opis elementów mostka
ZS – zasilacz stabilizowany o duŜej wydajności prądowej
R – rezystor drutowy o rezystancji 0,6 Ω
R1=RX – rezystancja mierzona (bocznik amperomierza
magnetoelektrycznego)
11
Ćwicz. nr 6
Mostek Thomsona
R2 =RW -rezystor wzorcowy (0,001Ω
Ω)
RP – szyna miedziana
G – galwanometr magnetoelektryczny
Z – zwieracz galwanometru
(G - 0,1G) – przełącznik (włącznik) galwanometru:
• pozycja „0,1G” oznacza ograniczoną czułość galwanometru
• pozycja „G” oznacza pełną czułość galwanometru
• w pozycji środkowej galwanometr jest odłączony od układu
N, XT – pary zacisków, do których doprowadzane są spadki napięć
na rezystorach RX i RW (miejsce przyłączenia poszczególnych
napięć zaleŜ y od wartości rezystancji RW zmierzonej mostkiem
technicznym - patrz Tablica 1
W – rezystor odpowiadający rezystorowi R’4
T – rezystor odpowiadający rezystorowi R4
W kaŜdej chwili powinno być W = T
R – pięciodekadowy zespół sprzęŜonych mechanicznie rezystorów
R’3, R3 słuŜący do równowaŜenia mostka
Zasady zestawiania laboratoryjnego mostka Thomsona
1. Na wstępie naleŜ y ustalić miejsca przyłączenia rezystancji Rx oraz Rw .
Biorąc pod uwagę wynik dokonanego poprzednio pomiaru rezystancji RX
mostkiem technicznym naleŜ y zdecydować:
a) gdy RX ≥ 0,001 Ω naleŜ y przyłączyć RX do zac. XT zaś RW do zac. N
b) gdy RX < 0,001 Ω naleŜ y przyłączyć RX do zac. N zaś RW do zac. XT
2. W kolejnym kroku naleŜ y dokonać wyboru wartości rezystancji rezystora
wzorcowego Rw oraz rezystorów W, T. Wyboru RW , W , T dokonuje się
według wskazań Tablicy 1.
3. ZaleŜ nie od miejsca przyłączenia rezystora RX (tzn. do zacisku N lub XT)
naleŜ y przyjąć do dalszych obliczeń jedno z dwóch równań pomiaru:
R
T
T
dla przypadku b) obowiązuje zaleŜ ność : Rx = Rw
R
dla przypadku a) obowiązuje zaleŜ ność: Rx = Rw
Zasady zawarte w punktach 1, 2, 3 ujmuje wyczerpująco Tablica 1.
(13)
(14)
12
Ćwicz. nr 6
Mostek Thomsona
Tablica 1
RX
RW
R X → XT
RW → N
R
RX = RW
T
T
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
1000
1000
1000
-
1000
1000
1000
-
0,001
0,001
0,001
1000
100
10
1000
100
10
Przedziały
wartości
RX
1-0,1
0,1
0,1-0,01
0,01
0,01-0,001
0,001
0,001-0,0001
0,0001-0,00001
0,00001-0,000001
-
W
RW
RX → N
R W → XT
T
RX = RW
R
T
W
Przebieg pomiarów
Czynnoś ci przygotowawcze
Po zmontowaniu układu pomiarowego według schematu z rysunku 9.,
ŜnaleŜ y nastawić określone parametry mostka tak, aby był on w stanie zblionym do stanu równowagi. Przyśpiesza to osiągnięcie stanu równowagi
i zapobiega ewentualnemu uszkodzeniu czułego galwanometru laboratoryjnego.
PrzybliŜ ony stan równowagi uzyskuje się, nastawiając odpowiednią
wartość pięciodekadowego rezystora R, którą oblicza się z zaleŜ ności (13) lub
(14), podstawiając w niej w miejsce RX wynik pomiaru rezystancji mostkiem
technicznym. Wartości rezystorów W, T ustala się przy pomocy przełączników
kołkowych na podstawie Tablicy 1. Jak wiadomo, powinno być zawsze W = T.
Kolejną operacją przygotowawczą jest wyzerowanie galwanometru. Przy
otwartym zwieraczu Z naleŜ y ustawić świetlną wskazówką galwanometru na
zerowej kresce działowej. W wypadku gdy występują trudności w całkowitym
stłumieniu oscylacji wskazówki, przyrząd uwaŜa się za wyzerowany, gdy lewa
amplituda oscylacji wokół połoŜenia zerowego jest równa amplitudzie prawej.
Po wyzerowaniu nie naleŜ y zmieniać miejsca ustawienia galwanometru na stole.
Pomiar rezystancji R x
1. Włącz napięcie zasilające zasilacza stabilizowanego ZS. Następnie przy
pomocy regulatorów napięcia i prądu występujących w tym zasilaczu nastaw
prąd pomocniczy IP =20 A.
13
Ćwicz. nr 6
Mostek Thomsona
2. Przełącznik galwanometru ustaw w pozycji „0,1 G” (ograniczona czułość).
Regulując rezystancję pięciodekadowego rezystora R, doprowadź wskazanie
galwanometru do zera. Ustaw następnie przełącznik galwanometru w połoŜ
Ŝ
enie „G”
(pełna
czuło
ść ) i w przypadku gdy wskazania galwanometru oka ą
Ŝ
Ŝ
się ró ne od zera, podobnie jak poprzednio zrównowa mostek. Wartość
rezystancji R, dla której uzyskano zerowe wskazanie galwanometru zapisz
w
Ŝ
Tablicy 2. Poszukiwaną wartość RX oblicz ze wzoru (13) lub (14), zale nie od
Ŝ
wyniku uzyskanego podczas pomiaru wstępnego przy u yciu mostka
technicznego.
Tablica 2
RX = .......................... Ω (wynik pomiaru mostkiem technicznym)
RW = 0,001 Ω
W = T = ................... Ω
IP = 20 A
Numer pomiaru
R
Ω
RX
Ω
1
2
3
RXŚR = ................... Ω
Ŝ
Pomiar nale y powtórzyć trzykrotnie, wskazane jest przy tym, aby za
Ŝ
Ŝ
ka dym razem dokonywała
tego
inna
osoba
z
grupy
laboratoryjnej.
Je
eli
Ŝ
poszczególne wyniki ró nią się nieznacznie między sobą, obliczamy ich średnią
arytmetyczną.
Wyznaczanie błędu nieczułości mostka
Definicja błędu nieczułości
Bezwzględnym błędem nieczułości mostka ∆ n nazywa się największy
przyrost ∆ RX rezystancji mierzonej RX, nie powodujący jeszcze dostrzegalnego
przemieszczenia wskazówki świetlnej galwanometru.
W praktyce stosuje się uŜ ytkową definicję tego błędu.
Bezwzględnym błędem nieczułości mostka ∆ n nazywa się przyrost ∆ RX
rezystancji mierzonej RX powodujący najmniejsze dostrzegalne przemieszczenie
wskazówki świetlnej galwanometru ∆ a. Jego wartość przyjmuje się umownie
za równą 0,1 mm.
Zgodnie z tym ostatnim okreś leniem,
∆ n = ∆ RX
(dla ∆ a = 0,1 mm)
(15)
14
Ćwicz. nr 6
Mostek Thomsona
Względny błąd nieczułości natomiast definiuje się następująco:
δn =
∆n
RX
(16)
Odst ę pstwa od definicji
Zgodnie z podaną wyŜej definicją błę du nieczułości doświadczalne
wyznaczanie błędu nieczułości wymaga płynnej regulacji rezystancji mierzonej
RX. W znakomitej większości przypadków jest to niemoŜ liwe, bowiem rezystory
ćmierzone nie są na ogół regulowane. Ma to miejsce takŜe w niniejszym
wiczeniu, dlatego definicje (15), (16) stosowane będą tutaj w odniesieniu do
rezystancji R słuŜącej do równowaŜenia mostka.
ą
Poza
tym przemieszczanie wskazówki galwanometru o definicyjn
ć
ć
wartoś
∆ a = 0,1 mm jest praktycznie niewykonalne,
dlatego w wiczeniu
ć
zaleca się zmianę rezystancji R o taką wartoś , która wywoła przemieszczenie
wskazówki o ∆ a = 5 mm, a następnie obliczenie bezwzględnego błę du
nieczułości według wzoru (17)
∆n =
∆R
= 0 ,02 ∆ R
50
(17)
ć
ć
który pozwala na drodze teoretycznej ustali wartoś ∆ R niezbędną do
przemieszczenia wskazówki o ∆ a = 0,1 mm.
Błąd względny oblicza się natomiast według wzoru (18)
∆n
100%
(18)
R
ć
gdzie: R – wartoś rezystancji pięciodekadowego rezystora mostka w
stanie równowagi mostka.
δn =
Przebieg pomiarów
Pomiary błędu nieczułości odbywają się w układzie przedstawionym na
rysunku 9. według następującego porządku.
1. Nastaw prąd pomocniczy IP = 20 A
ć
2. ZrównowaŜ mostek, i zanotuj w Tablicy 3 wartoś rezystancji R uzyskaną dla
prądu galwanometru IG = 0. Następnie poprzez regulację tego samego
rezystora R uzyskaj odchylenie wskazówki galwanometru o ∆ a = 5 mm od
połoŜenia zerowego w dowolną stronę.
15
Ćwicz. nr 6
Mostek Thomsona
3. Tę nową wartość rezystancji (R’)zanotuj w odpowiedniej rubryce Tablicy 3.
Ze wzorów (17), (18) oblicz błędy nieczułości ∆ n i δn.
4. Eksperyment powtórz dla róŜ nych wartości prądu pomocniczego Ip, wskazanych w Tablicy 3, co pozwoli póź niej wykreślić zaleŜ ność błędu nieczułości
δn od prądu pomocniczego IP.
Tablica 3
IP
R
A
(IG = 0)
Ω
R’
( a = 5mm)
Ω
∆R = |R – R’||
Ω
∆n
Ω
δn
%
20
16
12
8
4
W sprawozdaniu naleŜ y:
• Sporządzić wykres zaleŜ ności względnego błędu nieczułości δn od prądu
pomocniczego IP : δ n = f I p
( )
• Wyjaś nić, dlaczego błąd nieczułości zaleŜ y od wartości prądu IP
3. Pytania i zadania kontrolne
Dlaczego bardzo małych rezystancji nie mierzy się mostkiem Wheatstone’a ?
Narysuj schemat ideowy mostka Thomsona.
Które rezystancje mostka Thomsona mają b. małe wartości, a które duŜe?
Jaki warunek spełniać muszą rezystancje R’3, R’4 (rys. 4) ?
Napisz warunek równowagi mostka Thomsona (rys. 4).
PokaŜ na schemacie ideowym mostka drogę przepływu prądu o natęŜeniu
20 A.
8. Dlaczego w mostku Thomsona wymagany jest przepływ przez bardzo małe
rezystancje stosunkowo duŜego prądu pomocniczego?
9. Przedstaw sposób przyłączenia do technicznego mostka Thomsona rezystora
a) dwuzaciskowego, b) czterozaciskowego.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
16
Ć wicz. nr 6
Mostek Thomsona
4. Literatura
1. Lebson S. Podstawy miernictwa elektrycznego WNT, Warszawa 1972
2. Chwaleba A. i inni Metrologia elektryczna WNT, Warszawa 2003
Wymagania BHP
Warunkiem przystąpienia do praktycznej realizacji ćwiczenia jest
zapoznanie się z instrukcją BHP i instrukcją przeciw poŜarową oraz
przestrzeganie zasad w nich zawartych. Wybrane urządzenia dostępne na
stanowisku laboratoryjnym mogą posiadać instrukcje stanowiskowe. Przed
rozpoczęciem pracy naleŜ y zapoznać się z instrukcjami stanowiskowymi
wskazanymi przez prowadzącego.
W trakcie zajęć laboratoryjnych naleŜ y przestrzegać następujących zasad.
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
Sprawdzić, czy urządzenia dostępne na stanowisku laboratoryjnym są w
stanie kompletnym, nie wskazującym na fizyczne uszkodzenie.
Sprawdzić prawidłowość połączeń urządzeń.
Załączenie napięcia do układu pomiarowego moŜe się odbywać po
wyraŜeniu zgody przez prowadzącego.
Przyrządy pomiarowe naleŜ y ustawić w sposób zapewniający stałą
obserwację, bez konieczności nachylania się nad innymi elementami
układu znajdującymi się pod napięciem.
Zabronione jest dokonywanie jakichkolwiek przełączeń oraz wymiana
elementów składowych stanowiska pod napięciem.
Zmiana konfiguracji stanowiska i połączeń w badanym układzie moŜe się
odbywać wyłącznie w porozumieniu z prowadzącym zajęcia.
W przypadku zaniku napięcia zasilającego naleŜ y niezwłocznie wyłączyć
wszystkie urządzenia.
Stwierdzone wszelkie braki w wyposaŜeniu stanowiska oraz
nieprawidłowości w funkcjonowaniu sprzętu naleŜ y przekazywać
prowadzącemu zajęcia.
Zabrania się samodzielnego włączania, manipulowania i korzystania z
urządzeń nie naleŜących do danego ćwiczenia.
W przypadku wystąpienia poraŜenia prądem elektrycznym naleŜ y
niezwłocznie wyłączyć zasilanie stanowisk laboratoryjnych za pomocą
wyłącznika bezpieczeństwa, dostępnego na kaŜdej tablicy rozdzielczej w
laboratorium. Przed odłączeniem napięcia nie dotykać poraŜonego.