Při měření odporů se v závislosti na jejich hodnotách a požadované přesnosti měření používají různé metody.

Měření odporu metodou ampérmetr-voltmetr. Metoda stanovení odporu pomocí ampérmetru a voltmetru je nepřímá, protože v tomto případě je podle odečtů přístrojů I a U pomocí Ohmova zákona nalezen požadovaný odpor:

Při měření odporu touto metodou lze přístroje zapnout dvěma způsoby (obr. 10.10), přičemž v obou případech nebudou výsledky přesné, pokud nebudou zavedeny příslušné korekce.

Když je ve schématu Obr. 10.10 přepínač je v poloze 1, chyba určení odporu rx je způsobeno tím, že voltmetr měří nejen napětí na odporu, ale také úbytek napětí na ampérmetru odpor rA. Když je naměřený odpor výrazně větší než odpor ampérmetru (rx >> rA), pak pokles napětí na odporu rA lze zanedbat a požadovaný odpor lze vypočítat přímo z údajů přístroje pomocí vzorce (10.13). Jestliže odpor rx a rA jsou hodnotově srovnatelné, pak pro získání přesnějšího výsledku je nutné použít vzorec

Když je ve schématu Obr. 10.10 přepínač je v poloze 2, chyba určení odporu rx je určeno tím, že ampérmetr ukazuje součet dvou proudů, z nichž jeden (Ix) prochází neznámým odporem rx, ostatní (IU) prochází voltmetrem: I = Ix + IU. Pokud je naměřený odpor výrazně menší než odpor voltmetru (rx rU), pak proudem IUprůchod voltmetrem lze zanedbat a požadovaný odpor lze vypočítat přímo z odečtů přístroje pomocí vzorce (10.13). Pokud jsou tyto odpory hodnotově srovnatelné, pak pro získání přesnější hodnoty rx použijte vzorec

Uvažovaná nepřímá metoda měření odporu není vždy vhodná, protože vyžaduje časově náročné dodatečné výpočty. Navíc se vyznačuje nízkou přesností v důsledku vlivu vnitřních odporů zařízení.

Měření odporu ohmmetrem. K přímému měření odporu se používají speciální přístroje – ohmmetry, které jsou kombinací magnetoelektrického miliampérmetru a speciálního měřicího obvodu (obr. 10.11). Stupnice takového zařízení je odstupňována v ohmech. Ve schématu Obr. 10.11 v sérii s miliampérmetrem га součástí je rezistor s odporem rx, nastavitelný přídavný odpor s odporem rp a napájení. V tomto případě je měřítko zařízení obráceno, protože se zvýšením měřeného odporu proud v zařízení klesá:

kdeU provozní napětí ohmmetru. S konstantní U údaj přístroje závisí pouze na naměřeném odporu rx,, protože každá hodnota rx odpovídá určité aktuální hodnotě Ix. To umožňuje odstupňování miliampérmetrové stupnice v ohmech.

ČTĚTE VÍCE
Jak zaregistrovat vlastnictví garáže bez dokladů?

Hodnoty ohmmetru závisí na hodnotě e. d.s. zdroj energie, který se časem snižuje, což je značná nevýhoda těchto zařízení. Aby při změně e. DC. provozní napětí zdroje U zůstaly konstantní, ohmmetry jsou vybaveny speciálním přídavným odporem rp, kterým se přístroj před měřením seřídí (nulové nastavení).

V praxi se nejčastěji používají ohmmetry, jejichž odečet nezávisí na e. d.s. zdroj napájení. Jako takové ohmmetry se používají magnetoelektrické. logometry – zařízení, která nemají mechanické zařízení k vytvoření protipůsobícího točivého momentu. Magnetoelektrický poměrový měřič se skládá ze dvou cívek namontovaných na jedné ose pod úhlem 90° a navzájem pevně spojených.

Cívky jsou umístěny v poli permanentního magnetu (obr. 10.12). Proudy jsou k nim přiváděny ze společného zdroje energie přes ohebné vodiče, které nevytvářejí prakticky žádný protipůsobící moment. Konstantní přídavný odpor s odporem r je zapojen do série s jednou z cívekд, a v obvodu druhé cívky – rezistor s naměřeným odporem rx. Cívky se sériově zapojenými odpory tvoří dva paralelní obvody. V tomto případě se proudy protékající cívkami rovnají I1 = U/(r1 +rx) a já2 = U/(r2 +rд), kde r1 a r2 – respektive odpor cívek.

Vlivem proudů procházejících cívkami vznikají dva momenty, směřující proti sobě a v závislosti na poloze cívek v prostoru: M1 = C1I1 = I1F1(a) a M2 = C2I2 = I2F2 (α), kde C1 =F1 (a) a C2 = F2 (α) – koeficienty úměrnosti v závislosti na poloze cívek v magnetickém poli; a je úhel odchylky roviny cívky 1 vzhledem k vertikální ose OO’.

Funkce f1(α) a F2(α.) závisí na konstrukci přístroje a volí se tak, aby byla zajištěna dostatečná citlivost přístroje v celém rozsahu měřených hodnot. K tomu je nutné splnit podmínku F1(α) ≠ F2 (α), protože jinak neexistuje žádný vztah mezi odchylkou pohyblivého systému zařízení a poměrem proudu. Pro zajištění tohoto stavu je vzduchová mezera přístrojů navržena tak, aby v celém rozsahu stupnice nebyla žádná poloha pohyblivého systému, ve které by byly cívky ve stejných magnetických polích. Toho je dosaženo díky elipsoidnímu tvaru centrálního jádra (obr. 10.12) a válcovému vývrtu pólových nástavců.

Pod vlivem točivých momentů se pohyblivý systém zařízení otáčí, dokud není v rovnovážném stavu při M1 = М2 nebo já1F1 (α) = I2F2 (a). Proto já1 /I2 = F2 (a)/F1 (α) = F (α), nebo

ČTĚTE VÍCE
Jaká velikost profilu je potřeba pro sádrokartonovou příčku?

Z (10.17) vyplývá, že výchylka pohyblivého systému zařízení je určena pouze poměrem proudů I.1/I2. Jelikož jsem1/I2 = (r2 +rд)/(r1 +rx), pak úhel vychýlení pohyblivého systému zařízení při konstantních hodnotách odporu r1, r2, rд závisí pouze na naměřeném odporu rx a nezávisí na napětí napájecího zdroje. Poslední okolnost je zásadní při použití poměrových měřičů jako přístrojů určených k měření neelektrických veličin.

V obvodech střídavého proudu se používají poměrové měřiče elektromagnetických a elektrodynamických systémů. Logometry elektromagnetického systému se používají k měření frekvence, kapacity, indukčnosti a dalších veličin. Elektrodynamické poměrové měřiče se používají k měření různých veličin v obvodech střídavého proudu. Zejména jsou široce používány jako fázové měřiče.

Měření odporu mostní metodou. Mostní metoda (obr. 10.13) umožňuje nejpřesněji měřit odpor. K jednomu z ramen můstku je připojen odpor s odporem rxa v dalších třech

tři ramena – nastavitelná a známá hodnotou odporu r1, r2, r3. K mostním bodům а и b je připojen zdroj stejnosměrného proudu a magnetoelektrický galvanometr G je připojen k diagonále můstku mezi body c a d. Při měření odporu rx hodnoty ostatních tří odporů se změní tak, že dojde k rovnováze můstku, při kterém se proud v obvodu galvanometru rovná nule. Rovnováha můstku nastává za podmínky, že je rozdíl potenciálů mezi body с и d rovna nule. Proto v rovnovážném stavu mostu oba přes ramena eso и сb procházejí stejné proudy: I1 = I2a přes ramena ad и db: I3 = I4. Na základě toho pro schéma na Obr. 10.13 lze napsat I1r1 = I3r3, I2r2 = I4rx. Když tyto rovnice vydělíme navzájem, dostaneme rl/r2 =r3/rxodkud

Spolu s vyváženými můstky jsou široce používány pro měření odporu. nevyvážené mosty, umožňuje rychleji měřit odpor (ale méně přesně, protože jejich hodnoty závisí na stabilitě napětí napájecího zdroje). Hodnota naměřeného odporu v těchto můstcích je určena přímo z odečtů přístroje. U nevyvážených můstků se často používají magnetoelektrické poměrové měřiče jako měřicí zařízení pro zlepšení přesnosti měření.

Vyvažování mostů lze provádět ručně nebo automaticky. Automatické vyvažování se používá v případech, kdy je potřeba sledovat změny měřeného odporu a řídit jeho hodnotu.

Odpor vodiče je určen vzorcem R=U/I, kde U a I se měří elektrickými měřicími přístroji. Existuje několik různých metod měření odporu vodičů. Nejpoužívanější metodou je dvounástrojová metoda.

ČTĚTE VÍCE
Jaký je rozdíl mezi normálně uzavřeným ventilem a normálně otevřeným ventilem?

Dvounástrojová metoda (metoda ampérmetr-voltmetr)

Možné dvě možnosti zapnutí zařízení pomocí této metody jsou znázorněny na Obr. 1.1.

Rýže. 1.1. Měření odporu metodou ampérmetr-voltmetr

Přesná metoda měření napětí. Při měření odporu podle schématu na obr. 1.1a přístroje zobrazí:

Přesná metoda měření proudu. Při měření podle schématu na obr. 1.1b přístroje zobrazí:

kde je úbytek napětí na ampérmetru.

Hodnotu odporu lze určit pomocí naměřených hodnot proudu a napětí pomocí Ohmova zákona podle výrazu

V tomto případě však vzniká metodická chyba v měření odporu (tedy chyba způsobená metodou měření) v důsledku bočníkového vlivu odporu voltmetru při měření proudu v prvním obvodu (obr. 1.1a) a vlivu vnitřního odporu ampérmetru při měření napětí ve druhém obvodu (obr. 1.1b ).

Naměřená hodnota odporu podle diagramu na Obr. schéma na Obr. 1.1a bude určen výrazem

V tomto případě je absolutní chyba měření:

a relativní chyba

Z výše uvedených vzorců vyplývá, že čím větší R, tím menší chybaV, tj. RV >>Rx.

Naměřená hodnota odporu podle diagramu na Obr. 1.1b

Absolutní chyba měření

a relativní chyba

Z toho vyplývá, že čím menší chyba, tzn.

Diagram na Obr. 1.1.a je vhodné použít při měření malých odporů (), a obvod na Obr. 1.1.b – při měření vysokých odporů

Příklad zpracování výsledků nepřímého měření při stanovení měrného odporu vodiče

K určení měrného odporu vodiče potřebujete: ampérmetr, voltmetr, svinovací metr, mikrometr nebo posuvné měřítko.

S jejich pomocí je nutné provést měření a získat například následující výsledky:

Napětí vodiče: U=3,0V 0,1 B;

Proud vodičem I=0,50A 0,05A:

Délka vodiče L= 100,0 cm 0 cm;

Průměr vodiče d=0,30mm 0,01 mm.

Nejprve zjistíme přibližnou hodnotu měrného odporu vodiče pomocí vzorce:

Dále najdeme relativní chyby výsledků měření:

Vypočítáme průměrnou absolutní chybu měření měrného odporu

a pak najdeme limit relativní chyby pomocí vzorce:

Výsledky měření měrného odporu zapisujeme ve tvaru:

Analýzou jednotlivých získaných relativních chyb zjistíme, že proudová síla a průměr drátu by měly být měřeny s největší opatrností. Pokud je délka drátu měřena s chybou čtení 1 cm, pak se matematické výpočty zjednoduší a přesnost výsledku měření se nesníží, protože 1/100 = 1 %.

ČTĚTE VÍCE
Jak můžete chránit elektrickou síť před přetížením?

Pokud tedy potřebujete zvýšit přesnost měření konečného výsledku, pak je nutné snížit chybu měření, která je největší.

K tomu je nutné použít při měření fyzikální veličiny, která dává největší chybu, měřítko nebo měřicí zařízení s větší přesností nebo použít pokročilejší metodu měření.