ИЗУЧЕНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО МОСТА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Мостовой метод

Рис.1.

Изменяя сопротивления R ₁ ¸ R ₄, можно добиться, чтобы ток I _И через индикатор И был равен нулю (в этом случае говорят, что мост находится в состоянии баланса, или сбалансирован). Очевидно, что ток индикатора равен нулю при равенстве потенциалов точек А и В. Для этого должны быть попарно равны падения напряжений на резисторах R ₁ и R ₃, R ₂ и R ₄, т.е., по закону Ома I ₁ R _­1 = I ₃ R ₃ и I ₂ R ₂ = I ₄ R ₄. Согласно первому правилу Кирхгофа для точки А: I ₂ + I _И = I ₁, для точки В: I ₃ + I _И = I ₄. При достижении баланса I _И = 0, и, следовательно, I ₁ = I ₂, I ₃ = I ₄. Далее несложно получить выражение R ₁/ R ₂ = R ₃/ R ₄ или R ₁ R ₄ = R ₂ R ₃. Итак, условие баланса четырехплечего моста – равенство произведений сопротивлений противоположных плеч.

Для измерения неизвестного сопротивления R _X его включают вместо одного из сопротивлений моста, и изменяя остальные три (образцовые) сопротивления, добиваются баланса моста. При достижении баланса, если R _X включен вместо R ₁, то можно записать:

(1)

В принципе 2 из 3 образцовых резисторов могут быть постоянного сопротивления. Из формулы (1) видно, что если сопротивления резисторов R ₃ и R ₄ постоянны и равны между собой, то равновесие моста наступит при R _X = R ₂, то есть мостовая схема может содержать только один переменный проградуированный резистор R ₂. Для удобства работы и повышения точности измерений его обычно выполняют в виде нескольких переключаемых декад. Для расширения пределов измерений и упрощения расчетов отношение R ₄/ R ₃ обычно изменяют специальным переключателем с шагом, кратным 10.

Индикаторы баланса

В качестве индикатора баланса обычно применяют гальванометр – особо чувствительный электромеханический измерительный прибор постоянного тока с двухсторонней шкалой – с нулем посередине шкалы. Чем выше чувствительность гальванометра, тем более точного баланса можно добиться. При этом погрешность показаний гальванометра не сказывается на точности измерения (нулевой метод измерения) - если баланс еще не достигнут, то сколько показывает гальванометр, значения не имеет, главное, что показания не равны нулю. Поэтому, в частности, гальванометрам даже не присваивается класс точности.

В процессе установления баланса ток через индикатор может превысить предельно допустимый (ток полного отклонения гальванометра может быть порядка 10^-7 ампера). Поэтому нужно принимать специальные меры для защиты гальванометра от перегрузки. Одна из схем защиты приведена на рис. 2.

При предварительной установке баланса параллельно гальванометру подключается сопротивление шунта R _Ш. Его подбирают таким, чтобы при любых значениях сопротивлений в данной схеме ток через индикатор не превысил предельно допустимый. После установки индикатора на ноль R _Ш отключают и снова добиваются баланса ручками точной регулировки.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: