«Исследование влияния входных сопротивлений вольтметра и амперметра на погрешность измерения»
тренажёр

Практическая работа № 1

Тема: «Исследование влияния входных сопротивлений вольтметра и амперметра на погрешность измерения»

Цель занятия: научиться составлять электронные измерительные схемы с помощью компьютерной программы ElectronicsWorkbench, проводить измерения напряжения и оценивать методические погрешности измерения, обусловленные входным сопротивлением вольтметра (амперметра).

Вопросы занятия:

1. Исследование влияние входного сопротивления вольтметра (амперметра) на погрешность измерения напряжения (силы тока).
2. Экспериментальный расчет входного сопротивления вольтметра (амперметра).

1. Исследование влияние входного сопротивления вольтметра (амперметра) на погрешность измерения напряжения (силы тока)

Собрать схему в соответствии с рисунком 1.1. Значения напряжения источника Еист=12 V, сопротивления резистора - 1 kΩ. Изменяя внутреннее сопротивление вольтметра Rv от 1 Ω до 10 МΩ получить результаты измерения напряжения Uv на индикаторе вольтметра, которые поместить в таблицу 1.1. Для каждого значения Uv рассчитать относительную погрешность измерения δU, обусловленную входным сопротивлением вольтметра, по формуле:  и построить график  .  

      Рисунок 1.1                                                              Рисунок 1.2

 Таблица 1.1

Собрать схему в соответствии с рисунком 1.2. Сила тока источника Iист=1 A, сопротивление резистора 15 Ω. Уменьшая внутреннее сопротивление амперметра RА от 100 Ω до 1 mΩ (милиома) получить результаты измерения силы тока IA , которые поместить в таблицу 2. Для каждого значения IA рассчитать относительную погрешность измерения δI, обусловленную входным сопротивлением амперметра:  и построить график  .                                                                                            

Таблица 1.2

Сделать выводы о желательных входных сопротивлениях вольтметров (амперметров).

Контрольные вопросы:

1. Виды погрешностей в зависимости от источника возникновения, закономерности проявления и способа числового выражения.
2. Рассчитать зависимость методической погрешности измерения от входного сопротивления вольтметра.
3. Рассчитать зависимость методической погрешности измерения от входного сопротивления амперметра.
4. Структурная схема вольтметра.

2. Составление простейших электрических схем переменного тока.

        Рассмотрим эту процедуру на примере:

        Дана разветвленная схема переменного тока, состоящая из резисторов R1= 0,5 Ом, R2=R3= 3 Ома, конденсатора С2= 796 мкФ и индуктивности L3= 12,7 мГн, которая питается от источника переменного напряжения 220 В и частотой f=50 Гц.

        Задание: Построить и рассчитать схему. Проверить на модели все токи, напряжения и мощность.

                Расчетная разветвленная схема

2.1        Расчет токов, напряжений и мощности в схеме.

        Для расчета воспользуемся методом эквивалентного сопротивления в комплексном виде. Сначала рассчитаем реактивные сопротивления

        и                

Затем комплексные сопротивления ветвей

Расчет произвести с помощью программы MSExcel.

Далее сопротивление двух параллельных ветвей и эквивалентное сопротивление цепи:

И, наконец, рассчитываем токи, напряжения и мощность:

                А,        В,

                        В,

                        А,

                        А.

Определяем активную мощность цепи согласно известной формуле

                        Вт.

2.2 Моделирование вольтметра, трех амперметров и ваттметра и их соединение в         схему.

        В строке основных групп компонентов отыскиваем группу Indicators

        Так как ни в одной группе компонентов нет ваттметра, модель этого прибора (wattmetr) находим в наборе субсхем,

при этом сам прибор выполнен по специальной схеме, а индикатором является вольтметр.

        Увеличивая размеры расчетной схемы так, чтобы измерительные приборы поместились в ней, получаем схему для моделирования.

В этой схеме возможно применение графопостроителя (BodePlotter) для измерения фазового сдвига и осциллографа (Oscilloscope) для получения формы кривой напряжения

        При этом BodePlotterпоказывает фазовый сдвиг ϕ = 53,46° между напряжением U23 и током I2,

а осциллограф показывает форму кривой напряжения на индуктивности.