Разделы электричество и магнетизм.

Вводное занятие по курсу общей физики.

Цель работы:изучить работу электроизмерительных приборов и их классификацию.

Оборудование:мультиметр, осциллограф, магазин сопротивлений, соединительные провода.

Краткая теория

Средствами электрических измерений называются такие технические устройства, которые используются: для работы с электрическими цепями, для определения различных параметров схем, и имеющие нормированные метрологические свойства.

Следует различать виды средств электрических измерений:

1. Меры.

2. Электроизмерительные приборы.

3. Измерительные преобразователи.

4. Электроизмерительные установки.

5. Измерительные информационные системы.

Классификация электроизмерительных приборов.

1. По принципу действия и по виду входных и выходных величин:

· Электрические-механические;

· Электрические-электрические;

· Тепловые-электрические.

2. По виду измерительной информации:

· Аналоговые преобразователи;

· Кодовые;

· Модуляционные.

3. По принципу действия измерительного механизма:

- прибор магнитоэлектрической системы. Он основан на действии вращательного момента однородного поля неподвижного, постоянного магнита на контур с током. Угол отклонения указателя пропорционален току, протекающему через рамку. Приборы такой системы применяются в качестве вольтметров и амперметров постоянного тока.

- прибор электромагнитной системы. Основан на взаимодействии магнитного поля и тока, протекающего по обмотке неподвижной катушке с подвижным сердечником. Угол отклонения стрелки пропорционален квадрату силы тока, протекающего через катушку. Приборы этой системы могут применяться для измерения и переменного и постоянного тока.

- прибор электродинамической системы. В таких приборах взаимодействуют токи, протекающие по двум катушкам, подвижной и неподвижной. Угол отклонения указателя прибора пропорционален произведению токов.

Все приведенные выше обозначения можно увидеть на передней панели электроизмерительного пробора. Кроме них встречаются значки, обозначающие основные характеристики прибора:

	или

- горизонтальное рабочее положение прибора.

- вертикальное рабочее положение прибора.

- под углом к горизонту.

- прибор содержит выпрямитель

- пробойное напряжение корпуса

- прибор рассчитан на работу с постоянным током

- прибор рассчитан на работу с переменным током

- прибор рассчитан на работу с постоянным и

переменным током.

Маркировка.

Электроизмерительные приборы исключительно раз­нообразны по назначению, конструктивному оформлению, принципу действия и техническим характери­стикам.

Внешний вид шкалы с нанесенными условными обозначениями согласно требованиям ГОСТа показан на рис. 0.1. Условные обозначе­ния характеризуют прибор как электромагнитный типа ЭЗЗО на 10 А, класса точности 1,5, пригодный для переменного и постоянного тока на номинальную частоту 45—100 Гц и расширенную частоту до 300 Гц, рассчитан для работы в вертикальном положении, изоляция прибора испытана напряжением 2 кВ: амперметр изготовлен заводом ЗИП в 1971 году по ГОСТ 8711—60 и выпущен под № 00000. Таким образом, по условным обозначениям можно получить полное представ­ление об основных технических характеристиках прибора.

При работе с электроизмерительными приборами необходимо знать их чувствительность и цену деления.

Чувствительностью (S) называется отношение углового или линейного перемещения указателя прибора dj к вызвавшему это перемещение изменению измеряемой величины da.

.

Цена деления (С) это значение измеряемой величины, которое вызывает отклонение указателя на одно деление.

Точность прибора (класс точности) определяют как отношение абсолютной ошибки к предельному значению измеренной величины.

.

Класс точности обозначают: 1 , , .

Класс точности прибора означает, что основная приведенная погрешность в рабочем диапазоне шкалы, выраженная в процентах, не превышает в процентах значения, соответствующего классу точности прибора.

По точности измерения электроизмерительные приборы делятся на 8 классов точности: а) 0.05 б)0.1 в) 0.2 г) 0.5 д) 1 е) 1.5 ж) 2.5 з) 4

Класс точности прибора можно обнаружить на передней панели прибора.

Абсолютной погрешностью ΔU называется произведение предельного значения U_пред измеряемой величины на класс точности прибора γ.

.

Относительной погрешностью называется отношение абсолютной погрешности к результату.

.

Пример.

Многопредельный вольтметр, шкала которого имеет 75 делений ( ), рассчитан на измерение напряжения в пределах ( ):

1) 0÷3В 2) 0÷30В 3) 0÷300В.

Пусть при измерении двух различных напряжений стрелка отклонилась:

1) на одно деление ( ); 2) на 60 делений ( ).

Определить: а) чувствительность и цену деления;

б) абсолютную и относительную погрешность для предела 0÷300В ( )

а) 0÷3В ( ) .

Аналогично: 0÷30В С= 0,4 В/дел, S= 2,5 дел/B

0÷300В С= 4 В/дел, S= 0,25 дел/B

б) , , ,

U₁=C^. dj₁= 4^.1=4 B. U₂=C^. dj₂=240 B.

( DU= 3B, E_U1=75%, E_U2=1,25%)

Т.о. точность измерения тем выше, чем ближе значение измеряемой величины к пределу измерения прибора. Абсолютную погрешность можно уменьшить, переключив прибор на более низкий предел измерения.