4 - Můstkové měření R,C a L

MĚŘENÍ ODPORŮ WHEATSTONOVÝM MŮSTKEM

ZADÁNÍ ÚLOHY:

Univerzálním měčícím přístojem ICOMET změřte odpor pěti rezistorů jednotlivě a pak se spojení sériovém, paralelním a sérioparalelním. Naměřené hodnoty při sériovém, paralelním a sérioparalelním zapojení zkontrolujte výpočtem.

SEZNAM POUŽITÝCH PŘÍSTROJŮ:

1. Univerzální měřící přístroj ICOMET
2. Stabilizovaný zdroj
3. 5 rezistorů 

TEORETICKÝ ROZBOR:

Univerzální měřící přístroj ICOMET je založen na principu Wheatstonova můstku. Můstek tvoří čtyři rezisotry spojené za sebou do uzavřeného čtverce. V jedné úhlopříčce je zapojen galvanometr, ve druhé zdroj stejnosměrného proudu. Při měření se můstek vyvažuje změnou známých odporů R₂, R₃, R₄ tak, aby galvanometrem neprotékal žádný proud. Aby galvanometrem netekl proud, musí platit:

U₁=U₃

U₂=U₄

a také platí:
I₁=I₂
I₃=I₄

 

Dosazením za napětí z Ohmova zákona bude:

I₁^.R₁=I₃^.R₃

I₂^.R₂=I₄^.R₄

Po dosazení do těchto rovnic za I₂=I₁ a I₄=I₃ dostaneme:

I₁^.R₁=I₃^.R₃

I₁^.R₂=I₃^.R₄

Po matematické upravě získáme:

R₁^.R₄=R₂^.R₃

Z toho neznámý odpor:

\(R_X=R_1=\frac{R_2 \cdot R_3}{R_4} \; \; (\mathrm{\Omega} )\)

Můstek lze vyvážit buď změnou odporu R₂ nebo poměřem R₃/R₄. I ICOMETu se můstek vyvažuje hrubě změnou odporu R₂ (přepínačem) a jemně (plynule) změnou poměru \(\frac{R_3}{R_4}\) (potenciometrem).

SCHÉMA ZAPOJENÍ:

POSTUP MĚŘENÍ:

Po připojení neznámého rezistoru na svorky ICOMETu přepneme levý přepínač do polohy označené R =. Na pravém přepínači nastavíme  největší hodnotu (rozsah) a otočnou stupnici pootočíme do střední polohy (60. dílek pod rysku). Pak krátce stiskneme tlačítko a jestliže ručička galvanometru jde doleva, zmenšíme rozsah a opět krátce stiskneme tlačítko. To opakujeme až se ručička vychýlí doprava nebo jde pomalu doleva a můstek doladíme na nulovou výchylku otáčením stupnice. Do tabulky zapíšeme rozsah (R₂)a počet dílků na stupnici (\(\frac{R_3}{R_4}\)). Pro sériové, paralelní a sérioparalelní zapojení kromě měření provedeme matematickývýpočet výsledného odporu. Měření zhodnotíme.

 TABULKA NAMĚŘENÝCH A VYPOČTENÝCH HODNOT:

Rezistor	α	k	R	Poznámky
(zapojení)	(d)	(Ω/d)	(Ω)
R1	33,5	100	3350
R2	51	100	5100
R3	80	100	8000
R4	98,5	100	9850
R5	18	1000	18000
RSN	45	1000	45000	Rsv = 44300 Ω
RPN	13	100	1300	RPV = 1287,6 Ω
RSPN	83,8	100	8380	RSPV = 8394,6 Ω

ZÁVĚR:

Po srovnání výpočtů a měření usuzuji, že měřením s ICOMETem patří mezi ty přesnější. Chyba je způsobena především odečítáním hodnoty z přístroje.

 

 

MĚŘENÍ KAPACITY NULOVOU METODOU

ZADÁNÍ:

Změřte kapacitu několika kondenzátorů nulovou metodou. Výsledkou kapacitu srovnejte s údaji na měřených součástkých a určete relativní bychu kapacity kondenzátoru.

SEZNAM POUŽITÝCH PŘÍSTORJŮ:

1. TM393 
2. Sada kondenzátorů

TEORETICKÝ ROZBOR:

Přesnější měření reálných a imaginárních složek impedancí lze uskutečnit nulovými můstkovými metodami. Měřecí můstky, jejichž větve mohou být z různých kombinací rezistorů,kondenzátorů, indukčních cívek i se vzájemnou magnetickou vazbou, napájeny střídavým proudem nazýváme střídavé můstky.

Měření nulovou metodou lze použít jako kontrolu daných součástek. Každá součástka (v našem případě kondenzátor) je označen číslem (popřípadě barevným kódem), který udává velikost kapacity. Tato hodnota se vyrábí s určitou přesností. Měřením kapacity a srovnáním údaje na součástce je možno ověřit, zda je součástka vyrobena v daném rozmezí přesnosti.

Ověřte, zda tomu opravdu tak je, případně zdůvodněte, proč byda je větší než uvedená na kondenzátoru.

RLC můstek TM393 je univerzální dílenský měřič elektrického odporu, kapacity a indukčnosti, při měření kondenzátorů se jedná o můstek Wienův.

SCHÉMA ZAPOJENÍ:

POSTUP MĚŘENÍ:

1. Obvod zapojíme podle schématu.
2. Zapneme TM 393 povytažením knoflíku citlivosti, ale před spuštěním tento regulátor vytočíme co nejvíce vlevo na nejmenší citlivost.
3. Po nažhavení přemneme spínač do polohy ~.
4. Přepínač rozsah přemneme na předpokládaný rozsah (nebo postupujeme stejně jako u ICOMETu).
5. Regulátorem citlivosti nastavíme tak, aby ručička byla zhruba v polovině pravé starny stupnice.
6. Na otočné stupnici hledáme takocou hodnotu, aby výchylka ručičky na stupnici byla minimální (nejlépe nulová) i při vytočení regulátoru citlivosti na maximalní hodnotu.
7. Odečteme naměřenou kapacitu a zapíčeme do tabulky.
8. Vypočítáme procentní chybu kapacity. \(\delta=\frac{C_X-C}{C}\cdot100 \;\; (\% )\)

TABULKA NAMĚŘENÝCH A VYPOČTENÝCH HODNOT:

Kapacita kondenzátoru (uvedena na kondenzátoru) (nF)	Kapacita kondenzátoru (naměřená) (nF)	Relativní chyba (%)
0,2	0,23	15
10	10,7	7
50	55	10
100	140	40
500	530	6

ZÁVĚR:

Většina hodnot se vlezla do tolerance stanovené výrobcem, ale některé hodnoty ne. Je to způsobeno zaprvé tím, že sám měřič má vlastní chybu, za druhé chybou odečítání. Lze říct, že přístroj bohatě vyhoví dílenskému použití a méně přesnému měření laboratornímu. 

"Ukázka měření":

 

---

Přidal Vojtěch Šotola. Naposledy upravil Vojtěch Šotola dne 2020-10-29 10:04:57.