Метод заряду і розряду конденсатора

Суть цього методу полягає у вимірюванні струму розряду I_ср конденсатора, який періодично перзаряджається в такт із вимірюваною частотою f_x (рис. 2).

Рисунок 2 – Спрощена схема конденсаторного частотоміра.

Якщо конденсатор C за допомогою перемикача П заряджати від джерела Е.Р.С. E до напруги U₁ , а потім розряджати через мікроамперметр магніто-електричної системи до напруги U₂ , то кілкість електрики , отримана при заряді, буде рівна кількості електрики , яка віддається мікроамперметру , тобто q=C*(U₁-U₂) . Якщо перемикач П перемикати f_x раз в секунду , де

f_x­ – вимірювана частота , то кількість елктрики , яка протікає через мікроамперметр в секунду , являє собою середнє значення розрядного струму за період , тобто . З даного виразу випливає , що струм який протікає через прилад лінійно зв’язаний з вимірюваною частотою і звідси частота виражається формулою :

Якщо ємність C і напругу U=U₁-U₂ підтримувати постійними , то шкалу мікроамперметра можна проградуювати в одиницях частоти . На цьому принципі працюють конденсаторні частотоміри , в яких перемикання конденсатора із заряду на розряд здійснюється електронним комутатором з частотою перемикання f_x при подачі на його вхід напруги вимірюваної частоти. Лінійна залежність між струмом I_ср та частотою f_x можлива при виконані умови . Тому в схемі частотоміра пердбачено обмежувач , який підтримує постійною напругу U₁ – при заряді і U₂ при розряді конденсатора у всьому робочому діапазоні частот. Піддіапазон вимірювальних частот регулюють включенням конденсаторів різної ємності, а також шунтуванням мікроамперметра . Конденсаторні частотоміри застосовують для вимірювання частот 10 Гц ¸ 500 кГц з основною похибкою 2% , при рівні вхідної напруги 0,5¸200 В .

4. Амперметр, градуйований на струм 5 А, має шунт з шунтуючим множником 5000. Спад напруги в колі приладу при повному відхиленні стрілки становить 75 мВ. Визначіть опір приладу і опір шунта. Як зміняться границі вимірювання приладу, якщо почергово підключати ряд інших шунтів з шунтуючим множником 1000, 2000 і 10000. Знайдіть значення опорів цих шунтів, якщо шкала приладу має 100 поділок. Складіть схему з`єднань приладу.

Розв’язання

1. Знайдемо опір амперметра Ом;

2. Знайдемо опори шунтів з шунтуючим помножником 1000, 2000, 5000, 10000 відповідно.

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

3. Знайдемо границі вимірювання амперметра

А;

А;

А;

А;

Рисунок 3 – Схема з’єднань приладу

Вольтметр опором 10 кОм був підключений спочатку до затискачів мережі. При цьому його показ дорівнював 220 В. Потім цей вольтметр включили послідовно з деяким опором і підключили до затискачів тієї ж мережі. При цьому показ вольтметра став дорівнювати 120 В. Визначте величину цього опору.

Розв’язання

1. Знайдемо струм який протікатиме в колі

А;

2. Оскільки струм та напруга мережі в колі незміниться навіть після приєднання додаткового опору, тому знайдемо величину додаткового опору буде становити:

Ом;

6. На вхід електронного осцилографа подано синусоїдну напругу. Частота пилоподібної напруги розгортки дорівнює 50 Гц. Визначте діюче значення і частоту досліджуваної напруги, якщо чутливість осцилографа 20 мм/В, на екрані видно два періоди досліджуваної напруги. Амплітуда кривої 40 мм.

Розв’язання

1. Діюче значення досліджуваної напруги:

В;

2. Через те, що на екрані осцилографа видно два періоди досліджуваної напруги, то ; або ; .

Звідси ; отже Гц.

6.Для визначення електричної потужності, яка розсіюється на активному опорі, було виміряно струм І_А = 4,5 А амперметром із номінальним струмом І_Ан = 5 А класу точності k_A = 0,5 та опір навантаження R = (124,7 ± 0,1) Ом. Визначити потужність Р навантаження. Формула зв’язку:

Р = І²R

Розв'язання

Інструментальна похибка амперметра

Δ_А = k_A І_Ан/100 = 0,5 ∙ 5/100 = 0,025 А.

Найімовірніше значення потужності

А_Р = І²R = 4,5² ∙ 124,7 = 2525,175 Вт.

Похибка обчислення

Результат опосередкованого вимірювання

Р = (253 ± 3) ∙ 10 Вт = (2,53 ± 0,03) кВт.

Поиск по сайту: