Демонстрационный амперметр с гальванометром

Демонстрационный амперметр с гальванометром (рис.1-1) является прибором магнитоэлектрической системы с выпрямляющим устройством. Амперметром можно измерить силу постоянного тока в пределах 0-3 и 0-10 А, силу переменного тока в пределах 1-3 А и 3-10 А, а также использовать прибор в качестве гальванометра. Поэтому прибор снабжен пятью сменными шкалами, которые располагаются в щелевых отверстиях верхней крышки прибора.

Принципиальная схема прибора изображена на рис.1-2. При измерении силы переменного тока его выпрямляют, причем в рабочий полупериод ток идет через диод (типа Д7Ж) и рамку прибора (К₁→R₁→Д→Р→К₂). В нерабочий полупериод ток через рамку прибора не идет, т.к. диод в это время включен в непропускном направлении. При измерении постоянного тока путь тока следующий: К_з R_зR₂PK₂.

При измерении силы постоянного и переменного токов используются шунты. К прибору прилагаются два сменных шунта из ленточного манганина на 3 и на 10 А (рис. 1-1, а, б), которые используются как при измерении постоянного, так и переменного токов (индуктивным сопротивлением шунта в цепи переменного тока можно пренебречь и считать его сопротивления в цепи постоянного и переменного токов одинаковыми). Шунты хранятся в выдвижном ящике, расположенном в нижней части задней стенки прибора. На этой же части стенки прибора помещается головка корректора для установки стрелки прибора на нулевое деление шкалы (устанавливается каждый раз при смене шкалы).

Верхняя часть задней стенки прибора прозрачная. Это сделано для удобства наблюдения учителем за расположением стрелки прибора во время демонстрации опытов.

Р ис.1-1 Рис.1-2

При измерении переменного тока шунт подключается к клеммам К₁ и К₂, при измерении постоянного тока – к клеммам К₂ и К₃ (рис.1-1). Нижние (красные) клеммы прибора – это клеммы гальванометра (включается без шунта). Внутреннее сопротивление гальванометра порядка 385 Ом, цена деления около 510^-5 А, максимально допустимый ток около 0,25 мА.

Итак, демонстрационный амперметр с гальванометром является комбинированным прибором магнитоэлектрической системы с выпрямляющим устройством. Он используется в качестве:

а)  амперметра магнитоэлектрической системы (–, 0-3 А, шунт на 3 А);

б) амперметра магнитоэлектрической системы (–, 0-10 А, шунт на 10 А);

в) амперметра детекторной системы (,1-3 А, шунт на 3 А);

г) амперметра детекторной системы (, 3-10 А, шунт на 10 А);

д) гальванометра (максимальный ток 0,25 мА, внутреннее сопротивление порядка 385 Ом, цена деления около 510^-5 А/дел., чувствительность 210⁴ дел./А).

Демонстрационный вольтметр с гальванометром

Демонстрационный вольтметр с гальванометром (рис.1-3) – это прибор магнитоэлектрической системы с выпрямляющим устройством.

П рибор можно использовать для трех видов измерений: постоянного напряжения с пределами 0-5 В и 0-15 В; переменного напряжения с пределами 2-15 В и 25-250 В; в качестве гальванометра для измерения малых напряжений. В связи с этим к прибору прилагается пять сменных шкал и четыре добавочных сопротивления (–5 B, –15 В; ~15 В; ~250 В). Добавочные сопротивления применяются при измерениях постоянного и переменного напряжений.

Рис. 1-3 Рис. 1-4

В цепях постоянного и переменного токов применяются различные добавочные сопротивления (–15 В; ~15 В). Это объясняется тем, что добавочное сопротивление представляет катушку с большим числом витков, сопротивление которой возрастает в цепи переменного тока (добавляется индуктивное сопротивление R_L=ωL).

Принципиальная схема прибора показана на рисунке 1-4. При измерении постоянного напряжения добавочное сопротивление присоединяется к клемме K₃ и используется клемма К₂; при измерении переменного напряжения добавочное сопротивление присоединяется к клемме К₁ и используется клемма К_2. При этом переменный ток выпрямляется по однополупериодной схеме (рис. 1-4). В рабочий полупериод ток проходит через диод Д₁ и рамку прибора (К₁→R→Д₁→Р→К₂), в нерабочий –– через диод Д₂ мимо рамки (К₂→Д₂→R→К₁). Это необходимо для того, чтобы диод Д₁ не оказался под большим обратным напряжением в нерабочий полупериод, способным вызвать его пробой. При измерении постоянного напряжения (К₃→Р→К₂) диоды Д₁ и Д₂ включены параллельно рамке прибора. Но так как общее сопротивление диодов значительно больше сопротивления рамки, их шунтирующим влиянием на чувствительность прибора можно пренебречь. В вольтметре (как и в амперметре) используются диоды типа Д7Ж. При выходе из строя диодов

(вольтметр перестает измерять переменные напряжения) необходимо отвернуть четыре винта, расположенных снизу прибора, снять нижнюю крышку, проверить исправность диодов и в случае необходимости заменить их новыми.

Нижние (красные) клеммы прибора используются при включении прибора в качестве гальванометра (включается без добавочного сопротив-ления). Внутреннее сопротивление гальванометра примерно 2,3 Ом, цена деления порядка 210^-3 В.

Для отклонения стрелки от нуля до конца шкалы (5 делений) необходимо напряжение не более 10 мВ.

Итак, демонстрационный вольтметр с гальванометром является комбинированным прибором магнитоэлектрической системы с выпрямляющим устройством. Он используется в качестве:

а) вольтметра магнитоэлектрической системы (–, 0-5 В, добавочное сопротивление –5 В);

б) вольтметра магнитоэлектрической системы (–, 0-15 В, добавочное сопротивление –15 B);

в) вольтметра детекторной системы (~, 2-15 В, добавочное сопротивление ~15 В);

г) вольтметра детекторной системы (~, 25-250 В, добавочное сопроти-вление ~ 250 В);

д) гальванометра (максимальное напряжение 1О мВ, внутреннее сопро-тивление 2,3 Ом, цена деления около 2·1О^-3 В/дел., чувствительность 5·10² дел./В).

По своему устройству демонстрационные амперметр и вольтметр одинаковы и отличаются только элементами электрической схемы и на-чертанием шкал. При измерениях в цепях переменного тока в обоих приборах используются неравномерные шкалы. Это является следствием нелинейности характеристики полупроводникового выпрямителя.