5. Вимірювання струмів і напруг компенсаторами (потенціометрами) постійного та змінного струмів

Для проведення вимірювань з високими вимогами щодо точності і чутливості застосовують компенсатори (потенціометри) постійного струму. Компенсатори постійного струму реалізують метод порівняння з мірою.

Структура компенсатора постійного струму наведена на рисунку 5, де:

E_N – нормальний елемент, ЕРС якого стабільна і відома з високою точністю. Нормальний елемент є мірою ЕРС у складі даного засобу вимірювання;

R_N – зразковий резистор, значення опору якого вибирається залежно від робочого струму компенсатора і температури;

R_X – резистор, значення опору якого відомо з великою точністю і може змінюватися ступенями відповідно до де­сяткової системи числення;

Рис. 5. – Структура компенсатора постійного струму

GB — робоче джерело, призначене для створення робо­чого струму в резисторах R_X, R_N;

R₁ — резистор, за допомогою якого встановлюють не­обхідний робочий струм.

Вимірювання невідомої напруги U_X здійснюється за два етапи. На першому етапі встановлюється значення робочо­го струму за допомогою резистора R₁. Для цього переми­кач SW необхідно поставити в позицію 1. Опір R₁ плавно змінюють доти, поки гальванометр не покаже нуль, тобто ЕРС (Е_N) врівноважується напругою U_N=IR_N. У такому разі виконується рівність Е_N=ІR_N, з якої випливає, що

І=Е_N/R_N. (1.5)

На другому етапі вимірювання перемикач переводять у позицію 2 і вимірювану напругу U_X. зрівноважують напру­гою на резисторі R_X, змінюючи ступенями опір R_X Зрівно­важування здійснюється послідовно, крок за кроком, по­чинаючи від найстаршої декади і закінчуючи наймолод­шою, коли гальванометр покаже нуль. Тоді

U_X=IR_X=E_NR_X/R_N (1.6)

Таким чином, вимірювана напруга визначається через ЕРС нормального елемента Е_N і співвідношення опорів R_X і R_N які також мають велику стабільність і відомі з великою точністю. ЕРС робочого джерела і R₁ мають бути стабільними короткотерміново — тільки впродовж вимірювання.

6. Міри електричних величин

За родом фізичної величини найбільшого поширення в практиці вимірювання знайшли такі міри:

міри електричного опору — вимірювальні котушки опору (однозначні) і магазини опорів (багатозначні);

міри індуктивності та взаємної індуктивності, що називають вимірювальними котушками індуктивності та взаємної індуктивності, випускаються з класами точності від 0,5 до 0,05;

вимірювальні конденсатори як однозначні міри ємності та магазини конденсаторів як багатозначні міри. Зокрема, вимірювальні конденсатори мають клас точності від 0,005 до 1;

нормальні елементи, що служать однозначною мірою ЕРС і напруги. Класи точності нормальних елементів ста­новлять від 0,0002 до 0,02;

стабілізовані джерела живлення знайшли широке за­стосування останнім часом як міри ЕРС та напруги, клас точності яких може досягати значення 0,0001;

вимірювальні генератори — це джерела змінного струму і напруги заданої форми. Частота і напруга вимі­рювальних генераторів регулюються в заданому діапазоні із заданою точністю. За формою сигналу вимірювальні ге­нератори поділяються на генератори сигналів синусоїдних, імпульсних, шумових, сигналів спеціальної форми;

калібратори напруги і струму — це стабілізовані джерела струму і напруги, на виході яких можна отрима­ти низку каліброваних, тобто заздалегідь відомих значень сигналу із заданою точністю.