Закон Ома для полной цепи

- закон Ома для полной цепи, где I – ток в цепи, А; Е -э.д.с источника, В; внутреннее сопротивление источника, Ом; - внешнее сопротивление всей цепи, Ом.

U_вн= I×r_вн - следовательно, внутреннее напряжение увеличивается при увеличении тока в цепи.

Дано: Е=100В; r_вн = 1Ом; R=9Oм.

=10A

U_вн= I×r_вн=10×1=10В;

U=I×R=10×9=90В;

E= U_вн+U=90+10=100В

Добавим ещё сопротивление 9Ом.

Тогда

U_вн= I×r_вн=18,2×1=18,2В;

U=I×R=18,2×4,5=81,8В;

Таким образом, при увеличении сопротивления увеличивается, увеличивается, а на участке цепи уменьшается.

Первый закон Кирхгофа

Алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи всегда равна нулю . Если направление входящих токов считать положительным, а выходящих – отрицательным, то сумма входящих в узел токов равна сумме выходящих .

Второй закон Кирхгофа

В любом замкнутом электрическом контуре алгебраическая сумма э.д.с. равна алгебраической сумме падений напряжений в сопротивлениях, включённых последовательно в эту цепь .

Падением напряжения на участке электрической цепи называется разность потенциалов между началом и концом этого участка .

Напряжение, приложенное к последовательной цепи, состоящей из нескольких элементов, равно сумме падений напряжений на этих элементах:

Электроизмерительные приборы.

Разность между показанием прибора X и истинным значением измеряемой величины X₀ называется абсолютной погрешностью измерительного прибора:

Относительная погрешность измерения определяется обычно в процентах к истинному значению X₀, % 100%

Приведенная погрешность определяет качество прибора:

100% Х_N- верхний предел диапазона измерения прибора.

Приведенная погрешность определяет класс точности прибора. Класс точности определяет предельно допустимую погрешность показаний измерительных приборов и трансформаторов. Класс точности обозначается с помощью десятичных дробей 0,05; 0,1; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; и 4,0. Точность того или иного прибора снижается по мере увеличения цифры, обозначающей класс точности. Если измерительный прибор обладает, например, классом точности 0,5, то это означает, что при измерении соответствующего параметра значение абсолютной погрешности не превысит ±0,5%.

Приборы магнитоэлектрической системы.

Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы основан на взаимодействии рамки с током с магнитным полем постоянного магнита. Полюсные наконечники служат для создания однородного магнитного поля, в котором может поворачиваться лёгкий стальной цилиндр вместе с лёгкой алюминиевой рамкой, которая содержит обмотку. Измеряемый ток проходит в рамку через спиральные пружины, которые одновременно служат для создания противодействующего момента. При протекании тока через рамку возникают силы, создающие вращательный момент, который по мере её поворота уравновешивается механическим противодействующим моментом, создаваемым пружинами. Магнитно электрический механизм можно использовать для изготовления вольтметра и амперметра. Магнитоэлектрические приборы пригодны только в цепях постоянного тока. В цепях переменного тока применяют только через выпрямители.

Приборы электромагнитной системы.

Принцип действия основан на взаимодействии магнитного поля катушки, создаваемого измеряемым током, со стальным сердечником, помещенным в это поле. Магнитное поле катушки намагничивает сердечник и втягивает его внутрь, поворачивая тем самым ось со стрелкой прибора. Спиральная пружина возвращает стрелку обратно. Приборы пригодны для измерений в цепях переменного и постоянного тока. Они применяются и как амперметры, и как вольтметры. В последнем случае обмотка выполняется большим числом витков тонкой медной проволокой.

Приборы электродинамической и ферродинамической систем

Принцип действия приборов основан на механическом взаимодействии двух катушек с током. Неподвижная катушка 1 состоит из двух секций (для создания однородного поля) и навивается обычно толстой проволокой. Внутри неподвижной катушки помещается лёгкая подвижная катушка 2, жёстко скрепленная с осью и стрелкой. Подвижная катушка включается в измеряемую цепь через спиральные пружины, создающие противодействующий момент. Прибор также содержит воздушный успокоитель. При прохождении тока по катушкам создаются два магнитных поля. Они стремятся повернуть подвижную катушку в положение, в котором энергия всего механизма была бы минимальной. Электродинамические приборы используются как вольтметры, как амперметры и главным образом как ваттметры.

Вольтметры

Включаются параллельно тому участку цепи, где необходимо измерить напряжение. Обмотка вольтметра изготавливается из большого числа витков тонкой проволоки. Чем больше сопротивление, тем точнее вольтметр. Для расширения пределов вольтметра последовательно включают добавочное сопротивление.

R_доб=R_пр (n-1)

R_доб- сопротивление добавочного резистора

R_пр-сопротивление рамки прибора

Вольтметром на 25В нужно измерить напряжение 150В. Определить величину добавочного сопротивления, если внутреннее сопротивление вольтметра 1000Ом.

R_доб= 1000 (6-1)= 5000Ом.

n=150/25= 6.

Амперметр

Включают последовательно в цепь, где производится определение величины тока. Обмотку делают из небольшого числа витков толстой проволоки. Чтобы расширить пределы измерения амперметра, применяют шунты. Шунты представляют собой манганиновые пластины или стержни, впаянные в медные или латунные наконечники. Шунт включается в цепь последовательно. Параллельно ему включается амперметр.

R_пр-сопротивление обмотки амперметра

n - число, показывающее во сколько раз нужно увеличить предел измерения.

Амперметр на 5А с R_пр 0,006 Ом, определить R_Ш для измерения тока 20А.

Для измерения мощности используется в основном однофазный ваттметр. Он содержит две обмотки – токовую, которая включается последовательно с объектом измерения (как амперметр), и обмотка напряжения, включаемую параллельно (как вольтметр).

Есть 4 способа измерения активной мощности:

1. Способ одного ваттметра используют для измерения мощности при симметричной нагрузке, соединенной звездой с доступной нулевой точкой. При этом токовая цепь ваттметра включается последовательно с одной из фаз нагрузки, а цепь напряжения прибора – на напряжение этой же фазы. В этом случае общая мощность трехфазной системы равна утроенному показанию ваттметра.

2. Способ одного ваттметра с созданием искусственной нулевой точки применяют тогда, когда нагрузка симметрична, а нулевая точка нагрузки недоступна или вообще отсутствует, например, при соединении треугольником. Токовая обмотка ваттметра включается последовательно в одну из фаз нагрузки, а нулевую точку создают путем включения двух одинаковых добавочных сопротивлений R_д между двумя другими фазами. Величина добавочных сопротивлений должна быть равна сопротивлению обмотки напряжения ваттметра. Тогда искусственная нулевая точка является нулевой точкой звезды, состоящей из сопротивления обмотки напряжения ваттметра и двух добавочных сопротивлений. В этом случае общая мощность трехфазной системы равна утроенному показанию ваттметра.

3. Способ трех ваттметров применяют для измерения мощности при неравномерной нагрузке, соединенной звездой. В каждый из линейных проводов включается токовая цепь одного из ваттметров, а их цепи напряжения включаются между соответствующим линейным проводом и нулевым проводом системы. При таком соединении каждый из ваттметров измеряет мощность одной фазы системы. Активная мощность всей трехфазной системы равна сумме показаний трех ваттметров.

4. Способ двух ваттметров. Он применяется при симметричной и несимметричной нагрузках и при любом типе соединения. Нулевой провод может быть, а может и отсутствовать – он просто не используется. Токовые обмотки ваттметров включают в какие-нибудь две фазы, а обмотки напряжения между третьей (незанятой) фазой и той фазой, в которую включена токовая обмотка данного ваттметра. В этом случае общая мощность трехфазной системы равна алгебраической сумме показаний двух ваттметров.

Мостовой метод измерения сопротивления

Мост для измерения сопротивления состоит из трёх плеч с регулируемыми сопротивлениями R1, R2, R3 которые вместе с четвёртым измеряемым Rx образуют замкнутый контур. В диагональ моста ВГ включён источник питания, а в точках А.Б. – гальванометр. Регулировкой R1, R2, R3 добиваются нулевого отклонения стрелки прибора, при этом I1R1=I2Rx; I1R2=I2R3. Откуда