» » Измерение сопротивлений

Измерение сопротивлений

С. Рексин


Радиолюбителю-конструктору, если он желает вполне самостоятельно поставить детекторный или ламповый приемник, полезно познакомиться с тем, как производятся измерения тех или иных электрических величин, встречающихся в выполняемой схеме.

Целью всякого измерения является сравнение какой-либо неизвестной величины с определенной условной величиной, принятой за единицу.

В международной практике принята так называемая метрическая система мер, в которой основной единицей длины является метр, а единицей веса — килограмм.

Все физические величины, в том числе и электрические, измеряются нами в определенных единицах, согласованных с принятыми основными величинами метрической системы.

Мы уже познакомились с некоторыми электрическими единицами (см. журн. № 6) измерений, так например, мы знаем, что сила тока измеряется в амперах, напряжение в вольтах и сопротивление в омах или мегомах (для очень больших сопротивлений).

Для тех или иных измерений, прежде всего, требуются измерительные приборы, показания которых дают нам измеряемую величину.

Приборами мы пользуемся для непосредственного определения измеряемой величины, например, включив в цепь тока амперметр, мы по его показанию можем судить о силе тока в амперах, протекающего в этой цепи; вольтметр, приключенный к зажимам источника тока, либо к тем точкам цепи, между которыми желательно измерить напряжение — показывает последнее в вольтах. Для измерения сопротивления можно воспользоваться прибором, называемым омметром (тот же вольтметр, но градуированный в омах), который показывает величину измеряемого сопротивления в омах.

Способы измерений с помощью указанных измерительных приборов, дают возможность непосредственно определить искомую величину, по показанию стрелки на шкале прибора.

Эти способы применяются преимущественно для измерения силы тока и напряжения.

Сопротивление же, обычно, измеряется несколько иными методами, к описанию которых мы сейчас перейдем.

Измерение сопротивлений
Рассмотрим наиболее употребляемые способы измерения сопротивлений. На практике довольно часто пользуются способом, основанным на применении известного уже нам закона Ома.

Способ это заключается в следующем: измеряемое сопротивление, хотя бы изготовленный реостат, включают в цепь постоянного тока, пользуясь в качестве источника тока, например, аккумуляторной батареей.

Измерение сопротивлений

Черт. 1.


В эту же цепь последовательно с измеряемым сопротивлением помещают амперметр, а к зажимам измеряемого сопротивления приключают параллельно вольтметр (черт. 1). Заметив показания приборов, мы, пользуясь законом Ома, зная две величины, можем найти третью, а именно искомое, сопротивление.

Как известно, для этого случая формула закона Ома имеет следующий вид:
Измерение сопротивлений


Положим, что сила протекающего по цепи тока, показанная амперметром равна 0,5 ампер, напряжение отсчитанное по шкале прибора равно 3 вольтам, тогда измеренное сопротивление реостата окажется равным:
Измерение сопротивлений


Реостат с таким сопротивлением обычно применяется в цепи тока накала ламп.

Приведенный способ измерения сопротивления при помощи вольтметра и амперметра является наиболее простым и удобным. Способ этот носит название способа вольтметра и амперметра.

Однако, его не всегда удается применять радиолюбителю, т. к. для этого способа требуется непременное наличие двух измерительных приборов, которых радиолюбитель обычно не имеет. В дальнейшем мы дадим радиолюбителю ряд самодельных конструкций измерительных приборов (так как, вообще говоря, эти приборы необходимы любителю—экспериментатору), а пока опишем способ измерения сопротивлений, в котором можно будет вольтметр и амперметр заменить, всегда имеющимся под руками, высокоомным телефоном.

Проволочные мостики
Очень простая и интересная идея вложена в основу этого способа. Если мы составим цепь по схеме черт. 2 из четырех сопротивлений, из которых одно нам неизвестно, то мы, пользуясь каким-либо указателем тока, можем определить неизвестное сопротивление, исходя из следующих соображений. В нашей схеме ток от батареи разветвляется по двум путям, а именно, от точки А к точке С он проходит по одному пути через сопротивления r1 и r2, а на другом — через r3 и r4. Между точками С и Д при прохождении тока может возникнуть разность потенциалов (напряжение) и тогда через приключенный между этими точками гальванометр пройдет ток в том или ином направлении в зависимости от того, в какой из этих точек потенциал будет выше, и стрелка гальванометра это укажет, отклонившись соответственно в ту или иную сторону. Замечено, что при подборе сопротивлений, ток через гальванометр не проходит (между точками С и Д не возникает напряжения) и стрелка гальванометра остается стоять на нуле.

Измерение сопротивлений

Черт. 2.


В этом случае между включенными в цепь сопротивлениями будет существовать определенное соотношение, которое выражается следующей пропорцией:
Измерение сопротивлений


или для определения величины r1 можем написать это выражение в следующем виде:
Измерение сопротивлений


Отсюда ясно, что зная r2 и отношение r3/r4, называемое балансом мостика, мы можем определить r1.

Измерение сопротивлений

Черт. 3.


Практически схема такого мостика приводится на чертеже (3), где роль сопротивлений r3 и r4 выполняет проволока однородного сечения из какого-либо материала с большим удельным сопротивлением (например, никкелиновая диам. 0,3—0,5 мм, длиной 500—1000 мм); по этой проволоке скользит ползунок, позволяющий разделить проволоку на две части, имеющие сопротивления r3 и r4.

Зная длину проволоки, мы, замечая положение ползунка, можем отсчитывать длины плеч полученного таким образом мостика. Эти длины будут, как известно, прямо пропорциональны сопротивлениям r3 и r4 и, следовательно, баланс мостика, т.-е. отношение r3 / r4 мы можем заменить отношением соответствующих длин l3 / l4, которые мы можем отсчитать, хотя бы в миллиметрах, по приложенной к проволоке масштабной линейке.

Таким образом, нам необходимо лишь иметь одно известное сопротивление r2 (заранее измеренное) и тогда искомое сопротивление будет найдено по следующему выражению:
Измерение сопротивлений


В описанном мостике мы пользовались в качестве указателя тока гальванометром и постоянным током от аккумуляторной батареи. Такой мостик носит название мостика Уитстона.

К недостаткам его следует отнести необходимость гальванометра, прибора довольно дорогого.

Однако, можно избежать этого неудобства, воспользовавшись вместо гальванометра телефоном в качестве указателя тока.

В этом случае приходится пользоваться пищиком (зуммером), включенным в цепь батареи, для того, чтобы можно было слуховым способом обнаруживать отсутствие проходящего через телефон тока.

Измерение сопротивлений

Черт. 4.


Такого рода мостик изображен на рис. 4 и носит название мостика Кольрауша. Измерение сопротивлений посредством мостика Кольрауша производится следующим образом. На место сопротивления r1 помещают измеряемое сопротивление; сопротивление r2 должно быть заранее известно, и не должно значительно отличаться от измеренного, имея приблизительно тот же порядок величины.

Сопротивление r2 должно быть к тому же без'индукционным, т.-е., если это сопротивление сделано в виде катушки, то последняя должна быть намотана бифилярно.

Бифилярная обмотка наматывается из проволоки, сложенной вдвое, как показано на черт. 5.

Измерение сопротивлений

Черт. 5.


Воспользовавшись табличкой удельных сопротивлений, приведенной в нашем журнале № 2 за этот год на стр. 15, радиолюбитель может заготовить "эталоны" (известные сопротивления), измерив длину проволоки из того или иного материала.

Проволочный баланс мостика из сопротивлений r3 и r4 остается таким же, как и в предыдущем случае. Передвигая ползунок по проволоке, добиваются значительного ослабления звука пищика в телефоне. Когда найдено такое положение ползунка, при котором звук в телефоне наиболее слабый, считают, что мостик уравновешен и вычисляют измеренное сопротивление по вышеприведенному выражению т.е.
Измерение сопротивлений

где l3 и l4 плечи мостика в мм. при найденном положении ползунка.

Конструктивное выполнение мостика, кстати сказать, весьма несложное, будет дано нами впоследствии при описании самодельных измерительных приборов.

Совещание

Имя:*
E-Mail:
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Вопрос:
Составьте правильно слово из букв: с т р о и т е л ь с т в о р а д и о
Ответ:*