Kalibracija ampermetra, voltmetra i vatmetra pomoću potenciometra

Znamo da se napon, struja i snaga mjere u voltima, pojačalima, a za mjerenje tih parametara koriste se vati i voltmetar, ampermetar i vatmetar. Iako su ovi mjerni instrumenti proizvedeni pažljivo, na kraju kupca mogu i dalje očitavati pogreške. Dakle, ovi su instrumenti kalibrirani kako bi se pogreška svela na najmanju moguću mjeru. Ovdje ćemo u ovom članku objasniti kako kalibrirati voltmetar, ampermetar i vatmetar pomoću potenciometra.

Prije nego što krenemo u detalje, prvo razgovarajmo o važnom konceptu koji se koristi u ovom članku.

Ako imamo paralelno spojena dva izvora napona iste vrijednosti, kao što je prikazano dolje, tada između njih neće teći struja. To je zato što su potencijalne vrijednosti oba izvora jednake i niti jedan od izvora ne može nabiti naboj na drugi. Dakle, u krugu galvanometar ne pokazuje nikakav otklon.

U procesu kalibracije upotrijebit ćemo isti fenomen uravnoteženja dva izvora napona.

Kalibracija potenciometra

Gornja slika prikazuje shemu spojeva za kalibraciju potenciometra.

Na slici se koristi standardna ćelija s naponom 1,50 V koja ne stvara fluktuacije napona ni u milivoltima pri opterećenju. Ova vrsta stabilnog izvora potrebna je za baždarenje potenciometra bez ikakvih pogrešaka.

Vodljiva ljestvica točno se skalira kako bi se izbjeglo propuštanje očitavanja tijekom mjerenja. Vodljiva ljestvica također ima glatku površinu s izrezanim dimenzijama za jednaku raspodjelu otpora duž cijele duljine.

Reostat je prisutan za podešavanje protoka struje u krugu kruga i na taj način možemo prilagoditi pad napona po jedinici duljine duž vodljive ljestvice. Ovdje je također spojen galvanometar za vizualizaciju defekta koji se događa u slučaju protoka struje između standardne petlje ćelije i vodljive petlje ljestvice. Ovdje je nepoznati EMF spojen na galvanometar radi mjerenja nakon kalibracije potenciometra.

Radno:

Prvo UKLJUČITE napajanje i prilagodite reostat tako da struja od nekoliko stotina miliampera teče u glavnoj petlji kruga. Budući da je vodljiva ljestvica također u glavnoj petlji, ista struja prolazi kroz nju stvarajući pad napona. Iako se pad napona pojavljuje na metalnoj ljestvici, ravnomjerno će se rasporediti po cijelom tijelu.

Nakon pojave pada napona na vodljivoj ljestvici, ako uzmemo klizni kontakt i pomaknemo se duž metalne ljestvice od nule, tada struja teče iz sekundarnog kruga u primarni krug zbog neravnoteže kruga. A kako se klizni kontakt odmiče dalje od nule, veličina ovog strujnog protoka opada. To je zato što će se, s povećanjem kontaktne površine, pad napona na skaliranom području približiti naponu standardne ćelije. Dakle, u određenoj točki pad napona na skaliranom području bit će jednak naponu standardne ćelije i u tom trenutku između dva kruga neće teći struja.

Sada kada je galvanometar spojen u sekundarni krug, on će na svom zaslonu pokazivati ​​odstupanje zbog protoka struje, a veće će odstupanje biti veće. Na temelju toga, galvanometar neće pokazivati ​​odstupanja samo kad su oba kruga uravnotežena i to je stanje koje ćemo pokušati postići za kalibraciju potenciometra.

Za bolje razumijevanje, pogledajmo dolje prikazan krug koji prikazuje stanje ravnoteže.

Ako otpor metalnog kontakta od duljine 0 do 100 cm pretpostavimo kao 'R', tada je pad napona na cijelom metalnom kontaktu duljine 100 cm V = IR. Budući da smo pretpostavili uravnoteženi krug, ovaj pad napona 'V' mora biti jednak naponu standardne ćelije i bit će nulto odstupanje u očitanju galvanometra.

Sada mjereći točnu duljinu na kojoj galvanometar pokazuje nulu, možemo kalibrirati skalu potenciometra na temelju standardne vrijednosti napona ćelije.

Dakle, 1cm duljina ljestvice drži = 1,5v / 100cm = 0,005V = 5mV.

Nakon poznavanja pada napona po centimetru u skali potenciometra, spojite nepoznati napon na sekundarni krug i pomaknite kontakt da izmjerite duljinu na kojoj ćemo imati nula odstupanja. Nakon poznavanja ove duljine skale na kojoj se odvija ravnoteža, možemo izmjeriti vrijednost nepoznatog EMF kao, V = (duljina kontakta) x (5mV).

Primjena potenciometara

Uz mjerenje nepoznatog napona, potenciometar se može koristiti i za mjerenje struje i snage, treba mu samo nekoliko dodatnih komponenata za njihovo mjerenje.

Osim mjerenja napona, struje i snage, potenciometri se uglavnom koriste za kalibraciju voltmetara, ampermetara i vatmetara. Također, budući da je potenciometar istosmjerni uređaj, instrumenti koji se kalibriraju moraju biti istosmjernog željeza ili elektrodinamometra.

Kalibracija voltmetra pomoću potenciometra

U krugu je najvažnija komponenta za postupak kalibracije prikladna stabilna opskrba istosmjernim naponom. To je zato što će svaka fluktuacija napona napajanja uzrokovati pogrešku u kalibraciji voltmetra, što će dovesti do cijelog neuspjeha eksperimenta. Dakle, standardna naponska ćelija sa stabilnom vrijednošću priključka uzima se kao izvor i spaja paralelno s voltmetrom koji treba kalibrirati. Dvije posude za obrezivanje 'RV1' i 'RV2' koriste se za podešavanje napona koji će se pojaviti na voltmetru, kao što je prikazano na slici.

Kutija za omjer napona također je paralelno povezana s voltmetrom kako bi se napon na voltmetru podijelio i dobila odgovarajuća vrijednost prikladna za povezivanje potenciometra.

S postavljenim cjelokupnim postavljanjem, spremni smo za ispitivanje točnosti voltmetra. Dakle, za početak, samo osigurajte strujni krug kako biste dobili očitanje na voltmetru i nepoznati napon na izlazu kutije omjera napona. Sada ćemo upotrijebiti kalibrirani potenciometar za mjerenje ovog nepoznatog napona.

Nakon očitanja potenciometra, provjerite poklapa li se očitanje potenciometra s očitanjem voltmetra. Budući da potenciometar mjeri stvarnu vrijednost napona, ako se očitanje potenciometra ne podudara s očitanjem voltmetra, tada se prikazuje negativna ili pozitivna pogreška. A za korekciju se može nacrtati kalibracijska krivulja uz pomoć očitanja voltmetra i potenciometra.

Također, za točnost mjerenja, potrebno je izmjeriti napone u blizini maksimalnog raspona potenciometra što je više moguće.

Kalibracija ampermetra pomoću potenciometra

Kao što je gore spomenuto, koristit ćemo prikladan stabilni istosmjerni napon kako bismo izbjegli pogreške u kalibraciji koje ne stvaraju fluktuacije napona tijekom cijelog eksperimenta. Za podešavanje veličine struje koja prolazi kroz cijeli krug koristi se reostat. Također, standardni otpor 'R' prikladne vrijednosti s dovoljnom nosivošću struje postavlja se u seriju s ampermetrom (koji je u kalibraciji) za dobivanje naponskog parametra koji se odnosi na struju koja teče u krugu.

Sada nakon što je napajanje UKLJUČENO, struja 'I' prolazi kroz cijeli krug i s tim će očitanjem struje generirati ampermetar prisutan u petlji. Također, doći će do pada napona na standardnom otporu 'R' zbog ovog protoka struje.

Sada ćemo upotrijebiti potenciometar za mjerenje napona na standardnom otporu, a zatim ćemo pomoću zakona ohma izračunati struju kroz standardni otpor.

To je struja I = V / R gdje je V = napon na standardnom otporu mjeren potenciometrom, a R = otpor standardnog otpora.

Budući da koristimo standardni otpor, otpor će biti točno poznat, a napon na standardnom otporu mjeri se potenciometrom. Izračunata vrijednost bit će točna vrijednost struje koja prolazi kroz petlju. Zatim usporedite ovu izračunatu vrijednost s očitanjem ampermetra kako biste provjerili točnost ampermetra. Ako postoje bilo kakve pogreške, možemo izvršiti potrebne prilagodbe ampermetra radi ispravljanja pogrešaka.

Kalibracija vatmetra pomoću potenciometra

Kao što je gore spomenuto za precizan postupak kalibracije, za izvore ćemo koristiti dva prikladna stabilna napajanja istosmjernim naponom. Obično se opskrba niskog napona spaja serijski s trenutnom zavojnicom vatmetra, a umjereni napon napajanja povezuje se s potencijalnom zavojnicom vatmetra. Za podešavanje veličine struje koja prolazi kroz zavojnicu struje koristi se reostat u gornjem krugu, a donji krug za podešavanje napona na potencijalnoj zavojnici.

Ne zaboravite da je za podešavanje napona poželjan trim lonac, a za podešavanje struje u krugu reostat.

Također, standardni otpor 'R' prikladne vrijednosti i dovoljne nosivosti struje postavlja se u seriju s trenutnom zavojnicom vatmetra. I ovaj standardni otpor generirat će pad napona na njemu kad struja struji u krugu zavojnice struje.

Nakon uključivanja napajanja dobit ćemo dva nepoznata očitanja napona, jedno je na izlazu razdjelnika napona, a drugo preko standardnog otpora 'R'. Sada, ako se potenciometar koristi za mjerenje napona na standardnom otporu, tada možemo koristiti zakon oma za izračunavanje struje kroz standardni otpor. Budući da je trenutna zavojnica u seriji sa standardnim otporom, izračunata vrijednost također predstavlja struju koja prolazi kroz trenutnu zavojnicu. Na sličan način upotrijebite potenciometar drugi put za mjerenje napona na potencijalnoj zavojnici vatmetra.

Sada kada smo izmjerili struju kroz trenutnu zavojnicu i napon na potencijalnoj zavojnici pomoću potenciometra, možemo izračunati snagu kao

Snaga P = Očitavanje napona x Trenutna vrijednost.

Nakon izračunavanja možemo usporediti ovu izračunatu vrijednost s očitanjem vatmetra kako bismo provjerili ima li pogrešaka. Nakon što se pogreške pronađu, napravite potrebne prilagodbe vatmetra kako biste prilagodili pogreške.

Na ovaj se način potenciometar može koristiti za kalibraciju voltmetra, ampermetra i vatmetra kako bi se dobila točna očitanja.