2.9.  Способы подключения электроизмерительных приборов (амперметр, вольтметр) к участку цепи

в зависимости от его сопротивления

Для измерения активных сопротивлений с помощью амперметра и вольтметра можно воспользоваться одной из схем (рис. 2.11 а, 2.11 б).

В обоих случаях сопротивление рассчитывается по формуле:         (2.15)                                                                                               

Если бы измерительные приборы были идеальными (внутреннее сопротивление амперметра равно нулю, вольтметра - бесконечности), то они не вносили бы искажений в электрическую цепь и полученное в результате расчета значение сопротивления было бы верным. Наличие же конечных сопротивлений у измерительных приборов приводит в обеих схемах к погрешности измерений.

Значение сопротивления R, измеренного по схеме 2.11а, будет меньше его действительного значения, поскольку амперметр измеряет сумму токов, проходящих через вольтметр и через резистор:

U_V=U_R­,   I_A=I_R+I_V

С учетом внутреннего сопротивления вольтметра значение сопротивления будет равно:              (2.16)

Из схемы и формулы (2.16) видно, что чем больше внутреннее сопротивление вольтметра по сравнению с сопротивлением резистора, тем меньший ток проходит через вольтметр и тем меньше погрешность измерений.

Значение сопротивления R, измеренного по схеме 2.11б, будет больше его действительного значения, так как вольтметр измеряет сумму напряжений на амперметре и резисторе:

U_V=U_R+U_A­,          I_A=I_R

С учетом внутреннего сопротивления амперметра значение сопротивления будет равно:

          (2.17)

 Погрешность измерений в этом случае будет тем меньше, чем меньше сопротивление амперметра по сравнению с измеряемым сопротивлением.

Таким образом, схемой 2.11а следует пользоваться для измерения малых сопротивлений, а схемой 2.11б - для измерения больших сопротивлений. Для более точных расчетов сопротивления  участка  цепи необходимо учитывать

внутренние сопротивления измерительных приборов и вместо формулы (2.15) использовать формулы (2.16) и (2.17) в зависимости от выбранной схемы.

На рисунке 2.12 приведены графики вольт-амперной характеристики резистора сопротивлением 50 кОм. График 1 построен по показаниям амперметра и вольтметра. Приборы были собраны по схеме рисунка 2.11а, в качестве амперметра и вольтметра использованы авометры АВО-63. По графику 1 хорошо видно как влияет переключение пределов измерения вольтметра (2В, 10В, 50В) на режим работы электрической цепи. На графике 2 показана ВАХ резистора, снятая по точкам по той же схеме, где в качестве амперметра используется АВО-63, а в качестве вольтметра – прибор Щ4313. График 3 представляет собой совпадающие графики, построенные по экспериментальным данным графиков 1 и 2 с учетом внутреннего сопротивления измерительных приборов.

В паспортах измерительных приборов не всегда указываются точные значения внутренних сопротивлений. Так, например, для прибора Щ4313 указано, падение напряжения на зажимах прибора при измерении постоянного тока не превышает 600 мВ. Нами экспериментально определено, что при измерении постоянного тока падение напряжения на зажимах прибора Щ4313  равно 199,9 мВ при максимальном показании (без перегрузки) на любом из пределов измерения тока. Значения внутреннего сопротивления амперметра прибора Щ4313 на разных пределах измерения приведены на странице 34.