- Umerjanje potenciometra
- Uporaba potenciometrov
- Umerjanje voltmetra z uporabo potenciometra
- Umerjanje ampermetra z uporabo potenciometra
- Umerjanje vatmetra z uporabo potenciometra
Vemo, da se napetost, tok in moč merijo v voltih, amperih in za merjenje teh parametrov se uporabljajo vati in voltmeter, ampermeter in vatmeter. Čeprav so ti merilni instrumenti izdelani previdno, lahko kljub temu odčitajo napake na koncu stranke. Ti instrumenti so torej umerjeni, da se napaka čim bolj zmanjša. Tu v tem članku bomo razložili, kako umeriti voltmeter, ampermeter in vatmeter z uporabo potenciometra.
Preden gremo v podrobnosti, se najprej pogovorimo o pomembnem konceptu, uporabljenem v tem članku.
Če imamo vzporedno povezana dva napetostna vira iste vrednosti, kot je prikazano spodaj, potem med njima ne bo toka. To je zato, ker sta potencialni vrednosti obeh virov enaki in nobeden od virov ne more polniti drugega. Torej v tokokrogu galvanometer ne pokaže nobene deformacije.
V procesu kalibracije bomo uporabili isti pojav uravnoteženja dveh napetostnih virov.
Umerjanje potenciometra
Zgornja slika prikazuje diagram vezja za kalibracijo potenciometra.
Na sliki je uporabljena standardna celica z napetostjo 1,50 V, ki ob obremenitvi ne povzroča nihanja napetosti niti v milivoltih. Ta vrsta stabilnega vira je potrebna za kalibracijo potenciometra brez napak.
Prevodna lestvica je natančno skalirana, da se med meritvami ne odčitajo. Prevodna tehtnica ima tudi gladko površino z izsekanimi dimenzijami za enakomerno porazdelitev upora po celotni dolžini.
Reostat je prisoten za prilagajanje toka toka v zanki in tako lahko prilagodimo padec napetosti na enoto dolžine vzdolž prevodne skale. Tu je priključen tudi galvanometer za vizualizacijo napake, ki se zgodi v primeru pretoka toka med standardno celično zanko in prevodno zanko. Tu neznani EMF je po kalibraciji potenciometra povezan z galvanometrom za merjenje.
Delo:
Najprej vklopite napajanje in nastavite reostat, da v glavni zanki kroga teče tok nekaj sto miliamperov. Ker je prevodna lestvica tudi v glavni zanki, skozinjo teče isti tok, ki povzroča padec napetosti. Čeprav se padec napetosti na kovinski lestvici enakomerno porazdeli po celotnem telesu.
Po pojavu padca napetosti vzdolž prevodne lestvice, če vzamemo drsni kontakt in se premaknemo po kovinski lestvici od nič, tok zaradi neravnovesja vezja teče iz sekundarnega vezja v primarni krog. In ko se drsni kontakt bolj oddaljeva od nič, se velikost tega toka zmanjša. To je zato, ker se bo s povečanjem kontaktne površine padec napetosti na skaliranem območju približal napetosti standardne celice. Torej bo na določeni točki padec napetosti na skaliranem območju enak napetosti standardne celice in na tej točki med dvema vezjema ne bo toka.
Zdaj, ko je v sekundarni tokokrog priključen galvanometer, bo na zaslonu prikazal odstopanje zaradi pretoka toka, višji pa bo tok, odstopanje. Na podlagi tega galvanometer ne bo pokazal nobenega odstopanja le, če sta oba vezja uravnotežena in to je stanje, ki ga bomo poskušali doseči za kalibracijo potenciometra.
Za boljše razumevanje si oglejmo spodnje vezje, ki prikazuje stanje ravnotežja.
Če za upornost kovinskega kontakta od dolžine 0 do 100 cm predpostavimo „R“, je padec napetosti na celotnem kovinskem kontaktu dolžine 100 cm V = IR. Ker smo predpostavili uravnoteženo vezje, mora biti ta padec napetosti "V" enak napetosti standardne celice, pri odčitavanju galvanometra pa ne bo nobenega odstopanja.
Zdaj, ko izmerimo točno dolžino, pri kateri galvanometer pokaže ničlo, lahko umerimo skalo potenciometra na podlagi standardne vrednosti napetosti celice.
Torej ima dolžina lestvice 1 cm = 1,5 v / 100 cm = 0,005 V = 5 mV.
Ko poznamo padec napetosti na centimeter v potenciometrski lestvici, neznano napetost priključimo na sekundarni tokokrog in drsimo kontakt, da izmerimo dolžino, pri kateri bomo imeli ničelno odstopanje. Ko poznamo to dolžino lestvice, na kateri poteka ravnotežje, lahko izmerimo vrednost neznanega EMF kot, V = (dolžina kontakta) x (5mV).
Uporaba potenciometrov
Poleg merjenja neznane napetosti lahko potenciometer uporabljamo tudi za merjenje toka in moči, za njihovo merjenje potrebuje le nekaj dodatnih komponent.
Poleg merjenja napetosti, toka in moči se potenciometri uporabljajo predvsem za umerjanje voltmetrov, ampermetrov in vatmetrov. Ker je potenciometer enosmerna naprava, morajo biti instrumenti za kalibracijo enosmerni likalniki ali elektrodinamometri.
Umerjanje voltmetra z uporabo potenciometra
V vezju je najpomembnejša komponenta za postopek kalibracije primerna stabilna napajalna napetost enosmernega toka. To je zato, ker bo vsako nihanje napajalne napetosti povzročilo napako pri kalibraciji voltmetra, kar bo povzročilo popolno neuspeh eksperimenta. Torej se kot vir vzame standardna napetostna celica s stabilno vrednostjo terminala, ki je povezana vzporedno z voltmetrom, ki ga je treba umeriti. Dva lonca za obrezovanje „RV1“ in „RV2“ se uporabljata za nastavitev napetosti, ki naj se pojavi na voltmetru, kot je prikazano na sliki.
Vzporedno z voltmetrom je priključena tudi omarica napetostnega razmerja, ki deli napetost na voltmetru in dobi ustrezno vrednost, primerno za priključitev potenciometra.
Ko je celotna namestitev pripravljena, smo pripravljeni na testiranje natančnosti voltmetra. Torej, za začetek samo zagotovite moč vezja, da dobite odčitek na voltmetru in neznano napetost na izhodu napetostnega polja. Zdaj bomo s kalibriranim potenciometrom izmerili to neznano napetost.
Po odčitavanju potenciometra preverite, ali se odčitek potenciometra ujema z odčitkom voltmetra. Ker potenciometer meri resnično vrednost napetosti, če se odčitki potenciometra ne ujemajo z odčitkom voltmetra, je prikazana negativna ali pozitivna napaka. Za popravek lahko s pomočjo odčitkov voltmetra in potenciometra narišemo umeritveno krivuljo.
Za natančnost meritev je treba čim bolj izmeriti napetosti blizu največjega območja potenciometra.
Umerjanje ampermetra z uporabo potenciometra
Kot smo že omenili, bomo uporabili primerno stabilno enosmerno napajalno napetost, da se izognemo napakam pri kalibraciji, ki med celotnim poskusom ne povzročajo nihanj napetosti. Za nastavitev jakosti toka, ki teče skozi celotno vezje, se uporablja reostat. Poleg tega je serijsko z ampermetrom (ki je v umerjanju) nameščen standardni upor „R“ ustrezne vrednosti z zadostno nosilnostjo toka, da se dobi napetostni parameter, ki se nanaša na tok, ki teče v tokokrogu.
Zdaj, ko je napajanje vklopljeno, skozi celotno vezje teče tok 'I' in s tem odčitkom trenutnega toka bo ustvarjen ampermeter, ki je prisoten v zanki. Prav tako bo prišlo do padca napetosti na standardni upornosti 'R' zaradi tega tokovnega toka.
Zdaj bomo s potenciometrom izmerili napetost na standardnem uporu in nato uporabili zakon ohmov za izračun toka skozi standardni upor.
To je tok I = V / R, kjer je V = napetost na standardnem uporu, izmerjena s potenciometrom, in R = upor standardnega upora.
Ker uporabljamo standardni upor, bo upor natančno znan, napetost na standardnem uporu pa se meri s potenciometrom. Izračunana vrednost bo natančna vrednost toka, ki teče skozi zanko. Nato primerjajte to izračunano vrednost z odčitkom ampermetra, da preverite natančnost ampermetra. Če pride do napak, lahko ampermeter prilagodimo tako, da napake odpravi.
Umerjanje vatmetra z uporabo potenciometra
Kot smo že omenili za natančen postopek umerjanja, bomo kot vira uporabili dva primerna stabilna napajalnika z enosmerno napetostjo. Običajno je nizkonapetostno napajanje povezano zaporedno s trenutno tuljavo vatmetra, zmerna napetost pa na potencialno tuljavo vatmetra. Za nastavitev jakosti toka, ki teče skozi tokovno tuljavo, se uporablja reostat v zgornjem vezju, za nastavitev napetosti na potencialni tuljavi pa trim lonec v spodnjem krogu.
Ne pozabite, da je za nastavitev napetosti zaželen trim lonec, za uravnavanje toka v tokokrogu pa reostat.
V serijo s trenutno tuljavo vatmetra je nameščen tudi standardni upor 'R' ustrezne vrednosti in zadostne nosilnosti toka. In ta standardni upor bo povzročil padec napetosti na njem, ko tok teče v tokokrogu tokovne tuljave.
Po vklopu napajanja dobimo dva neznana odčitka napetosti, eden je na izhodu napetostnega delilnika, drugi pa čez standardni upor 'R'. Če se za merjenje napetosti na standardnem uporu uporablja potenciometer, lahko za izračun toka skozi standardni upor uporabimo zakon ohmov. Ker je trenutna tuljava zaporedno s standardnim uporom, izračunana vrednost predstavlja tudi tok, ki gre skozi trenutno tuljavo. Na podoben način z potenciometrom drugič izmerite napetost na potencialni tuljavi vatmetra.
Zdaj, ko smo s potenciometrom izmerili tok skozi tokovno tuljavo in napetost na potencialni tuljavi, lahko moč izračunamo kot
Moč P = odčitavanje napetosti x trenutna vrednost.
Po izračunu lahko to izračunano vrednost primerjamo z odčitkom vatmetra in preverimo napake. Ko najdete napake, izvedite potrebne prilagoditve vatmetra, da jih prilagodite.
Tako lahko potenciometer uporabite za kalibracijo voltmetra, ampermetra in vatmetra za natančne odčitke.