Підручник Фізика 8 клас - Т.М. Засєкіна - Оріон 2017 рік

Розділ 2 ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА. ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ

§ 44 Розширення меж вимірювання електровимірювальних приладів: шунт і додатковий опір

Ви дізнаєтесь

- Як виміряти значення сили струму та напруги, якщо вони перевищують верхню межу вимірювального приладу

Пригадайте

- Співвідношення сили струму та напруги за послідовного й паралельного з’єднання провідників

Розширення меж вимірювання амперметра. Як ви вже знаєте, силу електричного струму вимірюють за допомогою амперметра (міліамперметра, мікроамперметра), який вмикають в електричне коло послідовно з резистором опором R. Опір амперметра повинен бути в багато разів меншим від опору електричного кола.

Для вимірювання сили струму, що перевищує значення, на яке розрахований прилад, тобто для розширення меж його вимірювання, до амперметра підключають шунт, який на малюнку 183 позначено Rm.

Шунт — це звичайний резистор, який під’єднують до приладу паралельно. Визначимо опір шунта, який необхідно підключити до амперметра у випадку, якщо потрібно виміряти силу струму, що в n разів перевищує силу струму, на яку розрахований прилад, тобто n = .

Опір амперметра позначимо RА. У цьому випадку сила струму, яку вимірюють І, дорівнює сумі струмів, що проходять через шунт і амперметр: І = ІА + Iш. Оскільки ІА менша від вимірюваної І в n разів, то ціна поділки амперметра (якщо шкала приладу рівномірна) зросте також в n разів. Тобто відхиленню стрілки амперметра на одну поділку відповідатиме в n разів більша сила струму.

Мaл. 183. Схема під’єднання шунта

За законом Ома для ділянки кола Rш = . Ураховуючи, що Іш = І - ІА та U = UA = IARА , отримаємо Rш = RA.

Оскільки І = nlА, остання формула набуде вигляду R0 = .

Мал. 184. Схема під’єднання додаткового опору

А струм, який тече через шунт, дорівнюватиме: Іш = ІА = ІА (n - 1).

Розширення меж вимірювання вольтметра. На практиці часто виникає потреба підвищити межу вимірювання вольтметра. Це завдання розв’язується за допомогою підключення до приладу резистора (який називають додатковим опором).

Додатковий опір R під’єднують до вольтметра послідовно (мал. 184), тому сила струму в ньому та на приладі однакова: І = Ід= IV.

Напруга, яку вимірює вольтметр U, дорівнює сумі напруг на вольтметрі UV (UV — максимальна напруга, яку може виміряти вольтметр) та на

додатковому опорі Uд: U = IRV + IRД , звідки Rд = , , де І — максимально допустима сила струму для вольтметра, яка розраховується за

формулою І = .

Якщо позначити збільшення межі вимірювання вольтметра через і підставити значення І та n у формулу додаткового опору, отримаємо:

Тоді напруга на додатковому опорі дорівнює Uд = U - UV = UV (n - 1).

Використовуючи резистори для розширення меж вимірювання вольтметра й амперметра, можна досить легко та економічно вигідно збільшити межу їх вимірювання, що дозволяє використовувати дані прилади в колах, параметри яких перевищують межу вимірювання цих пристроїв.

Підбиваємо підсумки

- На практиці часто виникає потреба розширити межі вимірювання електровимірювальних приладів.

- Для розширення меж вимірювання амперметра до нього підключають паралельно резистор, який називається шунт.

- Додатковий опір під’єднують до вольтметра послідовно, що розширює його межі вимірювання.

Експериментальні й дослідницькі завдання

1. Максимальна напруга, яку може виміряти вольтметр, — 4 В, при цьому через нього тече струм 20 мА. Який додатковий опір слід підключити до вольтметра, щоб за його допомогою виміряти напругу 12 В?

2. Найбільша сила струму, який може текти через шунтований амперметр, дорівнює 2 А, а через приєднаний до нього шунт — 8 А. Визначте опір шунта, якщо опір амперметра 0,2 мОм. Зробіть висновок про співвідношення опору шунта та амперметра.

3. Вольтметр, розрахований на напругу 15 В, виготовлено з гальванометра з опором 2.3 Ом і чутливістю (напругою, яка відповідає відхиленню стрілки на одну поділку) 1,4 ∙ 10-3 В/под. Який додатковий опір використано під час виготовлення вольтметра, якщо шкала гальванометра має 10 поділок?

Я знаю, вмію й розумію

1. У чому полягають особливості ввімкнення амперметра та вольтметра в електричне коло?

2. Що являє собою шунт? Які особливості його приєднання до амперметра?

3. Що являє собою додатковий опір? Які особливості його приєднання до вольтметра?

ПОЯСНІТЬ

1. Чому опір ідеального амперметра повинен дорівнювати нулю, а опір ідеального вольтметра повинен прагнути до нескінченності?

2. Поясніть формули для розрахунку: а) опору шунта та сили струму, який тече через шунт; б) величини додаткового опору та напруги на ньому.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити