Ысқаша теориялық мәліметтер

Активтік кедергіні

Амперметр жә не вольтметр кө мегімен ө лшеу

1.1. Жұ мыстың мақ саты. Ө лшеуіш приборлармен (амперметр жә не

вольтметр), тұ рақ ты токтың электр тізбектеріндегі кедергілерді ө лшеу ә дісімен, ө лшеу қ ателіктерінің негізгі тү рлері жә не оларды азайту ә дістерімен танысу.

ысқ аша теориялық мә ліметтер

Электр тогы деп электр зарядтарының реттелген (бағ ытталғ ан) қ озғ алысы айтылатыны белгілі. Егер токтың кү ші жә не бағ ыты уақ ытқ а байланысты ө згермейтін болса, онда мұ ндай ток тұ рақ ты ток болады. Тұ рақ ты ток бағ ынатын негізгі заң – Ом заң ы. Осы заң ғ а сә йкес, тосын кү штер ә сер етпейтін тізбек бө лігіндегі (тізбектің біртекті бө лігі) ө ткізгіш бойымен ағ атын ток кү ші ө ткізгіштің шеттеріндегі потенциалдар айырмасына (кернеуге) тура, ал оның кедергісіне кері пропорционал болады, яғ ни

. (1)

Электр тізбегіндегі тұ рақ ты токты қ амтамасыз ету ү шін электр қ озғ аушы кү ш ү здіксіз ә сер етуі қ ажет, ө йткені заряд тасымалдаушылар реттелген қ озғ алыс жасағ ан кезде қ айсыбір кедергіге кездеседі. Металл ө ткізгіштердің кедергісін кристалдық тордың тү йіндерінде орналасқ ан атомдармен (иондармен) ө ріс ә серінен реттелген қ озғ алыс жасайтын еркін ө ткізгіштік электрондардың ә серлесуімен (шашырауымен) сапалы тү рде тү сіндіруге болады. Жылулық тербелмелі қ озғ алыс кү йінде тұ рғ ан атомдар (иондар) электрондардың орын ауыстыруына кедергі жасайды, осыдан ток кү ші кемиді.

Ө ткізгіштің кедергісі деп токтың жү руіне ө ткізгіштің қ иындық келтіретін қ асиетін сипаттайтын физикалық шаманы айтады. Кедергі ө ткізгіштің материалына, оның геометриялық пішіні мен мө лшеріне, температурағ а жә не де токтың ө ткізгіш бойына қ алай таралғ андығ ына (конфигурациясына) тә уелді. Ұ зындығ ы , кө лденең қ имасы S біртекті цилиндр тә різді ө ткізгіштің кедергісі былай анық талады: , мұ ндағ ы – меншікті электр кедергі.

СИ жү йесінде кедергі Оммен ө лшенеді. 1 Ом деп ө ткізгіштің екі шетінде потенциалдар айырмасы 1 В болғ ан жағ дайда кү ші 1 А тұ рақ ты ток жү ретін ө ткізгіш кедергісін айтады. Ү лкен кедергілерді ө лшеу ү шін мынадай ө лшем бірліктері қ олданылады: 1кОм=10³ Ом, 1 МОм=10⁶ Ом.

Токты ө лшеу. Ток кү шін ө лшеуге арналғ ан прибор амперметр деп аталады. Ол тізбектің ток кү ші ө лшенетін бө лігіне тізбектеп қ осылады. Амперметрдің ішкі (меншікті) кедергісі мү мкіндігінше аз болуғ а тиіс. Сонда амперметрді тізбекке қ осқ анда тізбектің осы бө лігінің кедергісі іс жү зінде ө згеріссіз қ алады да, прибор тұ тынатын қ уат елеусіз аз болады. Осылай қ осылғ ан амперметрлер токты тікелей бақ алайтын приборлар ретінде қ олданылады, бұ лар ө лшенетін токтың сандық мә ндерін кө рсетеді.

Жұ мыс істеу негізіне қ арай амперметрлер магнитоэлектрлік жә не электромагниттік болып бө лінеді. Магнитоэлектрлік жү йедегі амперметрдің жұ мыс істеуі тұ рақ ты магниттің магнит ө рісімен ө лшенетін ток ө тетін қ озғ алмалы контурдың ә серлесуіне, ал электромагниттік жү йедегі амперметрдің жұ мыс істеуі орамдары арқ ылы ө лшенетін ток ө тетін катушканың магнит ө рісімен қ озғ алмалы ферромагниттік ө зектің ә серлесуіне негізделген.

Тұ рақ ты ток тізбектерінде негізінен магнитоэлектрлік (электромагниттік сирек қ олданылады) жү йедегі амперметрлер қ олданылады. Амперметр ток кү шінің белгілі шектік мә ніне арналады. Оның ө лшеу диапазонын ү лкейту ү шін амперметрге параллель қ осымша кедергі (шунт) қ осылады. Сонда ө лшеу диапазонын есе ү лкейту ү шін кедергісі шунт керек болады.

Гальванометрге (вольтметрге) параллель шунт жалғ ап, бақ ылау шкаласын ө згертіп, оны амперметрге айналдыруғ а болады.

Кернеуді ө лшеу Кернеуді ө лшеуге арналғ ан прибор вольтметр деп аталады. Вольтметр ө лшенетін тізбек бө лігіне параллель қ осылады. Ол да амперметр секілді магнитоэлектр немесе электромагнит жү йесінде болады. Вольтметр тізбекке параллель қ осылатындық тан негізгі тізбек тогын кө п ө згертіп алмас ү шін оның кедергісін ө те ү лкен етіп алады, яғ ни вольтметрден ө тетін ток ө те аз болуы керек. Сондық тан вольтметрдің ө лшеу шегін ө згерту ү шін оғ ан тізбектей қ осымша кедергі жалғ айды: ө лшеу шегін есе ө сіру ү шін қ осымша кедергі керек.

Ү лкен кедергілерді амперметр жә не вольтметр ә дісі бойынша ө лшеу (1 суреттегі схема). Бұ л жағ дайда ө лшенетін кедергі , мұ ндағ ы - ө лшенетін кедергіден ө тетін ток, - кернеу.

1-суреттегі схема ө лшенетін кедергі амперметрдің ішкі кедергісінен ә деқ айда кө п болғ анда қ олданылады. Бұ л жағ дайда амперметрге тү скен кернеу ескерілмейді, берілген кернеу тү гелімен ө лшенетін кедергіге тү седі деп есептелінеді.

Ө лшенетін кедергіге тү сетін кернеудің шын мә ні вольтметрдің кө рсеткен мә нінен, амперметрге тү сетін кернеу мә ніне, яғ ни шамасына кем болады:

, (2)

мұ нда - амперметрдің ішкі кедергісі.

Амперметр енгізетін қ ателікті ескеретін болсақ, онда ө лшенетін кедергінің дә л мә ні мына формуламен анық талады:

, (3)

яғ ни дә лірек анық талғ ан кедергіге тү скен кернеу болады.

Егерде прибордың ө лшеу дә лдігінен ү лкен болса, оны ескеру қ ажет. Мұ нда – кернеудің дә л мә ні деп санаймыз, бірақ та оның ө лшеу қ ателігін тө мендегіше бағ алаймыз.

1- суреттегі схема бойынша салыстырмалы қ ателік немесе кернеу ө сімшесі мына формуламен анық талады:

. (4)

Егерде амперметрдің R_A ішкі кедергісі ө лшенетін R кедергімен шамалас болса, яғ ни аз кедергі жағ дайында, 2-ші суреттегі схема қ олданылады. Бұ л жағ дайда вольтметр кедергіге тікелей қ осылады да, тек қ ана ондағ ы кернеудің тү суін ө лшейді. Бірақ та, ескере кететін жай, вольтметр амперметр сияқ ты, 2 - суреттегі схемада дә л мә нді кө рсетпейді екен. Себебі, вольтметр арқ ылы аз да болса, ток жү реді, сонда ө лшенетін кедергі арқ ылы жү ретін токтың мә ні () болатындық тан, ондағ ы кернеу формуласымен анық талады. Демек, волтьметр енгізетін қ ателікті ескергенде, кедергіні дә л анық тау ү шін, оның мә ні мына формуламен есептелінеді:

, (5)

мұ нда -вольтметр арқ ылы ө тетін ток, -вольтметрдің ішкі кедергісі, – кедергіге тү сетін кернеудің дә л мә ні деп қ арастыруғ а болады.

2-суреттегі схема бойынша салыстырмалы ток ө сімшесі мына формуламен анық талынады:

(6)

Егер бұ л шаманың мә ні вольтметрдің дә лдік класымен анық талатын қ ателік шегінен асып кетсе, онда кедергінің мә нін (5) ө рнекпен анық тау қ ажет.

Кө рсетілген екі схеманың қ айсысы дә лірек ө лшейтіндігі (3) немесе (6) формула бойынша анық талады.