ทำไมคุณต้องปรับความต้านทานเป็นศูนย์เมื่อโอห์มมิเตอร์เปลี่ยนเกียร์

ทำไมคุณต้องปรับความต้านทานเป็นศูนย์เมื่อโอห์มมิเตอร์เปลี่ยนเกียร์

1. หลักการ

ต่อชุดแบตเตอรี่ แอมมิเตอร์ และรีโอสแตตเข้าด้วยกันเพื่อสร้างวงจรภายในของโอห์มมิเตอร์

1) สถานะการวัด

เชื่อมต่อความต้านทานที่จะวัดระหว่างสายวัดทดสอบทั้งสองของโอห์มมิเตอร์ จากนั้นให้ชุดแบตเตอรี่ แอมมิเตอร์ รีโอสแตต และความต้านทานที่จะวัดเป็นวงจรปิด กระแสในวงจรจะเปลี่ยนตามการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานที่จะวัด และค่าสเกลปัจจุบันของแอมมิเตอร์เปลี่ยนเป็นค่าสเกลของความต้านทานภายนอกสามารถอ่านได้โดยตรงจากโอห์มมิเตอร์เพื่อวัดค่าความต้านทานของความต้านทาน

Rx=εI-(r บวก Rg บวก R)

ตัวอย่าง แอมมิเตอร์ที่มีความไวซึ่งมีกระแสไบอัสเต็ม IG=100μA และความต้านทานภายในเป็น Rg=100(Ω) ชุดแบตเตอรี่ที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้า ε=1.5V, ความต้านทานภายใน r=0.1(Ω) และรีโอสแตตที่มีความต้านทานรวม R=I8KΩ ต่ออนุกรมกันและปรับรีโอสแตตเป็น R=14.9 (KΩ) นั่นคือประกอบเป็นโอห์มมิเตอร์ ค่าความต้านทานที่จะวัดตามแต่ละค่าปัจจุบันคำนวณจากสูตรด้านบนดังแสดงในตาราง:

ทำเครื่องหมายค่าความต้านทานที่สอดคล้องกันที่จะวัดในแต่ละสเกลปัจจุบันบนหน้าปัด จากนั้นอ่านค่าความต้านทานที่จะวัดโดยตรง

2) สถานะการปรับเป็นศูนย์

①การปรับศูนย์ทางกล

เมื่อสายวัดทดสอบทั้งสองแยกจากกัน นั่นคือเมื่อความต้านทานที่จะวัดมีค่าเป็นอนันต์ ความเข้มของกระแสไฟฟ้า ณ เวลานี้จะเป็นศูนย์ตามกฎของโอห์ม นั่นคือ เมื่อสายวัดทดสอบทั้งสองแยกออกจากกัน สถานะที่ระบุโดยตัวชี้มิเตอร์ควรเป็นกระแสศูนย์และโอห์มไม่สิ้นสุด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเหตุผลหลายประการ เมื่อแยกสายวัดทดสอบทั้งสองออกจากกัน บางครั้งตัวชี้ของแอมมิเตอร์ไม่ชี้ไปที่สเกลกระแสเป็นศูนย์ ซึ่งจำเป็นต้องปรับค่าศูนย์เชิงกล หมุนสกรูปรับศูนย์เชิงกลด้วยไขควงเพื่อขับเคลื่อนตัวชี้ให้หมุน เพื่อให้ตัวชี้ชี้ไปที่สเกลโอห์มไม่สิ้นสุด

② การปรับโอห์มเป็นศูนย์

เมื่อสายวัดทดสอบทั้งสองเกิดการลัดวงจร ตามกฎของโอห์ม แอมมิเตอร์สามารถไบอัสเต็มที่ได้โดยการปรับรีโอสแตตแบบเลื่อน นั่นคือ ตัวชี้ชี้ไปที่สเกลกระแสไบแอสเต็มของแอมมิเตอร์ ซึ่งก็คือศูนย์ โอห์มสเกล. นั่นคือ เมื่อสายวัดทดสอบทั้งสองเกิดการลัดวงจร สถานะที่ระบุโดยตัวชี้ของแอมมิเตอร์ควรเป็นกระแสไบอัสเต็มและความต้านทานเป็นศูนย์โอห์ม มิฉะนั้น ให้ปรับรีโอสแตตเพื่อให้ตัวชี้ของแอมมิเตอร์ชี้ไปที่สเกลกระแสไบอัสเต็ม นั่นคือ สเกลศูนย์โอห์ม และการปรับค่าศูนย์โอห์มจะเสร็จสมบูรณ์

2. ความต้านทานภายใน

1) ค่าออกแบบ

ลัดวงจรสายวัดทดสอบทั้งสองของโอห์มมิเตอร์ นั่นคือ โอห์มมิเตอร์อยู่ในสถานะปรับศูนย์ ตามกฎของโอห์ม ความต้านทานภายในของโอห์มมิเตอร์จะเท่ากับอัตราส่วนของแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟในโอห์มมิเตอร์ต่อกระแสไบแอสเต็มของแอมมิเตอร์ในโอห์มมิเตอร์ RΩ=ε /IG ดังนั้นหลังจากเลือกแอมมิเตอร์ที่ละเอียดอ่อนและแบตเตอรี่ที่ใช้ในการประกอบโอห์มมิเตอร์แล้ว ความต้านทานภายในของโอห์มมิเตอร์ที่ประกอบจะถูกกำหนด

2) มูลค่าที่แท้จริง

ความต้านทานภายในที่แท้จริงของโอห์มมิเตอร์ประกอบด้วยความต้านทานภายในของแหล่งจ่ายไฟ ความต้านทานภายในของแอมมิเตอร์และความต้านทานของรีโอสแตทที่ปรับค่าเป็นศูนย์เป็นอนุกรม และค่าความต้านทานรวมควรเท่ากับค่าการออกแบบ RΩ=r บวก RG บวก R เราควรเลือกความต้านทานรวมของรีโอสแตตแบบเลื่อนอย่างสมเหตุสมผลเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของค่าการออกแบบของความต้านทานภายในของโอห์มมิเตอร์

3) ค่ามาตราส่วน

เมื่อค่าความต้านทานของความต้านทานที่วัดได้เท่ากับความต้านทานภายใน RΩ ของโอห์มมิเตอร์ ความต้านทานรวมของวงจรการวัดทั้งหมดจะเท่ากับสองเท่าของความต้านทานภายในของโอห์มมิเตอร์ และกระแสที่วัดได้จะเป็นครึ่งหนึ่งของกระแสไบอัสทั้งหมด ของแอมมิเตอร์ นั่นคือ ตัวชี้จะชี้ไปบนแผ่นมาตราส่วน ค่ามัธยฐาน R? คราบ นั่นคือค่ามัธยฐานของโอห์มมิเตอร์ระบุค่าความต้านทานภายในของโอห์มมิเตอร์ R? สเตน=RΩ

3. ข้อผิดพลาด

1) ข้อผิดพลาดของแหล่งจ่ายไฟ

หลังจากใช้โอห์มมิเตอร์เป็นเวลานาน แรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะลดลงและความต้านทานภายในจะเพิ่มขึ้น แม้ว่าแอมมิเตอร์จะมีความลำเอียงเต็มที่เมื่อทำการปรับค่าโอห์มเป็นศูนย์ การเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้ค่าความต้านทานที่อ่านได้มีค่ามากกว่าค่าจริงของค่าความต้านทานที่วัดได้

ค่ามาตรฐานการออกแบบของความต้านทานภายในของโอห์มมิเตอร์ถูกกำหนดโดยแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่ใหม่และกระแสไบแอสเต็มของแอมมิเตอร์: RΩ=ε/IG; ความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกันระหว่างสเกลความต้านทานและกระแสไฟฟ้าถูกกำหนดโดยค่ามาตรฐานของแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่ใหม่และความต้านทานภายในของโอห์มมิเตอร์: RX *=ε/I-RΩ; เมื่อติดตั้งแบตเตอรี่เก่า ความต้านทานภายในที่แท้จริงของโอห์มมิเตอร์จะน้อยกว่าความต้านทานภายในมาตรฐานหลังจากปรับค่าเป็นศูนย์โอห์มแล้ว: RΩ*=ε`/IG; เมื่อใช้แบตเตอรี่เก่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟและความต้านทานภายในของโอห์มมิเตอร์และค่าที่แท้จริงของความต้านทานที่วัดได้จะเป็นตัวกำหนดกระแสที่วัดได้ I=ε`/(RΩ ​​บวก RX) ใน ตารางและสี่สูตรข้างต้นได้รับการแก้ไขพร้อมกัน

RX=εε'RX

จะเห็นได้ว่าเมื่อแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟค่อยๆ ลดลง ค่าความต้านทานที่วัดได้จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นตามสัดส่วนผกผัน

ตัวอย่าง แรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่โอห์มมิเตอร์คือ 1.5v หลังจากใช้งานเป็นเวลานาน แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะลดลงเหลือ 1.2v ใช้วัดความต้านทาน ค่าที่วัดได้คือ 500Ω ค่าที่แท้จริงของความต้านทานคืออะไร?

วิธีแก้ปัญหา: Rx=(ε`/ε) RX*=1.2÷1.5×500=400Ω

2) ข้อผิดพลาดในการอ่าน

เนื่องจากความสามารถในการสังเกตของมนุษย์มีจำกัด จึงมีข้อผิดพลาดทางเรขาคณิตในการอ่านเสมอ ให้สเกลปัจจุบันที่ตำแหน่งจริงของตัวชี้เป็น I และสเกลโอห์มที่สอดคล้องกันเป็น RΩ และสเกลปัจจุบันที่ตำแหน่งตัวชี้ที่สังเกตได้คือ I` และสเกลโอห์มที่สอดคล้องกันเป็น RΩ จากนั้นโดย

RX=εI-RΩ และ R'X=εI'-RΩ

รับ ΔRx=εI-εI'=-I-I'I·I'-ε=εI2·ΔI

นั่นคือ δ=ΔRxRx=εI2·ΔIεI-εIG=IGI(IG-I)·ΔI

นั่นคือ δ=Θθ (Θ-θ) Δθ

จะเห็นได้ว่าผลรวมของปัจจัยทั้งสองของตัวส่วนเป็นจำนวนที่แน่นอน นั่นคือมุมเบี่ยงเบนสูงสุด ดังนั้นเมื่อปัจจัยทั้งสองของตัวส่วนเท่ากัน ข้อผิดพลาดในการอ่านผลคูณสูงสุดจะน้อยที่สุด

นั่นคือ เมื่อ θ=Θ2, δ=δนาที=4·ΔθΘ

ดังนั้น ที่จุดกึ่งกลางทางเรขาคณิตของส่วนโค้งของสเกล ความคลาดเคลื่อนโอห์มมิกที่เกิดจากพารัลแลกซ์ทางเรขาคณิตจึงมีค่าน้อยที่สุด

ควรเลือกเกียร์ที่เหมาะสมเพื่อให้ค่าที่ระบุของตัวชี้ใกล้เคียงกับค่ามัธยฐานบนแผงควบคุมมากที่สุด เพื่อลดข้อผิดพลาดในการอ่าน