Меню

Определить силу тока с мостом уитстона



Измерительный мост

Измерительный мост – электрическая схема, усовершенствованная английским физиком Чарльзом Уинстоном. Она источник постоянного тока и базовая мостовая схема, которую применяют в конструкциях многих измерительных приборов. Например, в устройствах контроля и измерения температур – термометрах.

Что такое измерительный мост?

Как пример, объясняющий электросхему моста, возьмём терморезистор или термометр. В таких системах механизм ставят в одной ветви схемы. Можно провести аналогию с аптечными весами. Разница только в том, что мост — электрическое устройство.

Рычажные весы и приборы с мостовой схемой действуют компенсационным способом. Величина тока в по Уинстону есть разница между сопротивлениями — чем она выше, тем обширнее протекает электрический ток. При изменении разности меняется и количество электрических зарядов.

Это свойство применяют в различных системах и приборах контроля. Точность замеров достигается за счет изменения сопротивления. Во время измерения электричества, проходящего через измерительный мост постоянного тока, обнаруживаются любые изменения физической величины сопротивления.

Принцип работы моста Уитстона

Мостовая схема Ч. Уинстона состоит из 2-х плеч. В каждом 2 резистора. Соединяет 2 параллельные ветви еще одна. Ее название – мостик. Ток проходит от клеммы с минусом к верхнему пику мостовой схемы.

Разделившись по 2 параллельным ветвям, ток идёт к положительной клемме. Величина сопротивления в каждой ветви непосредственно влияет на количество тока. Равное сопротивление на обеих ветвях говорит о том, что в них течет аналогичное количество тока. В таких условиях мостовой элемент уравновешен.

Если в ветвях неравное сопротивление, ток в электросхеме начинает движение от ветви с высоким уровнем сопротивления к ветви с наименьшим. Так продолжается, пока 2 верхних элемента цепей остаются равны по своей величине. Аналогичное положение резисторы имеют в схемах, которые используют в системах контроля и измерения.

Типы и модификации измерительных мостов

Основная схема измерительного моста – Уинстона. Одинарный мост меряет сопротивление от 1 Ом до 100 Мом. Но есть и модификации, позволяющие измерять разные типы сопротивлений — те, для которых базовая схема не годится.

Разновидности

  1. Небольшие сопротивления измеряются посредством прибора Кери Фотера. Можно узнать разницу между противодействиями больших значений.
  2. Еще один тип – делитель Кельвина-Варлея. Применяется в приборах лабораторного оборудования. Максимальная измеряющая способность, зафиксированная этим делителем напряжения, достигает 1,0*10-7.
  3. Мост Кельвина, который в некоторых странах называют именем Томсона, предназначен для замера неизвестных сопротивлений небольших величин (меньше 1 Ом). По принципу работы похож на одинарный мост Уинстона. Разница лишь в наличии дополнительного сопротивления, снижающего погрешности в измерении, которые появляются в результате падения напряжения в одном из плеч.
  4. Еще один тип – мост Максвелла. Измеряет низкодобротную индуктивность неизвестной величины.

Схемы измерительных мостов

Измерительные мосты переменного тока делят на 2 группы: двойные и одинарные. Одинарные имеют 4 плеча. В них 3 ветви создают цепь с 4 точками подключения.

В диагонали моста есть электромагнитный гальванометр, показывающий равновесие. В другой диагонали моста действует источник постоянного питания. Измерения могут происходить с погрешностями, которые зависят от их диапазона. По мере роста сопротивления чувствительность прибора уменьшается.

Двойной мост называют шестиплечим. Его плечи – измеряемое сопротивление (Rx), резистор (Ro) и 2 пары дополнительных резисторов (Rl, R2, R3, R4).

Двойные измерительные мосты

Небольшие сопротивления измеряются двойными мостами, состоящими из таких компонентов:

  • резисторы R (4);
  • гальванометр;
  • резистор образцовый;
  • источник питания;
  • амперметр;
  • резистор, устанавливающий рабочий ток.

Чтобы узнать условия, при которых возникает равновесие, для замкнутых контуров применяют уравнение Кирхгофа. Соблюдается условие: по гальванометру должен идти нулевой ток.

Где используют измерительный мост Уитстона?

Измерительные элементы применяют в работе с кабельными линиями из металла. Они позволяют нейтрализовать постороннее влияние для более эффективной локализации дефектов. Гарантированы высокоточные результаты в рамках диапазона измеряемых величин.

С помощью мостовой схемы Уитстона можно вычислить сопротивление изменяющегося элемента. Схемы используют в конструкциях электронных весов, электронных термометров и терморезисторов.

Среди промышленных образцов широко известны приборы с ручной калибровкой равновесия:

  • ММВ – измеряет сопротивление проводника постоянного напряжения;
  • Р333 – схема одинарного моста, с помощью которой выявляется поврежденный участок кабеля.

Заключение

С помощью прибора Уинстона можно мерить индуктивность, содержание газа в воздухе или другом веществе, емкость и иные физические величины. Подробно о данных схемах можно прочитать в учебнике «Измерительные соединения». В книге представлены основные понятия, базовые методики, примеры, иллюстрирующие принцип действия.

Источник

Определить силу тока с мостом уитстона

Электрический ток. Сила тока. Плотность тока

Непрерывное направленное движение электрических зарядов называют электрическим током.

Ток может течь в твердых телах, жидкостях и газах. Если среда является проводником с большим количеством свободных электронов, то течение электрического тока осуществляется за счет дрейфа этих электронов. Дрейф электронов в проводниках, не связанный с перемещением вещества, называют током проводимости.

Различают ток проводимости и конвекционный ток. Количественной характеристикой электрического тока являются сила тока I и плотность j .

Сила тока — скалярная величина, равная отношению количества электричества dq, которое за время dt, переносится через данное сечение проводника, к времени dt :

. (1)

Постоянным называют электрический ток, сила и направление которого с течением времени не изменяются. Для постоянного тока

. (2)

Плотность тока — векторная физическая величина, модуль которой равен отношению силы тока I к площади поперечного сечения проводника S :

. (3)

Вектор j направлен вдоль направления тока, т. е. совпадает с направлением упорядоченного движения положительных зарядов.

Закон Ома. Сопротивление проводников.

Для того чтобы в проводнике все время шел ток, необходимо поддерживать в нем постоянное электрическое поле, т.е. на концах проводника должна быть постоянная разность потенциалов.

Сила тока в проводнике пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению проводника (закон Ома для участка цепи):

. (4)

Сопротивление проводников зависит от материала проводника, т. е. строения его кристаллической решетки. Для однородного цилиндрического проводника длиной l и площадью поперечного сечения S сопротивление определяется по формуле

. (5)

где r — удельное сопротивление проводника. Единица удельного сопротивления — омметр (Ом•м).

Величина g=1/R , обратная сопротивлению, называется проводимостью. Единица электрической проводимости — Сименс (См).

Величина g =1/ r , обратная удельному сопротивлению, называется удельной электрической проводимостью проводника. Единица удельной электрической проводимости — (См/м).

Закон Ома можно представить в дифференциальной форме

. (6)

Выражение (6), связывающее плотность тока в любой точке внутри проводника с напряженностью электрического поля в этой же точке

Обобщённый закон Ома имеет вид

. (7)

где j 1 и j 2 – потенциалы в начальной и конечной точках участка, e – ЭДС, R – сопротивление участка, I – ток на участке цепи.

В замкнутой цепи ЭДС источника тока равна сумме падений напряжений на внешнем и внутреннем участках цепи, так как при перемещении по замкнутой цепи заряд возвращается в исходное положение — в точку с тем же потенциалом. Тогда

. (8)

ЭДС, как и сила тока, — величина алгебраическая. Если ЭДС способствует движению положительных зарядов в выбранном направлении, то она считается положительной. Если ЭДС препятствует движению положительных зарядов, то она считается отрицательной. Соединение источников в батарею может быть последовательным и параллельным.

Соединение проводников. Зависимость сопротивления проводников от температуры

Проводники в электрической цепи могут соединяться последовательно (рис.1) или параллельно (рис.2).

Рис. 1. Последовательное соединение проводников

При последовательном соединении сила тока во всех частях одинакова. Общее напряжение равно сумме напряжений на отдельных участках:

.

Отсюда следует, что общее сопротивление цепи, состоящей из последовательно соединенных проводников, равно сумме сопротивлений отдельных проводников:

. (9)

При параллельном соединении проводников сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов, текущих в параллельных участках:

Рис. 2. Параллельное соединение проводников

.

Падения напряжения в параллельно соединенных участках одинаковы.

Отсюда следует что, общее сопротивление R параллельно соединенных проводников цепи рассчитывается следующим образом:

. (10)

Удельное электрическое сопротивление проводника зависит не только от рода вещества, но и от его состояния. Зависимость удельного сопротивления r от температуры имеет вид:

.

где r 0 — удельное сопротивление при 0°С; t — температура (по шкале Цельсия); a — температурный коэффициент сопротивления, характеризующий относительное изменение сопротивления проводника при нагревании его на 1°С или 1K:

Температурные коэффициенты сопротивления веществ различны при разных температурах. Однако для многих металлов изменение a с температурой не очень велико. Для всех чистых металлов a» 1/273 1/К (или 1/°С).

Правила Кирхгофа

В общем случае на практике часто приходится рассчитывать сложные разветвленные электрические цепи, содержащие узлы (рис.3).

Рис. 3. Соединение проводников в узел

Узлом А в разветвленной цепи называют точку, в которой сходится не меньше трех проводников.

Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю (первое правило Кирхгофа):

. (11)

Токи, подходящие к узлу, считаются положительными, а отходящие — отрицательными.

Обобщением закона Ома является второе правило Кирхгофа, оно относится к любому замкнутому контуру разветвленной электрической цепи: в любом замкнутом контуре разветвленной цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме произведений токов на сопротивления соответствующих участков этого контура:

. (12)

где m — число участков в замкнутом контуре, n — число источников тока в этом контуре.

Если при решении уравнений сила тока получилась отрицательной, то необходимо изменить условное направление этого тока на противоположное, сохраняя найденное значение силы тока неизменным.

Мост Уитстона

Для точных измерений сопротивлений в лабораторных условиях широко применяются мосты постоянного тока. Мостовая схема изображена на (рис.4). Сопротивления R 1 , R 2 , R 3 и R 4 называются плечами моста. В диагональ ab моста включается источник постоянного напряжения, в диагональ cd – измерительный прибор (обычно гальванометр магнитоэлектрической системы).

Рис. 4. Мостовая схема

Мост называется уравновешенным, если потенциалы точек c и d равны при подключении источника питания. При этом стрелка гальванометра стоит на нуле.

Для уравновешенного моста справедливы следующие соотношения: I 1 R 1 =I 3 R 3 , I 2 R 2 =I 4 R 4 и I 1 =I 2 , I 3 =I 4 . Отсюда

.

Если R 1 =R x неизвестное сопротивление, а R 2 , R 3 , R 4 образованы магазинами сопротивлений то

. (13)

Уравновешенный мост позволяет измерять сопротивления с большой точностью.

В зависимости от конструкции различают магазинные и реохордные мосты Уитстона. В реохордных мостиках сопротивления R 3 , R 4 образованы проволокой натянутой вдоль линейки со шкалой (реохорд), вдоль проволоки может передвигаться подвижный контакт d. При перемещении контакта d, будут изменяться сопротивления плеч ad и db ( R 3 и R 4 ).

где L 1 и L 2 – длины плеч ad и db соответственно.

Источник

Лабораторная работа № 2 Измерение сопротивлений проводников мостиком Уитстона

Приборы и принадлежности: реохорд, стенд сопротивлений (два неизвестных сопротивления), мультиметр цифровой, батарея аккумуляторов, ключ, соединительные провода.

Краткое теоретическое введение.

Вещества, в которых электрические заряды могут свободно перемещаться по всему объему, называют проводниками.

Проводники делятся на две группы: проводники первого рода и проводники второго рода. К проводникам первого рода относятся металлы. Металлы обладают электронной проводимостью, так как их электропроводность обусловлена наличием свободных электронов. По современным представлениям свободными электронами становятся валентные электроны атомов металла, наиболее слабо связанные с ядрами атомов. Эти электроны легко переходят от одного атома металла к другому, являясь как бы “обобществленными” электронами всех атомов. У одновалентных металлов на один атом приходится один свободный электрон. Свободные электроны распределены по всей кристаллической решетке металла, в узлах которой расположены положительные ионы. Положительные ионы совершают тепловые колебания около положений равновесия, а все электроны проводимости (свободные электроны) участвуют в поступательном тепловом движении. Если к участку проводника первого рода приложена разность потенциалов, то на хаотическое движение электронов накладывается их упорядоченное движение в направлении электрического поля в проводнике. Под действием электрического поля электроны движутся вдоль проводника. На каждый электрон действует сила

где е — заряд электрона, — напряженность поля.

Если бы электроны двигались в пустом пространстве, скорость их постоянно увеличивалась бы, соответственно увеличивался бы со временем и создаваемый ими ток. В проводнике этого не происходит — постоянная разность потенциалов создает постоянный ток. Причина этого состоит в том, что электроны в своем движении через кристаллическую решетку постоянно сталкиваются с ионами решетки, отдавая им накопленную в поле кинетическую энергию. Таким образом, положительные ионы металла, колеблющиеся возле своих положений равновесия, препятствуют движению электронов, обусловливая электрическое сопротивление проводника. С увеличением температуры проводника тепловое колебательное движение ионов становится более интенсивным, что ведет к увеличению электрического сопротивления.

В проводниках второго рода (электролиты, расплавленные соли, раскаленные газы) проводимость тока осуществляется подвижными ионами. Ионы вне электрического поля совершают тепловое хаотическое движение. Процесс прохождения электрического тока в проводниках второго рода обусловлен направленным движением ионов в электрическом поле и связан с переносом вещества. С увеличением температуры подвижность ионов увеличивается, а следовательно уменьшается сопротивление проводника.

Величина сопротивления зависит от формы и размеров проводника, а также от свойств материала, из которого он сделан. Для однородного цилиндрического проводника сопротивление R выражается формулой

где l — длина проводника, S — площадь его поперечного сечения, ρ — удельное сопротивление вещества.

Удельное сопротивление ρ характеризует электропроводящие свойства материала и показывает, какое сопротивление имеет проводник из этого материала длиной в одну единицу длины и поперечным сечением в одну единицу площади.

Единицей измерения удельного сопротивления в системе СИ является Ом·м (ом-метр). На практике часто пользуются внесистемной единицей удельного сопротивления Ом . м/мм 2 .

Для нахождения сопротивлений проводников существуют различные методы.

Чаще всего сопротивления определяются по результатам измерения тока в проводнике и напряжения на его концах (метод амперметра и вольтметра) и методом сравнения измеряемого сопротивлении с образцовым (метод мостика).

Первый метод основан на непосредственном использовании закона Ома для участка цепи.

Относительная погрешность при этом

связана с неточностью определения силы тока и напряжения.

В мостиковых методах измерения сопротивления не требуется измерять токи и напряжения, поэтому они дают более точные результаты.

Мостик Уитстона предназначается для измерения сопротивления методом сравнения. Он состоит из четырех: сопротивлений R1, R2, R3, R4, которые образуют замкнутый четырехугольник АВСD, в одну из диагоналей которого включается чувствительный вольтметр G в другую источник постоянного тока (рис.1).

Сопротивления R1, R2, R3, R4 можно подобрать таким образом, что при замкнутых ключах K1 и K2 потенциалы точек, к которым подключен гальванометр, будут одинаковы (φBD). В этом случае на участке ВD тока не будет (стрелка гальванометра не отклоняется).

Такое положение называется положением равновесия мостика, а процесс подбора сопротивлений для достижения этого положения — уравновешиванием мостика или балансировкой.

Для уравновешенного мостика будет иметь место соотношение

Это соотношение можно получить, если воспользоваться правилами Кирхгофа. Элементарный вывод формулы (4) состоит в следующем.

Обозначим потенциалы точек А, В, С, D через φA, φB, φC, φD, значения токов на участках АD, , АВ, ВС соответственно через I1, I2, I3, I4.

По закону Ома для участка цепи

При равновесии мостика потенциалы в точках В и D равны, следовательно ток на участке цепи ВD отсутствует. Тогда по первому правилу Кирхгофа для узлов В и D токи I1=I2, и I3=I4.

Принимая это во внимание, легко получить, что

Таким образом, уравновесив мостик, можно найти любое одно из четырех сопротивлений, включенных в плечи мостика, если известны три остальные.

Если неизвестным сопротивлением является R3 (R3=Rx, а R4=R) то на основании формулы (4) получим

Полученное соотношение сохраняется, если гальванометр и источник тока поменять местами.

По конструкции сопротивлений мостики разделяются на магазинные и линейные. В магазинных мостиках известными плечами служат магазины сопротивлений, а в линейных два плеча выполняются в виде калиброванной проволоки (реохорда) со скользящим по ней движком.

В работе предлагается линейный мостик Уитстона (рис.2).

Сопротивлениями R1 и R2 служат части проволоки, расположенные по разные стороны от движка. Так как сопротивление проволоки пропорционально длине, то отношение сопротивлений участков АD и (R1 и R2) равно отношению длин этих участков l1 и l2.

И тогда выражение (6) можно записать в виде

Если длина реохорда l, то l2=l-l1 и

Так как сопротивление реохорда сравнительно невелико, мостик Уитстона этого типа применяется, как правило, для измерения небольших сопротивлений (от 1 до 1000 Ом).

Из формулы (9) следует, что относительная погрешность измерения сопротивления таким методом равна:

Найдем условие минимума погрешности. Очевидно, относительная погрешность будет минимальной, когда знаменатель в выражении (10) будет максимальным. Условием максимума для знаменателя будет выражение

Таким образом, минимальная погрешность измерения сопротивления линейным мостиком Уитстона будет в том случае, когда при нулевом токе через вольтметр движок стоит на середине реохорда l1=l2.

Тогда формула (9) принимает вид

Точность измерения линейных мостиков несколько меньше магазинных.

В предлагаемой работе надо измерить два неизвестных сопротивления и , каждого в отдельности, а также их общее сопротивление при последовательном и параллельном соединении.

Источник

Измерительный мост

Схема мостового измерителя

Принципиальная схема реального мостового измерителя емкости и индуктивности, который вам предлагается сегодня сделать, показана на рисунке 4. Вы, наверное уже догадались, что этот прибор будет работать от низкочастотного генератора и лабораторного источника сигнала, которые мы с вами уже сделали ранее.

При помощи моста можно измерять емкости от десятков пФ до единиц мкФ и индуктивности от десятков мкГн до единиц мГн.

В качестве индикатора баланса используются обычные головные телефоны, например, от аудиоплейера, которые подключаются в гнездо Х5

Обратите внимание -общий вывод гнезда никуда не припаян, а к схеме подключены выводы стереоканалов наушников. Это позволяет увеличить сопротивление телефонов потому, что обе звуковые катушки так будут включены последовательно

На разъем Х2 подаются прямоугольные импульсы с выхода нашего генератора, при этом S4 генератора должен быть в противоположном, показанному на схеме положении (см. «РК-12-2004, стр.36-38).

Рис. 4. Принципиальная схема мостового измерителя емкости и индуктивности.

Транзисторный ключ на VT1 (рис.4) защищает выход микросхемы генератора от перегрузки, которая может возникнуть в процессе работы с мостом. Переключателями S1-S5 выбирают пределы измерения и то, что нужно измерять (индуктивность или емкость). При измерении индуктивности измеряемые катушки нужно подключать к клеммам Х3, а измеряя емкость — измеряемые конденсаторы подключать к Х4.

Измерительный мост — википедия переиздание // wiki 2 Мостовые измерения Измерительный мост Учебное пособие: рекомендации по работе с потенциометром мостовые методы измерения сопротивлений - bestreferat.ru Измерительный мост — википедия переиздание // wiki 2 Измерительный мост Мостовые схемы постоянного тока

Если вернуться к схемам, приведенным на рисунках ЗА и ЗБ, то, конденсаторы С1, С2 и С3 (рис. 4) это конденсатор С1 (рис.З А), а измеряемый конденсатор — это С2 (рис.ЗА). Индуктивности L1 и L2 показанные на схеме на рисунке 4, — это индуктивность L2 в схеме на рисунке ЗБ, а измеряемая индуктивность — это L1 на рисунке З Б.

Органом измерения и, одновременно, индикатором результата измерения служит переменный резистор R1. Его рукоятка имеет стрелку, а вокруг нее нанесена на корпусе прибора шкапа (таким же способом как шкала настройки генератора НЧ).

На разъем Х1 подается напряжение от лабораторного источника питания. При измерении емкостей величина этого напряжения должна быть установлена 10-12V, а при измерении индуктивностей — 4-5V. Индуктивность и емкость можно отсчитывать по одной и той же шкале

Это важно, поскольку для градуировки измерителя емкости можно приобрети достаточное количество конденсаторов разных емкостей, а с приобретением такого же количества разных катушек могут возникнуть проблемы. Поэтому, градуировав прибор на измерение емкости можно им пользоваться и для измерения индуктивности

На генераторе установите частоту около 1000 Гц. С такой частотой в дальнейшем и будет работать мост. Конденсаторы С1, С2 и С3 нужно выбрать с наименьшей погрешностью емкости. Если есть такая возможность лучше их емкости предварительно проверить при помощи какого-то точного прибора, измеряющего емкости. В качестве L2 и L1 лучше использовать готовые дроссели (на 100 мкГн и на 1 мГн).

Прибор можно собрать в любом подходящем по размерам корпусе, например, в пластмассовой мыльнице. В качестве переключателей S1-S4 можно использовать такие же как в генераторе НЧ, но не три, а пять модулей или простые тумблеры. Можно всех их заменить одним поворотным переключателем на пять положений.

Работая с прибором нужно помнить, что только один из S1-S5 может быть замкнутым, при этом все остальные разомкнуты.Шкала одна и та же для всех пределов и видов измерения. Поэтому, её можно отградуировать на одном пределе, например, «х0,01 мкФ». В этом случае, подготовьте эталонные конденсаторы, например, на 1000 пф, 1500 пф, 3000 пФ, 5000 пф, 7500 пФ, 0,01 мкФ, 0,015 мкФ, 0,02 мкФ, 0,05 мкФ, 0,1 мкФ.

Проводя контрольные измерения этих эталонных конденсаторов, при замкнутом S2, делайте на шкале метки : 1000 пФ -«0,1″, 1500пФ — ”0,15″, 3000 пФ — ”0,3», 5000 пФ — «0,5», 7500 пФ — «0,75», 0,01 мкФ — «1», 0,015 мкФ — «1,5», 0,02 мкФ — «2», 0,05 мкФ -«5», 0,1 мкФ — «10».

Метку нужно делать в том месте шкалы, при повороте рукоятки переменного резистора в которое, при подключенном эталонном конденсаторе, звук в наушниках пропадает.

Измерение сопротивлений с помощью моста Уитстона

Принцип измерения сопротивления основан на уравнивании потенциала средних выводов двух ветвей (см. ).

Измерительный мост — википедия Гост 7165-93 (мэк 564-77) мосты постоянного тока для измерения сопротивления, гост от 22 декабря 1994 года №7165-93 Гост 8.449-81 (ст сэв 5646-86) государственная система обеспечения единства измерений (гси). мосты постоянного тока измерительные. методика поверки (с изменением n 1), гост от 04 декабря 1981 года №8.449-81 Учебное пособие: рекомендации по работе с потенциометром мостовые методы измерения сопротивлений Измерительный мост Измерительный мост Измерительный мост Измерительный мост Лабораторная работа «мостовые измерения»

  1. В одну из ветвей включён двухполюсник (резистор), сопротивление которого требуется измерить (Rx<\displaystyle R_>).

Другая ветвь содержит элемент, сопротивление которого может регулироваться (R2<\displaystyle R_<2>>; например, реостат).

Между ветвями (точками B и D; см. ) находится индикатор. В качестве индикатора могут применяться:

  • гальванометр;
  • — прибор, отклонение стрелки которого показывает наличие тока в цепи и его направление, но не величину. На шкале такого прибора отмечено только одно число — ноль;
  • вольтметр (RG<\displaystyle R_> принимают равным бесконечности: RG=∞<\displaystyle R_=\infty >);
  • амперметр (RG<\displaystyle R_> принимают равным нулю: RG=<\displaystyle R_=0>).

Обычно в качестве индикатора используется гальванометр.

  1. Сопротивление R2<\displaystyle R_<2>> второй ветви изменяют до тех пор, пока показания гальванометра не станут равны нулю, то есть потенциалы точек узлов D и B не станут равны. По отклонению стрелки гальванометра в ту или иную сторону можно судить о направлении протекания тока на диагонали моста BD (см. ) и указывают в какую сторону изменять регулируемое сопротивление R2<\displaystyle R_<2>> для достижения «баланса моста».

Когда гальванометр показывает ноль, говорят, что наступило «равновесие моста» или «мост сбалансирован». При этом:

Rx=R2R3R1;<\displaystyle R_=<\frac R_<3>>>>;>

  • разность потенциалов между точками B и D (см. ) равна нулю;
  • ток по участку BD (через гальванометр) (см. ) не протекает (равен нулю).

Сопротивления R1<\displaystyle R_<1>>, R3<\displaystyle R_<3>> должны быть известны заранее.

Вывод формулы см. ниже.

При плавном изменении сопротивления R2<\displaystyle R_<2>> гальванометр способен зафиксировать момент наступления равновесия с большой точностью. Если величины R1<\displaystyle R_<1>>, R2<\displaystyle R_<2>> и R3<\displaystyle R_<3>> были измерены с малой погрешностью, величина Rx<\displaystyle R_> будет вычислена с большой точностью.

Что такое измерительный мост и как он работает Измерительный мост Гост 7165-93 (мэк 564-77) мосты постоянного тока для измерения сопротивления Гост 8.449-81 (ст сэв 5646-86) государственная система обеспечения единства измерений (гси). мосты постоянного тока измерительные. методика поверки (с изменением n 1) Мостовые измерения Измерительный мост — википедия Учебное пособие: рекомендации по работе с потенциометром мостовые методы измерения сопротивлений - bestreferat.ru Измерительный мост — википедия. что такое измерительный мост Измерительный мост — википедия. что такое измерительный мост Лабораторная работа «мостовые измерения» - pdf free download

В процессе измерения сопротивление Rx<\displaystyle R_> не должно изменяться, так как даже небольшие его изменения приведут к нарушению баланса моста.

К недостаткам предложенного способа можно отнести:

необходимость регулирования сопротивления R2<\displaystyle R_<2>>. На поиски «равновесия» тратится время. Гораздо быстрее измерить несколько параметров цепи и вычислить Rx<\displaystyle R_> по другой формуле.

Модификации

Используя мост Уитстона, можно с большой точностью измерять сопротивление.

Различные модификации моста Уитстона позволяют измерять другие физические величины:

  • ёмкость;
  • индуктивность;
  • импеданс;
  • концентрацию газов;
  • и другое.

Прибор explosimeter (англ.) позволяет определить, превышена ли допустимая концентрация горючих газов в воздухе.

Мост Кельвина (англ. Kelvin bridge), также известный как мост Томсона (англ. Thomson bridge), позволяет измерять малые сопротивления, изобретён Томсоном.

Вид спереди прибора, построенного на основе моста Кельвина

Прибор Максвелла позволяет измерять силу переменного тока, изобретён Максвеллом в 1865 году, усовершенствован Блюмлейном около 1926 года.

Мост Максвелла (англ. Maxwell bridge) позволяет измерять индуктивность.

Мостовые схемы постоянного тока Измерительный мост — википедия Гост 7165-93 (мэк 564-77) мосты постоянного тока для измерения сопротивления, гост от 22 декабря 1994 года №7165-93 Измерительный мост Учебное пособие: рекомендации по работе с потенциометром мостовые методы измерения сопротивлений Измерительный мост Измерительный мост Измерительный мост Лабораторная работа «мостовые измерения»

Мост Фостера (англ. Carey Foster bridge) позволяет измерять малые сопротивления, описан Фостером (англ. Carey Foster) в документе, опубликованном в 1872 году.

Делитель напряжения Кельвина-Варли (англ. Kelvin–Varley divider) построен на основе моста Уитстона.

Что такое измерительный мост

А теперь разберемся, — что же такое измерительный мост? Начнем с моста постоянного тока (такими можно измерять сопротивления) — рис. 1. Есть четыре резистора включенных очень похоже на то, как включены диоды в мостовом выпрямителе. На одну диагональ моста подается постоянное напряжение а в другую включен стрелочный вольтметр Р1 с нулем в центре шкалы.

Предположим, что R1=R2 (рисунок 1 А), тогда напряжение в точке соединения этих резисторов будет равно половине напряжения U. Если, при этом, R3=R4, то в точке соединения R3 и R4 будет такое же напряжение (0,5U) как и в точке соединения R1 и R2. То есть, разности потенциалов между этими двумя точками нет, и наш вольтметр показывает ноль. Такое состояние называется балансом моста.

Рис. 1. Измерительные мосты с сопротивлениями.

Теперь предположим, что сопртивление R3 взяло и уменьшилось (рисунок 1 Б) и, следовательно, стало меньше сопротивления R4. В этом случае, напряжение в точке соединения R3 и R4 возрастет и станет больше чем напряжение в точке соединения, по прежнему одинаковых, резисторов R1 и R2. А раз так, то стрелка вольтметра отклонится в сторону положительных напряжений.

Такое состояние называется разбалансировкой моста. Теперь, чтобы этот мост сбалансировать нужно изменить сопротивление одного из резисторов, так, чтобы напряжения в точках соединений R1-R2 и R3-R4 снова стили одинаковыми. Это можно сделать уменьшив сопротивление или уменьшив сопротивление R4 или увеличив сопротивление R2.

На рисунке 1В показан случай, когда R3 не уменьшилось, а увеличилось, что, само собой, привело к уменьшению напряжения в точке соединения R3-R4 по сравнению с напряжением в точке соединения R1-R2 (R1=R2). Стрелка вольтметра, при этом, отклонится в сторону отрицательных напряжений. А выправить балансировку моста можно будет, например, увеличив R4 или R1 или уменьшив сопротивление R2.

Что такое измерительный мост и как он работает Гост 7165-93 (мэк 564-77) мосты постоянного тока для измерения сопротивления Гост 8.449-81 (ст сэв 5646-86) государственная система обеспечения единства измерений (гси). мосты постоянного тока измерительные. методика поверки (с изменением n 1) Мостовые измерения Измерительный мост — википедия Учебное пособие: рекомендации по работе с потенциометром мостовые методы измерения сопротивлений - bestreferat.ru

Напрашивается вывод, — условием баланса моста является выполнение соотношения : R1/R2 = R3/R4.

Источник

Читайте также:  Как будто пронзает током

Счетчики и показания © 2021
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.