как записать показания амперметра с учетом погрешности
Амперметр и вольтметр. Правила включения.
теория по физике 🧲 постоянный ток
Для измерения силы тока используется амперметр. В идеале собственное сопротивление амперметра стремится к нулю, и оно никак не влияет на значение силы тока. Он включается в цепь последовательно с соблюдением полярности:
Для измерения напряжения участка цепи используется вольтметр. В идеале собственное сопротивление вольтметра стремится к бесконечности, и устройство не проводит через себя ток. Он включается в электрическую цепь параллельно участку, в котором будет измеряться напряжение, с соблюдением полярности:
Как правильно записывать показания измерительных приборов с учетом погрешности
При записи величин (с учетом погрешности) следует пользоваться формулой:
где A — измеряемая величина, a — результат измерений, Δa — погрешность измерений.
Погрешность измерений равна половине цены деления шкалы измерительного прибора, если в задаче не указана другая величина погрешности.
Цена деления шкалы — разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Чтобы найти цену деления шкалы, нужно:
Пример №1. Определите показания вольтметра (см. рисунок), если погрешность прямого измерения напряжения составляет половину цены деления вольтметра.
Видно, что стрелка вольтметра встала на значении «2,0» Вольт. Она немного не дотягивает до штриха «2», но к нему она находится ближе, чем к предыдущему штриху.
Два ближайших штриха шкалы с указанными значениями имеют значения 1 и 2 В. Всего между ними 5 промежутков. Следовательно, цена деления шкалы равна: (2 – 1)/5 = 0,2 (Вольт).
Так как по условию задачи погрешность равна половине цене деления шкалы, то она равна 0,1 Вольтам. Следовательно, вольтметр показывает: 2,0 ± 0,1 В.
Что такое класс точности амперметра
Ни один прибор в мире не является точным. Величина, которую он измеряет, всегда будет отличаться от истины на ту величину, которую еще называют его погрешностью. Данная погрешность и будет определять класс точности амперметра. Задачей всех производителей измерительной техники, заключается в том, чтобы эта погрешность была, как можно ниже и стремилась к нулю.
Погрешность амперметра устанавливается в результате поверки и сравнении показаний замеров одних и тех же величин с эталонным или образцовым прибором, имеющий более высокий класс точности. При этом значение, полученное на образцовом приборе, считаются действительными.
Что такое амперметр и какие величины он измеряет
Важно! В электроцепь амперметр включают последовательно, а для повышения границы измерений, используют специальные устройства: трансформаторы, шунты м магнитные усилители.
Поскольку ток в цепи напрямую зависит от величины сопротивления [R] элементов электроцепи, то собственное сопротивление прибора [Rа] должно быть предельно низким, стремится к нулю. Это приведет к уменьшению влияния устройства в процессе замеров тока в цепи, тем самым будет повышена точность измерения.
Разновидности амперметров
Они могут быть электромеханическими или аналоговыми, цифровыми или электронными. Базовый набор, как правило, состоит из детектора, передающего устройства и индикатора, самописца или запоминающего устройства.
Аналоговые устройства — самые старые из используемых инструментов. Хотя они надежны для статических и стабильных измерений, они не подходят для динамических и переходных условий. Кроме того, они довольно громоздкие и имеют ограничения из-за использования стрелочной индикации.
Электронные инструменты реагируют быстрее и способны мгновенно обнаруживать динамические изменения тока в сети. Примером является цифровой мультиметр, который способен измерить значения тока в динамическом или переходном режиме за секунды.
Виды погрешностей амперметра
Чтобы понять размер погрешности в измерениях, нужно сравнить полученные результаты с эталонными.
В метрологии используют для всех электротехнических измерителей, как для амперметров, так и для вольтметров, несколько видов погрешностей: абсолютную, относительную и приведенную.
Абсолютная погрешность амперметра — это разность Δ между результатом измерения, полученного на шкале прибора (Xи) и действительным значением силы тока в цепи (Xд). Абсолютная погрешность амперметра описывается простой формулой и выражается в единицах тока А.
Относительная погрешность (δ) — отношение абсолютной погрешности амперметра Δх к действительному показанию силы тока, принимаемому по образцовому прибору. Оно может быть указано как в процентах, тогда частное умножается на 100, либо выражаться в относительных единицах.
Приведенная погрешность — это значение приведенное к диапазону измерения амперметра, приравненного к его шкале. Его получают в виде частного от абсолютной погрешности Δх и нормируемого значения (Xн), в значениях соответствующим абсолютной погрешности Δх умноженной на 100 %:
Класс точности
Это основная характеристика амперметра, которая согласно еще советскому действующему ГОСТ 1845-59, определяет границы возможных погрешностей.
Для всех электроизмерительных приборов, к которым он относится, класс точности (Кл) обозначается в числовом виде по значению, соответствующему предельной допустимой приведенной погрешности δпр, в %.
Все электрические амперметры подразделяются по точности на 8 классов, а затем по группам, которые является важным признаком их классификации:
Обратить внимание! Все приборы, у которых погрешность превышает 4%, являются внеклассными.
Образцовые применяют в электроизмерительных процессах для определения класса точности технических и лабораторных амперметров. Лабораторные применяются в научно-технических процессах при электротехнических исследованиях контроля ведения режимов, например на котельных, ГЭС, ТЭЦ и АЭС.
Важно! На панели амперметра класс точности указывается в кружках, квадратах и звездочках. Если он имеет неравномерную шкалу измерения, Кл обозначается ломаной линией.
Как определить класс точности
Согласно действующих государственных норм, производители амперметров обязаны гарантировать его относительную погрешность измерения, полученную по классу точности, указанной на измерительной панели и в паспорте на прибор. Кроме того, все измерительные приборы должны проходить периодическую поверку в метрологических центрах, на соответствие заводскому классу точности. Если такую аттестацию он не проходит, то не может использоваться в измерительных процессах.
Зная абсолютную погрешность и показание силы тока на шкале, можно просто получить реальную силу тока, действующую в цепи. При этом шкала для применения абсолютной погрешности считается равномерной.
Важно! При выборе шкалы стрелочного амперметра, нужно чтобы рабочее значение тока находилось, примерно, в 2/3 диапазона шкалы. Если стрелка будет находиться практически на 0 или на максимальном показатели шкалы, то относительная погрешность будет очень высокой, то есть доверять таким показаниям не рекомендуется.
Пример нахождения показания амперметра по приведенной погрешности
Для примера рассматривается аналоговый измеритель со шкалой до 25 А.
На шкале имеется обозначение класса точности 2.5, кружок или квадрат отсутствует, поэтому эта погрешность приведенная.
При Хп= 25А и значении p = 2.5 можно рассчитать абсолютную погрешность:
Если пользователь обнаружит на панели класс точности заключенный в квадрат, то погрешность нужно будет определять в процентном выражении от измеренного значения.
При показаниях по шкале Iи = 10 А, погрешность прибора не должна превышать
При показаниях по шкале Iи=2 А погрешность будет иной:
При показаниях по шкале Iи=25 А погрешность будет максимальной:
Вот почему важно, чтобы аналоговый прибор работал при измерениях в 2/3 рабочей шкалы.
Пример нахождения показания амперметра по относительной погрешности
Для того чтобы узнать погрешность для амперметра, имеющего класс точности 0.05/0.02, шкалу измерения 0…25 А. Δх определяют по измеряемому показанию на шкале 10А.
Поскольку класс точности задан как c/d, то расчет будет выполняться по формуле:
Нормирующее значение xN=xk=25 A,
Δх = δ пр×xN/100=0.105×25/100=0.026 A
Выбор амперметра по метрологическим характеристикам
Наиболее частым источником ошибки при измерении тока считается то, что амперметр имеет ненулевое входное сопротивление. Напряжение, возникающее на измерителе, приводит к снижению напряжения на тестируемом устройстве. Если уменьшение будет значительным, это приведет к значительно меньшему протеканию тока. Другими словами, измеритель не показывает ток, который фактически протекает в сети.
Для того чтобы максимально нивелировать эту погрешность, применяют два основных типа архитектуры измерения: шунтирующие амперметры и с обратной связью.
Погрешность, вызванная шунтирующим измерителем, определяемая в виде частного напряжения амперметра, деленная на выходное сопротивление.
Амперметры с обратной связью ближе к «идеальным». Он вырабатывает напряжение на пути обратной связи операционного усилителя с высоким коэффициентом усиления. Это напряжение также пропорционально измеряемому току, но не появляется на входе прибора. В результате чувствительные измерители с обратной связью, такие как электрометры и пикоамперметры, имеют нагрузку по напряжению, обычно ограниченную до 200 мкВ.
Для промышленных измерений наиболее часто применяются амперметры аналогового панельного типа. При их выборе следует учитывать такие моменты:
2/3 максимальной шкалы.
Важно! Внутреннее сопротивление — определяющая величина при выборе измерителя. Ее следует принимать в соответствии с величиной измеряемого импеданса, иначе это приведет к большим ошибкам измерения. Поскольку внутреннее сопротивление отражает энергопотребление самого измерителя, при измерении тока прибор с внутренним сопротивлением следует выбирать, как можно меньшим.
Видео по теме
38.2. а) Нарисуйте схему электрической цепи, изображенной на рисунке.
б) Какие действия тока можно наблюдать на различных участках данной цепи?
Тепловое – лампочка, магнитное – амперметр
в) Какова цена деления шкалы амперметра?
0,1 А
г) Запишите показание амперметра с учетом погрешности измерений.
0,7 ± 0,1 А
д) Используя показание амперметра, вычислите заряд, проходящий через поперечное сечение вольфрамовой спирали лампочки за 10 мин.
600 • 0,7 = 420 Кл
38.3. Одна и та же электрическая цепь может быть представлена на схеме в разных вариантах. Постройте схемы электрической цепи, представленной на рисунке, расположив:
а) источник тока и ключ внизу схемы, амперметр и лампочку – сверху;
б) источник тока слева, ключ внизу, лампочку справа, амперметр сверху.
38.4. На рисунке изображена электрическая цепь.
а) Нарисуйте стрелку на правом амперметре в нужном положении.
б) Запишите показание правого амперметра с учетом погрешности измерений.
0,4 ± 0,2 А
в) Какой заряд протекает через поперечное сечение вольфрамовой спирали лампочки за 2 с?
0,4 • 2 = 0,8 Кл
Задание EF18883
Определите показания амперметра (см. рисунок), если погрешность прямого измерения силы тока равна цене деления амперметра.
Ответ: ( ____± ____) А.
Решение
Алгоритм решения
Решение
Так как два ближайших штриха, обозначенными числовыми значениями, показывают 0 и 0,2 Ампера, а между ними 10 делений, то цена деления шкалы равна:
Согласно условию задачи, погрешность измерений равна цене деления шкалы. Стрелка амперметра стоит на штрихе, обозначенном числом «0,2». Следовательно, амперметр показывает 0,2 А. Так как при измерении учитываются сотые доли Амперов, правильно результат измерения записывается так: I = 0,20 А. С учетом погрешности: I = 0,20 ± 0,02 А.
Внимание! При записи ответа нужно использовать только десятичные числа без пробелов и знака «±».
Добавить комментарий Отменить ответ
Похожие задания:
Определите напряжение на лампочке (см. рисунок), если погрешность прямого.
Сопротивление каждого резистора в схеме участка цепи на рисунке равно 100 Ом.
Вольтметр подключён к клеммам источника тока с ЭДС ε = 3 В и внутренним.
При нагревании спирали лампы накаливания протекающим по ней электрическим током.
Положительный заряд перемещается в однородном электростатическом поле из точки.
При определении сопротивления резистора ученик измерил напряжение на нём: U =.
Участок цепи состоит из четырёх последовательно соединённых резисторов.
По проводнику течёт постоянный электрический ток. Величина заряда, проходящего.
Определите показания вольтметра (см. рисунок), если погрешность прямого.
Точечный отрицательный заряд q помещён слева от неподвижных положительно.
На рисунке изображены два одинаковых электрометра, шары которых имеют заряды.
Два неподвижных точечных заряда действуют друг на друга с силами, модуль.
В трёх вершинах квадрата размещены точечные заряды: +q, –q, +q (q >0) (см.
Задачи на определение показаний электроизмерительных приборов с учётом погрешности (8 класс)
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Задачи на определение показаний электроизмерительных приборов с учётом погрешности
Амперметр, имеющий на равномерно шкале 50 делений, рассчитан на измерение силы тока в 500 мА. Каковы его показания, если стрелка отклонилась на 40 делений, а погрешность прямого измерения силы тока составляем половину цены деления амперметра.
Ответ: (___ ± ____) мА
Что показывает амперметр с учётом абсолютной погрешности? Абсолютную погрешность принять равной половине цены деления прибора
Ответ: (_____ ± ____) А
Каковы показания амперметра, если погрешность прямого измерения равна половине цены деления прибора?
Ответ: (_____ ± ____) А
Ответ: (_____ ± ____) В
Что показывает амперметр с учётом абсолютной погрешности? Абсолютную погрешность принять равной половине цены деления прибора.
Ответ: (___ ± ____) мА
Что показывает вольтметр с учётом абсолютной погрешности? Принять абсолютную погрешность равной половине цены деления шкалы прибора.
Ответ: (_____ ± ____) В
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс профессиональной переподготовки
Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Курс повышения квалификации
Современные педтехнологии в деятельности учителя
Номер материала: ДБ-1387946
Международная дистанционная олимпиада Осень 2021
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Безлимитный доступ к занятиям с онлайн-репетиторами
Выгоднее, чем оплачивать каждое занятие отдельно
Школьники Свердловской области с 8 ноября перейдут на дистанционку
Время чтения: 0 минут
Заболеваемость ковидом среди студентов и преподавателей снизилась на 33%
Время чтения: 4 минуты
Путин попросил привлекать родителей к капремонту школ на всех этапах
Время чтения: 1 минута
СК предложил обучать педагогов выявлять деструктивное поведение учащихся
Время чтения: 1 минута
Онлайн-конференция о дизайн-мышлении в современной дошкольной педагогике
Время чтения: 2 минуты
Жириновский предложил ввести в школах уроки полового воспитания
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.