intTypePromotion=3

Chương 4: Đo điện trở

Chia sẻ: Bùi Ngọc Toàn | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:10

0
107
lượt xem
27
download

Chương 4: Đo điện trở

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mời các bạn cùng tham khảo nội dung tài liệu chương 4 "Đo điện trở" để nắm bắt được những nội dung về đo điện trở bằng vôn kế và ampe kế, đo điện trở bằng Ohm kế, đo điện trở bằng cầu đo, đo điện trở đất. Hy vọng đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Chương 4: Đo điện trở

  1. Chương 4  ĐO ĐIỆN TRỞ 3.1     ĐO ĐIỆN TRỞ BẰNG VÔN KẾ VÀ AMPE KẾ  Điện trở là một trong những đại lượng điện quan trọng . Người ta phân loại   điện trở theo giá trị Ohm của chúng , điện trở được phân thành 3 cấp  Điện trở có giá trị lớn là điện trở có giá trị từ 0.1M  trở lên  Điện trở có giá trị trung bình từ 1K  đến 0.1M    Điện trở có giá trị nhỏ từ 1K  trở xuống  Theo định luật Ohm , ta có  R =   Như  vậy để  xác định giá trị  điện trở  ta sử  dụng ampe kế  và volt kế  .  Ở  phương pháp này , ta xác định giá trị  điện trở  đang hoạt động ( đo nóng ) theo yêu  cầu .  Có hai cách đấu mạch là  “ Mắc rẽ  dài “ hay “Ampe kế mắc sau “ . Nghĩa là mắc volt kế  trước –   ampe kế mắc sau  “ Mắc rẽ ngắn “hay “ampe kế mắc trước “ . Nghĩa là mắc ampe kế trước  – volt kế mắc sau  A A V RX V RX U U Mắc rẽ dài Mắc rẽ ngắn 3.1.1  Mắc rẽ ngắn ( ampe kế mắc trước )  Do volt kế mắc song song với điện trở tải nên ta có  IA = IV + IR  Nếu   IR >> IV    thì sai số do ảnh hưởng của volt kế không đáng kể   Thật vậy , nội trở của volt kế và điện trở tải điện trở tương đương được xác  định 
  2. RX’ = =  Sai số tương đối của phép đo (%)  % =   100% = (   ­ 1 ) 100%  Để sai số  (% nhỏ nhất thì  biểu thức ( 1 +  )   1  Nghĩa là      0   hay     RV >> RX    Như  vậy phương pháp này được sử  dụng trong trường hợp điện trở  cần đo  RX có giá trị nhỏ hoặc volt kế có nội trở lớn  3.1.2   Mắc rẽ dài  ( Ampe kế mắc sau )  Do ampe kế  mắc nối tiếp với điện trở  cần đo nên tổng trở  được xác định  theo biểu thức  RX’ = RA + RX    hay     U = UA + URX Sai số tương đối của phép đo   % =  =  100%  Để giảm thiểu sai số tương đối  % thì RX >> RA  ( nghĩa là URX >> UA )  Như  vậy phương pháp này được sử  dụng trong trường hợp điện trở  cần đo  có giá trị lớn hoặc ampe kế có nội trở nhỏ  3.1.3   Phương pháp so sánh  Ở  phương pháp này , người ta thường dùng cầu đo Wheatstone để  xác định  giá trị điện trở được chính xác hơn và thường được dùng trong phòng thí nghiệm vì   những ưu điểm của nó  Có hai phương pháp đo là  Phương pháp cân bằng  Phương pháp không cân bằng  3.2   ĐO ĐIỆN TRỞ BẰNG OHM KẾ  3.2.1   Sơ đồ mạch điện đo điện trở  Trong đồng hồ  đo vạn năng còn cò tên gọi khác là multimeter VOM , đây là   loại đồng hồ  dùng để  đo điện áp , dòng điện và điện trở  . trong trường hợp dùng   Ohm kế  để  đo điện trở  thì trạng thái đo là phần tử  điện trở  đo R X không có năng  lượng ( đo nguội ) mạch đo sẽ sử dụng nguồn pin riêng  RX R1 Rm E
  3. Đây là mạch Ohm kế mắc nối tiếp , dòng điện qua cơ cấu chỉ thị  Im  Eb Im R1   điện   trở   chuẩn  Rx R1 Rm của tầm đo. Rm   điện trở nội của cơ cấu. Khi  Rx  0 , Im  Imax ( dòng cực đại của cơ cấu từ điện ) Khi  Rx  , Im  0 ( không có dòng qua cơ cấu ) 15 45 5 0 Thang ño khoâ ng tuyeá n tính cuû a Omh keá Ví dụ  Cho mạch đo điện trở như hình vẽ . Biết rằng điện áp nguồn pin là E b = 1.5V  và R1 + Rm = 15 k  ­ Imax = 100 A   a. Xác định  độ lệch kim của cơ cấu đo khi  b. RX được nối tắt  c. Xác định giá trị điện trở RX khi kim cơ cấu đo lệch  ½ Dm    Giải  Từ sơ đồ trên , ta nhận thấy khi RX = 0 ( nối tắt ) thì dòng điện qua cơ cấu đo  có giá trị lớn nhất  ( Im = Imax )  Thật vậy , ta có  Im = Imax =   =  = 100  A    Im = Imax = 100 A   Khi kim cơ cấu đo lệch  ½ Dm  , thì dòng điện qua cơ cấu đo có giá trị là  Im =  Imax  = 50  A Từ đó ta xác định được giá trị của điện trơ ûRX là  RX =   ­ ( R1 + Rm ) RX = 15 k 3.2.2   Mạch đo điện trở thực tế  Trong thực tế  nguồn pin Eb có thể  thay đổi .  Im R1 Rm Khi Rx  0 , dòng điện Im qua cơ cấu không bằng  RX Imax do đó mạch đo có thể mắc thêm R2 , biến trở này  I2 dùng để  chỉnh  điểm  “0 ” cho mạch  đo khi bị  Eb  R2 thay đổi . Như  vậy, trước khi đo ta phải ngắn mạch   E
  4. AB ( nối tắt điện trở RX    động tác chặp 2 que đo ) và điều chỉnh R2 ( nút Adj  của  đồ hồ VOM ) để cho kim chỉ thị của Ohm kế chỉ   “0 ” . Theo mạch trên dòng Ib  Eb Ib Rx R1 R 2 // R m Nếu R2 // Rm 
  5. 3.3.  ĐO ĐIỆN TRỞ BẰNG CẦU ĐO 3.3.1 Đo điện trở dùng cầu Wheatstone cân bằng  R1 R2 I1 I2 Cầu Wheatstone được mắc như hình vẽ .  A C G Trong đó  RX R3 R1 , R2 , R3  là các điện trở mẫu  G  là điện kế chỉ thị 0  RX   là điện trở cần đo  Vận hành  Ta chỉnh các giá trị điện trở R1 , R2 , R3 cho đến khi điện kế G chỉ zero . Khi   cầu cân bằng , dòng điện qua điện kế G bằng không ( zero ) nghĩa là UC = UA   Ig R1 R2 r Rg r RX R3 G UR ­ US Ñieä n trôûr ngoõra Maïch Thevenin khi taû i laø rg cuû a ñieä n keá Hay   UR1   =  UR2    và  URX  =  UR3 I1 R1 =  I2 R2   và  I1 RX =  I2 R3  Suy ra   =  hay  RX  =  Với phương pháp đo này RX sẽ được so sánh với các điện trở mẫu  Ta nhận thấy , kết quả đo điện trở RX không phụ thuộc vào nguồn cung cấp  cho mạch điện , đây là  ưu điểm của cầu đo Wheatstone . Tuy nhiên phương pháp  thao tác phức tạp vì phải điều chỉnh các điện trở  mẫu nhiều lần và giá trị  điện trở 
  6. cần đo RX lại phụ thuộc vào độ nhạy của điện kế G , độ nhạy của điện kế G càng   cao thì sự xác định cân bằng càng đúngvà phụ thuộc vào dây nối và điện trở tiếp xúc   ở các mối nối . Ngoài ra sai số của các điện trở mẫu cũng ảnh hưởng đến sai số của  RX , chẳng hạn , nếu sai số của các điện trở lần lượt là  R1 =  R2 =  ± 0.5% ,  R3  = ± 10% thì sai số của điện trở khi đo là   R =  R1,2,3  =  R1 +  R2 +  R3 = 0.5%  +  1% + 1% = ± 2.5%  Với điện trở bất kỳ RX , để cầu wheatstone cân bằng , ta thay đổi tỷ số giữa  R1/ R2 và thay đổi giá trị điện trở R3 , điện trở  R3 có giá trị thay đổi từng cấp , mỗi  cấp có giá trị  0.1( hoặc từng Ohm một như  các cầu Wheatstone trong phòng thí   nghiệm  Ứng dụng của phương pháp dùng cầu Wheatstone là xác định chỗ  chạm “  mass” của dây cáp điện  U V U M R1 X Y V G LX Y R2 M Giả sử  X UV  là đoạn dây còn tốt  E XY  là đoạn dây bị chạm vỏ  Các đoạn dây UV , XY có chiều dài là L và  điện trở của các đoạn dây này là R  Khi cầu wheatstone cân bằng , ta có   =  Suy ra   RX  =   Do chiều dài dây dẫn tỷ lệ với điện trở của dây dẫn , nên ta có  LX = 2L 3.3.2 Đo điện trở dùng cầu Wheatstone không cân bằng  Trong   công   nghiệp   ,   người   ta     thường   dùng  nguyên lý cầu Wheatstone không cân bằng nghĩa là căn  R1 R2 cứ  vào điện áp ra hay dòng điện ra  ở  ngõ ra của cầu  I1 I2 Wheatstone để đo điện từ hay sai số (R của phần tử đo   E G . Phương pháp này cần có nguồn cung cấp  ổn định vì  A C điện áp ra phụ  thuộc vào nguồn cung cấp E , ngoài ra  RX VR VS sai số còn phụ thuộc vào các điện trở mẫu thành phần  R3 Ñieä n aù p ngoõra ñeåhôûcuû a caà u Wheatstone
  7. của  cầu Wheatstone . Còn độ  nhạy của cầu lại phụ  vào nguồn cung cấp E và nội  trở của bộ chỉ thị .  Khi tháo điện kế G ra khỏi mạch , ta có Tổng trở được xác định  R  = ( R1 // RX ) + ( R2 // R3 )  Điện áp ở ngõ ra của cầu  UA – UC  =  E (  ­  )  Như vậy mạch tương đương Thevenin của cầu được xác định .  Do đó dòng   điện Ig qua điện kế khi cầu không cân bằng  Ig =    rg  là nội trở của điện kế G  Ví dụ  Xác định sự  thay nhỏ  nhất của giá trị  điện trở  RX  mà điện kế  G phát hiện  được khi độ  nhạy của điện kế  G là 1 A / DIV ( DIV là một vạch chia của thang  đo ) .  Biết rằng R1 = 3.5 K  , R2 = 7 K  và R3 = 4 K  , RX = 2 K  và nội trở của  điện kế G là rg = 2.5 K  , sử dụng nguồn điện E = 10V  Giải  Theo biểu thức mạch tưong đương Thevenin  UA – UC = Ig ( r + rg ) r = ( R1 // RX ) + ( R2 // R3 ) r = ( 3.5 x 2 )/ ( 3.5 + 2 ) + ( 7 x 4 ) / ( 7 + 4 ) = 3.82K Khi Ig  thay đổi 1 A  thì giá trị  ( UA  – UC   ) cũng thay đổi . Sự  thay đổi này  được xác định  ( UA – UC ) = Ig ( r + rg ) = 1 A x ( 3.82 + 2.5 ) = 6.32mA Mà ( UA – U C ) = – R 2 / ( R 2 + R 3 ) Như  vậy  Rmin có được khi  ( UA – UC )  càng lớn , độ nhạy càng tăng thì  nguồn cung cấp E phải lớn , nhưng việc tăng nguồn cung cấp chỉ có thể tăng trong  phạm vi nào đó . Do đó để khắc phục hiện tượng này ta phải khuếch đại   ( UA – UC ) và tổng trở Zi của mạch khuếch đại phải lớn .  3.4    ĐO ĐIỆN TRỞ ĐẤT 
  8. Cọc đo điện trở  đất   được làm bằng kim loại ( thường bằng đồng ) gồm  một hoặc nhiều thanh dẫn điện được đóng xuống đất , khi đó chúng ta có cọc đất .  Sau đó các cọc đất này được nối vào mạch đo bằng những dây dẫn điện. Điện trở đất  điện trở của vùng đất cần đo tiếp xúc với cọc đất sẽ được xác  định bởi điện áp rơi trên điện trở đất khi có dòng điện đi qua nó . Trong thực tế điện   trở đất phụ  thuộc vào điều kiện môi trường xung quanh ( nhiệt độ, độ  ẩm ), thành  phần của đất. Khoảng cách giữa các cọc đất   để  cho điện trở  đất khảo sát các cọc đất  không  ảnh hưởng với nhau ( Nghĩa là các điện trở  cọc A không bị   ảnh hưởng bởi  vùng đất của cọc B). Hai cọc đất cách nhau từ  10 m đến 20 m sẽ  có điện trở  đất   không ảnh hưởng lẫn nhau . Nguồn điện áp cung cấp cho mạch đo  nguồn tín hiệu cung cấp cho mạch đo   là nguồn tín hiệu xoay chiều dạng sin hoặc xung vuông . Chúng ta tránh dùng nguồn  DC Do ảnh hưởng của điện giải sẽ làm tăng sai số do điện thế điện cực. Nếu dùng   điện lưới điện lực thì phải dùng biến áp cách ly tránh ảnh hưởng dòng trung tính và  cọc đất của dây trung tính . Mạch đo được mắc như hình  220 V A A B C V RX RB RC 10 m 10 m Cọc A : cọc đo điện trở đất RX     Cọc B : cọc phụ đo điện áp Cọc C : cọc phụ đo dòng điện
  9. I I V A I IV Theo mạch tương đương của điện trở đất cọc A, B, C . Ta được :  VAB = RA.I’  + RB.IV Ta có :  I = I’ + IV    Mà  IV
  10. V2 RA RC I2 V3 RB RC I3 Sau đó giải ba phương trình ta xác định được RA, RB, RC.

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản