№1 Жұмыс. Активтік кедергіні амперметр

1
№
1 
Жұмыс
. 
Активтік
 
кедергіні

амперметр
 
жəне
 
вольтметр
 
көмегімен
 
өлшеу
 
 
Жұмыстың
 
мақсаты
.
Өлшеуіш
приборлармен
(
амперметр
жəне
вольтметр
), 
тұрақты
токтың
электр
тізбектеріндегі
кедергілерді
өлшеу
əдісімен
, 
өлшеу
қателіктерінің
негізгі
түрлері
жəне
оларды
азайту
əдістерімен
танысу
. 
Қысқаша
 
теориялық
 
мəліметтер
 
Электр
тогы
деп
электр
зарядтарының
реттелген
(
бағытталған
) 
қозғалысы
айтылатыны
белгілі
. 
Егер
токтың
күші
жəне
бағыты
уақытқа
байланысты
өзгермейтін
болса
, 
онда
мұндай
ток
тұрақты
ток
болады
. 
Тұрақты
ток
бағынатын
негізгі
заң
– 
Ом
заңы
. 
Осы
заңға
сəйкес
, 
тосын
күштер
əсер
етпейтін
тізбек
бөлігіндегі
(
тізбектің
біртекті
бөлігі
) 
өткізгіш
бойымен
ағатын
ток
күші
өткізгіштің
шеттеріндегі
потенциалдар
айырмасына
(
кернеуге
) 
тура
, 
ал
оның
кедергісіне
кері
пропорционал
болады
, 
яғни
R
U
I
=
. (1) 
Электр
тізбегіндегі
тұрақты
токты
қамтамасыз
ету
үшін
электр
қозғаушы
күш
үздіксіз
əсер
етуі
қажет
, 
өйткені
заряд
тасымалдаушылар
реттелген
қозғалыс
жасаған
кезде
қайсыбір
кедергіге
кездеседі
. 
Металл
өткізгіштердің
кедергісін
кристалдық
тордың
түйіндерінде
орналасқан
атомдармен
(
иондар
-
мен
) 
өріс
əсерінен
реттелген
қозғалыс
жасайтын
еркін
өткізгіштік
электрондардың
əсерлесуімен
(
шашырауымен
) 
сапалы
түрде
түсіндіруге
бола
-
ды
. 
Жылулық
тербелмелі
қозғалыс
күйінде
тұрған
атомдар
(
иондар
) 
электрондардың
орын
ауыстыруына
кедергі
жасайды
, 
осыдан
ток
күші
кемиді
. 
Өткізгіштің
кедергісі
деп
токтың
жүруіне
өткізгіштің
қиындық
келтіретін
қасиетін
сипаттайтын
физикалық
шаманы
айтады
. 
Кедергі
өткізгіштің
материа
-
лына
, 
оның
геометриялық
пішіні
мен
мөлшеріне
, 
температураға
жəне
де
токтың
өткізгіш
бойына
қалай
таралғандығына
(
конфигурациясына
) 
тəуелді
. 
Ұзындығы
l
, 
көлденең
қимасы
S 
біртекті
цилиндр
тəрізді
өткізгіштің
кедергісі
былай
анықталады
: 
R
l
S
=
ρ
, 
мұндағы
ρ
– 
меншікті
электр
кедергі
. 
СИ
жүйесінде
кедергі
Оммен
өлшенеді
. 1 
Ом
деп
өткізгіштің
екі
шетінде
потенциалдар
айырмасы
1 
В
болған
жағдайда
күші
1 
А
тұрақты
ток
жүретін
өткізгіш
кедергісін
айтады
. 
Үлкен
кедергілерді
өлшеу
үшін
мынадай
өлшем
бірліктері
қолданылады
: 1
кОм
=10
3
Ом
, 1 
МОм
=10
6
Ом
.
Токты
 
өлшеу
. 
Ток
күшін
өлшеуге
арналған
прибор
амперметр
деп
аталады
. 
Ол
тізбектің
ток
күші
өлшенетін
бөлігіне
тізбектеп
қосылады
. 
Амперметрдің
А
R
ішкі
(
меншікті
) 
кедергісі
мүмкіндігінше
аз
болуға
тиіс
. 
Сонда
амперметрді
тізбекке
қосқанда
тізбектің
осы
бөлігінің
кедергісі
іс
жүзінде
өзгеріссіз
қалады
да
, 
прибор
тұтынатын
қуат
елеусіз
аз
болады
. 
Осылай
қосылған
амперметрлер
токты
тікелей
бақалайтын
приборлар
ретінде
қолданылады
, 
бұлар
өлшенетін
токтың
сандық
мəндерін
көрсетеді
. 

2
Жұмыс
істеу
негізіне
қарай
амперметрлер
магнитоэлектрлік
жəне
электромагниттік
болып
бөлінеді
. 
Магнитоэлектрлік
жүйедегі
амперметрдің
жұмыс
істеуі
тұрақты
магниттің
магнит
өрісімен
өлшенетін
ток
өтетін
қозғалмалы
контурдың
əсерлесуіне
, 
ал
электромагниттік
жүйедегі
амперметрдің
жұмыс
істеуі
орамдары
арқылы
өлшенетін
ток
өтетін
катушканың
магнит
өрісімен
қозғалмалы
ферромагниттік
өзектің
əсерлесуіне
негізделген
. 
Тұрақты
ток
тізбектерінде
негізінен
магнитоэлектрлік
(
электромагниттік
сирек
қолданылады
) 
жүйедегі
амперметрлер
қолданылады
. 
Амперметр
ток
күшінің
белгілі
шектік
мəніне
арналады
. 
Оның
өлшеу
диапазонын
үлкейту
үшін
амперметрге
параллель
қосымша
кедергі
(
шунт
) 
қосылады
. 
Сонда
өлшеу
диапазонын
n
есе
үлкейту
үшін
кедергісі
)
1
/(
−
=
n
R
R
А
ш
шунт
керек
болады
. 
Гальванометрге
(
вольтметрге
) 
параллель
шунт
жалғап
, 
бақылау
шкаласын
өзгертіп
, 
оны
амперметрге
айналдыруға
болады
. 
Кернеуді
 
өлшеу
Кернеуді
өлшеуге
арналған
прибор
вольтметр
деп
аталады
. 
Вольтметр
өлшенетін
тізбек
бөлігіне
параллель
қосылады
. 
Ол
да
амперметр
секілді
магнитоэлектр
немесе
электромагнит
жүйесінде
болады
. 
Вольтметр
тізбекке
параллель
қосылатындықтан
негізгі
тізбек
тогын
көп
өзгертіп
алмас
үшін
оның
кедергісін
өте
үлкен
етіп
алады
, 
яғни
вольтметрден
өтетін
ток
өте
аз
болуы
керек
. 
Сондықтан
вольтметрдің
өлшеу
шегін
өзгерту
үшін
оған
тізбектей
к
R
қосымша
кедергі
жалғайды
: 
өлшеу
шегін
n
есе
өсіру
үшін
)
1
/(
−
=
n
R
R
В
к
қосымша
кедергі
керек
. 
Үлкен
 
кедергілерді
 
амперметр
 
жəне
 
вольтметр
 
əдісі
 
бойынша
 
өлшеу
(1 
суреттегі
схема
). 
Бұл
жағдайда
өлшенетін
кедергі
R U I
=
/
, 
мұндағы
I
- 
өлшенетін
кедергіден
өтетін
ток
, 
U
- 
кернеу
. 
1 - 
суреттегі
схема
өлшенетін
R
кедергі
амперметрдің
ішкі
кедергісінен
əдеқайда
көп
болғанда
қолданылады
. 
Бұл
жағдайда
амперметрге
түскен
кернеу
ескерілмейді
, 
берілген
кернеу
түгелімен
өлшенетін
кедергіге
түседі
деп
есептелінеді
.
Өлшенетін
кедергіге
түсетін
кернеудің
R
U
шын
мəні
вольтметрдің
көрсеткен
U
мəнінен
, 
амперметрге
түсетін
A
U
δ
кернеу
мəніне
, 
яғни
δ
U
R I
A
A
=
шамасына
кем
болады
: 
U
U
U
R
A
= −
δ
, (2) 
мұнда
A
R
- 
амперметрдің
ішкі
кедергісі
. 
Амперметр
енгізетін
қателікті
ескеретін
болсақ
, 
онда
өлшенетін
кедергінің
дəл
мəні
мына
формуламен
анықталады
: 
R
U
U
I
A
=
−
δ
, (3) 
яғни
дəлірек
анықталған
кедергіге
түскен
кернеу
U
IR
U
A
=
+
δ
болады
. 

3
Егерде
A
U
δ
прибордың
өлшеу
дəлдігінен
үлкен
болса
, 
оны
ескеру
қажет
. 
Мұнда
U
– 
кернеудің
дəл
мəні
деп
санаймыз
, 
бірақта
оның
өлшеу
қателігін
төмендегіше
бағалаймыз
. 
1 - 
суреттегі
схема
бойынша
салыстырмалы
қателік
немесе
кернеу
өсімшесі
мына
формуламен
анықталады
: 
R
R
R
R
I
IR
U
U
A
A
A
A
≈
+
=
)
(
δ
. (4) 
Егерде
 
амперметрдің
R
A
 
ішкі
 
кедергісі
 
өлшенетін
 R 
кедергімен
 
шамалас
 
болса
, 
яғни
 
аз
 
кедергі
 
жағдайында
, 2-
ші
 
суреттегі
 
схема
 
қолданылады
.
Бұл
жағдайда
вольтметр
кедергіге
тікелей
қосылады
да
, 
тек
қана
ондағы
кернеудің
түсуін
өлшейді
. 
Бірақта
, 
ескере
кететін
жай
, 
вольтметр
амперметр
сияқты
, 2 - 
суреттегі
схемада
дəл
мəнді
көрсетпейді
екен
. 
Себебі
,
вольтметр
арқылы
аз
да
болса
, 
В
I
δ
ток
жүреді
, 
сонда
өлшенетін
кедергі
арқылы
жүретін
токтың
мəні
(
В
I
I
δ
−
) 
болатындықтан
, 
ондағы
кернеу
R
I
I
U
В
)
(
δ
−
=
 
формуласымен
анықталады
. 
Демек
, 
волтьметр
енгізетін
қателікті
ескергенде
, 
кедергіні
дəл
анықтау
үшін
, 
оның
мəні
мына
формуламен
есептелінеді
: 
)
/(
В
I
I
U
R
δ
−
=
, (5) 
мұнда
В
В
R
U
I
/
=
δ
-
вольтметр
арқылы
өтетін
ток
, 
В
R
-
вольтметрдің
ішкі
кедергісі
, 
U
– 
кедергіге
түсетін
кернеудің
дəл
мəні
деп
қарастыруға
болады
. 
2 - 
суреттегі
схема
бойынша
салыстырмалы
ток
өсімшесі
мына
формуламен
анықталынады
: 
В
В
В
В
В
В
R
R
R
R
R
RR
R
R
U
R
U
I
I
≈
+
=
+
=
/
)
(
/
δ
(6) 
Егер
бұл
шаманың
мəні
вольтметрдің
дəлдік
класымен
анықталатын
қателік
шегінен
асып
кетсе
, 
онда
кедергінің
мəнін
(5) 
өрнекпен
анықтау
қажет
. 
Көрсетілген
екі
схеманың
қайсысы
дəлірек
өлшейтіндігі
(3) 
немесе
(6) 
формула
бойынша
анықталады
.