Лабораторная работа №6

Измерение параметров пассивных элементов электрических цепей.

Цель работы – ознакомление с методами и средствами измерения сопротивления, индуктивности и емкости на постоянном и переменном токе, привитие навыков работы с измерительными приборами и определение их метрологических характеристик.

Программа работы

1. Измерение параметров элементов косвенным методом при помощи вольтметра и амперметра.
2. Измерение сопротивления мостом постоянного тока.
3. Измерение параметров элементов мостом переменного тока.
4. Измерение параметров элементов резонансным методом.
5. Измерение параметров элементов цифровыми приборами.

Общие положения.

Характеристики и параметры компонентов электрических цепей. Электрическая цепь представляет собой совокупность соединенных друг с другом элементов ( источников и приёмников электрической энергии), по которым может протекать электрический ток. Приёмники электрической энергии: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и т. п. относят к пассивным элементам электрической цепи и характеризуют рядом параметров – сопротивление, ёмкостью, индуктивностью, взаимной индуктивностью, добротностью и др.

Параметры пассивных элементов делят на основные и производные. К основным параметрам элементов относят сопротивление резисторов, ёмкость конденсаторов, индуктивность (взаимную индуктивность) катушек. К произвольным параметрам относят добротность, постоянную времени, тангенс угла потерь и др. Кроме того, по номинальному значению параметры элементов делят на главные и остаточные (паразитные).

Главные параметры соответствуют основному назначению элемента, а паразитные параметры обусловлены несовершенством конструкции этих элементов. Например, главным параметром катушки является её индуктивность, активное сопротивление и ёмкость являются паразитные параметры. По сравнению с главным параметром паразитные параметры имеют малые значения.

С учётом паразитных параметров резисторы, конденсаторы и катушки характеризуется некоторые эффективными значениями сопротивления, емкости и индуктивности соответственно, которые зависит от частоты тока. В связи с этим эффективные значения параметров элементов необходимо измерить на рабочих частотах, чтобы избежать большой погрешности измерений.

Двухполюсные элементы электрической цепи представляют в виде последовательной (рис. 1а,б) или параллельной (рис. 2а) схем замещения. При последовательной схеме замещений элемент характеризуют активным R и реактивным X сопротивлениями, а при параллельной схеме замещения активный G и реактивной B проводимостями.

Рис. 1.

Полное сопротивление элемента для последовательной схемы замещения определяют по формуле

(1)

где U и I действующие значения напряжения и тока в цепи.

Полную проводимость элемента для параллельной схемы замещения определяют по формуле

(2)

Откуда следует, что

(3)

Рис 2

Рис 3

Векторная диаграмма для последовательной схемы замещения, изображенная на рисунке 1.б, показывает, что напряжение U можно разложить на две составляющие – синфазную U_R с током I и квадратурную U_X. Аналогично векторная диаграмма для параллельной схемы замещения (рис.2б) показывает, что ток I можно разложить на две составляющих – синфазную I_G с напряжением U и квадратурную I_B.

Любой из пассивных двухполюсных элементов можно представить как последовательной, так и параллельной схемами замещения. Эти схемы замещения эквивалентны при условии, что параметры элементов определяются формулами

	(4)
	(5)

Таким образом, используя формулы (4) и (5), при известных параметрах одной из схем замещения можно рассчитать параметры другой схемы. Приведенные двухэлементные эквивалентные схемы позволяют отразить как главные, так и паразитные параметры элементов. На рис. 3 приведены двухэлементные схемы замещения резисторов. Схема , изображенная на рис. 3а содержит главный параметр R и паразитную емкость C_пар выводов резистора. Схема, изображенная на рис.3б содержит главный параметр R и паразитную индуктивность L_пар намотке резистора.

Рис.4.

На рис. 4 приведены схемы замещения конденсатора. Главным параметром этих схем замещения является емкость C конденсатора, а паразитными – проводимость Cут утечки для параллельной схемы (рис.4,а) или сопротивление R_пот потерь для последовательной схемы (рис. 4,б).

Аналогично на рис. 5 приведены схемы замещения катушки индуктивности. Главными параметрами этих схем замещения является индуктивность L катушки, а паразитными – сопротивление R_пос для последовательной схемы (рис.5,а) или проводимость G_пар для параллельной схемы (рис.5,б).

Для оценки качества элементов электрической цепи используют отношение сопротивлений последовательной схемы замещения или отношение проводимостей параллельной схемы замещения. Качество конденсаторов характеризуется тангенсом угла потерь.

(6)

где - угол потерь, определяемый из векторных диаграмм рис.1,а и 2,б.

Качество катушек индуктивности характеризуют добротностью

(7)

которая является величиной, обратной tg.

Тангенс угла потерь и добротность можно использовать для определения паразитных параметров схем замещения (рис. 4 и 5), пользуясь формулами

(8)

или

(9)

Реактивную составляющую резисторов для схем замещения, изображенных на рис.3, определяют по формуле

(10)

Рис.5а,б

Кроме того, реактивную составляющую резисторов оценивают по постоянной времени

(11)

где = 900 - .
В некоторых случаях используют трехэлементные схемы замещения элементов электрических цепей. Так, например, схему замещения катушки индуктивности можно представить, как изображено на рис.6. Главным параметром этой схемы является индуктивность L катушки, а сопротивление R_пос обмотки и ее емкость C_пар являются паразитными параметрами. Паразитные параметры катушки в этом случае характеризуют добротностью Q (7) собственной резонансной частотой.

Рис.6.

(12)

Методы измерения параметров пассивных компонентов электрических цепей делят на прямые и косвенные. Косвенный метод измерения параметров основан на измерении напряжения и тока в элементе и последующем расчете параметров по закону Ома.

Прямые методы измерения разделяют на методы непосредственной оценки и методы сравнения. Методы непосредственной оценки реализуются в приборах прямого действия, в которых измеряемая величина оценивается непосредственно по шкале, заранее отградуированной в соответствующих единицах. К приборам прямого действия относят омметры, которые по принципу действия делят на электромеханические и электронные.

К приборам непосредственной оценки относят также цифровые измерители параметров элементов, в которых значения параметров отсчитывают непосредственно с цифрового отсчетного устройства.

Методы сравнения реализуются в мостах постоянного или переменного тока и в резонансных приборах при использовании метода замещения.

Измерение параметров элементов косвенным методом при помощи вольтметра и амперметра по схеме, изображенной на рис.7. Схема, изображенная на рис. 7.а, используется для измерения больших сопротивлений, а схема, изображенная на рис.7.б, - для измерения малых сопротивлений. Это обусловлено методическими погрешностями, связанными с конечными значениями внутренних сопротивлений измерительных приборов – амперметра А и вольтметра V.

Действительное значение измерительного сопротивления в обоих

Рис.7

случаях равно

(13)

где U_R – напряжение на измеряемом сопротивлении, а I_R – ток в нем.

Сопротивление измеренное по схеме, приведенной на рис.7.а, будет больше действительного , так как вольтметр измеряет также напряжение на амперметре, поэтому

Относительная методическая погрешность измерения сопротивления в этом случае имеет значение

(14)

и уменьшается с увеличением .
При использовании схемы, изображенной на рис.7.б, измеренное сопротивление будем меньше действительного, так как амперметр измеряет также ток вольтметра, поэтому

Относительная погрешность измерения сопротивления в этом случае имеет значение

(15)

и уменьшается с уменьшение .

Схемы, изображенные на рис.7, можно использовать для измерения полных сопротивлений или проводимостей, если их питание производится от источника переменного напряжения. Для расчёта сопротивления или проводимости можно использовать формулу (1) или (2). Если частота источника напряжения известна, то эти схемы можно использовать для измерения емкости или индуктивности (без учета паразитных параметров схем замещения)

или .

Мостовые методы измерений используются для измерения полных сопротивлений, индуктивности и ёмкости, тангенса угла потерь и добротности пассивных компонентов электрических цепей. Схема одинарного четырехплечевого моста изображена на рис.8. Такой мост является четырехполюстником, к входным зажимам которого подключается источник питания, а к выходным – гальванометр Г (индикатор равновесия моста). Условием равновесия моста является отсутствие тока в гальванометре и, следовательно, равенство произведений сопротивлений противоположных плеч:

(17)

где

- комплексное сопротивление плеч моста;
- модули комплексных сопротивлений;
- аргументы полных сопротивлений.

Рис.8

Таким образом для уравновешивания моста на переменном токе необходимо выполнение двух условий

(18)

который достигается изменением двух или более параметров образцовых элементов плеч моста.

Если в одном из плеч моста включено неизвестное сопротивление , то при выполнении условия равновесие (17) его можно определить по формуле

(19)

Мосты для измерения параметров компонентов электрических цепей делят на мосты постоянного тока и мосты переменного тока. Мосты постоянного тока бывают одинарные и двойные. Мосты переменного тока отличаются большим разнообразием. Кроме простых четырехплечих мостов применяют сложные шести- и семиплечие мосты, трансформаторные мосты и мосты со сложными индуктивными связями.

Мосты постоянного тока используют для измерения сопротивления резисторов, катушек индуктивностей и проводимостей утечек конденсаторов. Одинарные мосты постоянного тока используются для измерения сопротивления от 10 до 10⁶ Ом. При измерении малых сопротивлений (< 10 Ом) заметную погрешность вносят сопротивления соединительных проводов и контактов. При измерении больших сопротивлений (> 1 МОм) увеличивается погрешность из-за огражденной чувствительности гальванометра и шунтирующего сопротивления изолятора, на котором укреплены входные зажимы моста.

Рис.9

Двойные мосты постоянного тока используются для измерения малых сопротивлений от 10^-8 до 10 Ом. Схема двойного моста достоянного тока приведена на рис.9. Для исключения влияния сопротивлений соединительных проводов и контактных соединений измеряемое сопротивление R_x присоединяется по четырехзажимной схеме включения: двумя токовыми зажимами оно включается в цель питания моста, а двумя потенциальными зажимами в измерительную цепь. Аналогичные зажимы имеет и образцовое сопротивление R_N.

В цепь источника питания входят регулировочное сопротивление R_P, измеряемое сопротивление R_x , образцовое сопротивление R_N и сопротивление Rш соединительной шины. Сопротивления R₁. R₂,R₃,R₄, входящие в измерительную цель, выбирают достаточно большими (сотни и тысячи ом).

Таким образом, при работа двойного моста в цепи источника питания обеспечивается большой ток (до 10 А}, позволяющий получить заметное напряжение на малых сопротивлениях R_x и R_N, чем обеспечивается требуемая чувствительность схемы. В то же время через потенциальные зажимы и высокоомную измерительную цепь ответвляется малый ток, создающий малые падения напряжений в контактных соединениях, что заметно снижает их влияние на погрешность измерения.

При равновесии моста ток через гальванометр равен нулю, что соответствует равенству потенциалов зажимов 1 и 2, Измеряемое сопротивление определяется из уравнения

(20)

При выполнении равенства и достаточно малом сопротивлении шины вторым членом формулы (20) можно пренебречь, тогда рабочая формула двойного моста принимает вид

(21)

Двойной мост постоянного тока типа Р329 предназначен для измерения сопротивлений от 5 МОм до 1 МОм с погрешностью не более 0,5%. Измеряемое сопротивление токовыми зажимами подключается к контактам I₁ и I₂, а потенциальными зажимами и контактам Х_д. Индикатором нуля служит гальванометр, подключаемый к зажимам Г.. Сопротивление R_N и сопротивления R₂=R₃ выбирают замыканием контактов на панели прибора. Сопротивление R₁=R₄ дискретно изменяют переключателями. Значения сопротивления R₁=R₄ отсчитывают по положениям ручек переключателей.

Мосты переменного тока используют для измерения сопротивления на переменном токе, индуктивностей и емкостей. Эти мосты можно также использовать для измерения тангенса угла потерь конденсаторов и добротности катушек индуктивкостей.

Схема моста переменного тока для измерения параметров катушек индуктивностей приведена на рис.10. Уравновешивание моста выполняют изменением образцовых сопротивлений r₂, r₃, r₄ и емкости образцового конденсатора С. Уравнение равновесия моста имеет вид

(22)

откуда следует, что

(23)

Рис.10

Рис.11

Схема моста переменного тока для измерения параметров конденсаторов приведена на рис.11. Уравновешивание моста осуществляют изменением сопротивлений образцовых резисторов и ёмкости образцового конденсатора. Уравнение равновесия моста имеет вид

(24)

откуда следует, что

(25)

Универсальный мост переменного тока типаЕ7-4 предназначен для измерения сопротивлений в диапазоне от 0,1 Ом до 10 МОм на постоянном токе и переменном токе частотой 100 и 1000 Гц, индуктивностей в диапазоне от 10 мкГ до 1000 Г, емкостей от 0,5 пФ до 1000 мкФ, тангенса угла потерь в диапазоне от 0,005 до 0,1 и добротности катушек индуктивности от 1 до 30. Погрешность измерения параметров элементов не превышает 2%.

Рис.12

Упрощенная схема прибора приведена на рис.12. В качестве измерительной схемы использован четырехплечий мост, элементы плеч которого переключаются в соответствии с измеряемой величиной. Изменяя выходное напряжение источника питания, можно исследовать зависимость параметров элементов от приложенного напряжения. Возможность измерения на двух частотах позволяет изучать частотные свойства исследуемых элементов.

Рис.13.

Резонансные методы измерения применяются в высокочастотных измерителях инуктивностей, ёмкостей и сопротивлений, так как в области низких частот резонансные свойства проявляются слабо и не обеспечивается требуемая точность измерений. Наибольшее распространение получили резонансные измерители добротности (схема на рис.13). Источником питания схемы является генератор высокой частоты ГВЧ. выходное напряжение которого подводится к последовательному колебательному контуру, состоящему из индуктивности L_x и образцового конденсатора с ёмкостью С_o. Измерение входного напряжение генератора проводиться электронным вольтметром V₁, а напряжения на конденсаторе – вольтметром V₂.

Если колебательный контур настроен на резонанс с частотой ГВЧ, то выполняется равенства

и

(26)

Добротность колебательного контура определяется формулой

(27)

где и - показание вольтметра и при резонансе.

Если напряжение генератора , то выходное напряжение контура , т.е. шкала вольтметра может быть градуирована в значениях добротности Q.

Измерители добротности можно также использовать для измерения ёмкости конденсатора, индуктивности катушек и их добротности.

Для измерения емкости колебательный контур, состоящий из индуктивности и образцовой ёмкости , настраивают в резонанс на частоте . После этого параллельно ёмкости подключают измерительную емкость и, не изменяя частоты генератора, уменьшают образцовую ёмкость до значения , при котором наблюдается резонанс на прежней частоте . Значение емкости рассчитывают по формуле

(28)

Для измерения индуктивности катушки и её добротности контур, составленный из и образцовой емкости , настраивают в резонанс изменением частоты генератора. После этого индуктивность катушки рассчитывают по формуле

(29)

Добротность контура определяется добротностями индуктивности и ёмкости в соответствии с формулой

(30)

При использовании образцовой емкости, добротность которой , добротность контура в основном определяется добротностью катушки индуктивности, т.е.

Измеритель добротности типа Е4-4 предназначен для измерения добротности контуров и катушек индуктивности, ёмкости и индуктивности. Прибор позволяет измерять добротность контуров на частотах от 50кГц до 35 МГц в пределах от 5 до 500. емкость от 25 до 450 пФ и индуктивности от 50нГ до 400 мГ. Основная погрешность измерений не превышает 4%.
Выходное напряжение генератора контролируется электронным вольтметром, шкала которого обозначена как "Уровень". Для поддержания постоянного значения выходного напряжения генератора указатель прибора «Уровень» при помощи регулятора «Уровень» следует устанавливать на риску в правой части шкалы. Добротность контура отсчитывают по шкале электронного вольтметра, имеющего обозначение .

Рис.14

Цифровые методы измерения параметров элементов основаны на промежуточном преобразовании значения параметра во временной интервал или частоту импульсов. Схема преобразователя емкости во временной интервал приведена на рис.14а, а временная диаграмма на рис.14б.

Перед началом измерения емкость заряжается через ключ К до напряжения Е источника. Затем заряженная емкость подключается к образцовому резистору и начинается её разряд. В момент времени напряжение на емкость уменьшается до значения

(31)

Этот момент времени фиксируется схемой сравнения, на вход которой подаётся опорное напряжение

Длительность импульса на входе схемы сравнения пропорциональна измеренной емкости

Аналогичным образом преобразуют сопротивление в интервал времени .
Цифровой мультиметр Ф4800 предназначен для измерения емкости, индуктивности и сопротивления. Принцип работы прибора основан на преобразовании измеряемого параметра во временной интервал и последующего заполнения этого интервала импульсами тактовой частоты , так что число импульсов

Мультиметр относиться к приборам непосредственной оценки, а значение измеряемого параметра отсчитывается по цифровому отсчётному устройству. Основная Погрешность измерения не превышает 0,5%. Вид измеряемой величины выбирается при помощи кнопочного переключателя.

Характеристики приборов для измерения параметров компонентов электрических цепей. Большинство приборов для измерения параметров компонентов цепей является многофункциональными, предназначенными для измерения как главных, так и производных параметров. К основным характеристикам таких приборов относят: диапазон измерения параметров элементов, диапазон частот измерения, погрешность измерения и чувствительность.

Диапазон измерения характеризуют минимальными и максимальными значениями измеряемых параметров. Измерение большинства параметров обычно выполняется на одной или нескольких фиксированных частотах, а приборы, работающие по резонансному методу, характеризуется диапазоном рабочих частот, в пределах которых выполняется измерение параметров элементов.

Основной метрологической характеристикой приборов является погрешность измерения, которая определяется в заданном диапазоне измерения параметров на каждой из фиксированных частот,

(33)

где - действительное значение измеряемой величины, - её измеренное значение.

Весьма важно характеристикой приборов является чувствительность, которую определяют как отношение отклонения указателя к приращению измеряемой величины

(34)

Для мостов постоянного или переменного тока определяют чувствительность к относительному изменению сопротивления

(35)

где - относительное приращение сопротивления.

Порядок выполнения работы

Рис.15

1. В соответствие с п.1 программы выполняют измерение сопротивления при помощи вольтметра и амперметра. Для этого собирают схему, изображенную на рис.15. В качестве измеряемого сопротивления используют магазин сопротивлений типа МСР. При помощи вольтметра измеряют напряжение источника, а при помощи вольтметра - напряжение на амперметре . Измерение выполняют для значений сопротивлений, указанных в ф.1.

Форма 1

Установленное значение сопротивления	5	10	50	100	500	1000
Напряжение источника , В	5		10	10	20	20
Напряжение , В
Ток , А
Измеряемое значение сопротивления , Ом
Погрешность , %

Погрешность измерения определяют по формуле (14), а сопротивление амперметра – по формуле

2. При выполнение п.2 программы измеряют сопротивление двух элементов – однозначной меры 1 Ом и шунта на номинальный ток 75 А и напряжение 75 мВ. По результатам измерений выполняют расчёт чувствительности двойного моста постоянного тока.
Измерение сопротивлений выполняют по схеме, изображенной на рис.16. Токовые зажимы измерительного элемента подключают к источнику питания ТЕС-15 через токовые зажимы образцового резистора . Гальванометр подключают к зажимам Г, соблюдая полярность, указанную на рис.16.
При помощи замыкателей устанавливают выбранное значение сопротивление и сопротивление . После этого, изменение значение сопротивления ручками переключателей на панели прибора, выполняют уравновешивание моста, наблюдая за отклонениями стрелки гальванометра. Уравновешивание выполняют вначале при нажатой кнопке «Грубо», а затем более точно выполняют уравновешивание при нажатой кнопке «Точно». Расчёт измеряемого сопротивления выполняют по формуле (21).

Рис.16

Для определения класса точности исследуемых элементов (меры и шунта) рассчитывают их погрешности по формуле

где - измеренное значение сопротивление элемента, - его номинальное (паспортное) сопротивление.

После этого выбирают класс точности элементов из ряда значений 0,1;0,2;0,5;1;2;5.

Примечание. При измерении сопротивления меры рекомендуется устанавливать сопротивление Ом, ток источника I = 3 А и сопротивление =1 Ом. При измерении сопротивления шунта рекомендуется устанавливать сопротивление Ом, ток источника I = 5 А и сопротивление = 0,001 Ом.
Для определения чувствительности моста Р329 используют схему, изображенную на рис.16, в которой в качестве сопротивления используют меру сопротивления 1 Ом. После этого устанавливают сопротивления =1 Ом, Ом и, изменяя сопротивление , уравновешивают мост так, как это было описано ранее.

Затем изменяют сопротивление так, чтобы указатель гальванометра отклонился от нулевого положения на 10-15 делений. Отклонения указателя и изменение сопротивления заносят в ф.2. Измерения выполняют при значениях тока источника, указанных в ф.2.

Форма 2.

Ток I, А	0	1	2	3	4
, дел
, Ом
S, дел/Ом

Чувствительность моста рассчитывают по формуле

По результатам расчета чувствительности построить график .
3. При выполнении п.3 программы измеряют при помощи моста переменного тока главные и паразитные параметры двухэлементных схем замещения катушек индуктивностей и конденсаторов. Кроме того косвенным методом по совокупным измерениям определяют взаимную - индуктивность двух катушек - Измерения выполняют при помощи моста переменного тока по схеме, изображенной на рис.17.

Рис.17

При измерениях исследуемый элемент подключают к зажимам моста и устанавливают переключатель вида измерений в положение, соответствующее измеряемой величине R , L или С. Переключателем "Частота", устанавливают частоту генератора, питающего мост. Переключатель качества исследуемого элемента устанавливают при измерениях параметров катушек в положение " " а при измерениях конденсаторов - в положение «Q». При помощи переключателя "Множитель" выбирают порядок измеряемой величины.

Уравновешивание моста выполняют изменением положений переключателя и ручки плавной регулировки указателей "Отсчет". По мере уравновешивания моста увеличивают чувствительность нуль - индикатора при помощи ручки "Чувствительность" Окончательное уравновешивание мост выполняют при помощи ручки плавной регулировки качества элемента (Q или ).

Вначале измеряют индуктивности и добротности двух катушек, имеющих индуктивную связь. После этого измеряют индуктивности и добротности этих же катушек, включенных последовательно. При согласном последовательном включении катушек конец одной катушки соединяется с началом другой, а при встречном - конец одной катушки соединяется с концом другой. Эквивалентная индуктивность при согласном включении больше индуктивностей каждой из катушек.

Результаты измерений параметров катушек индуктивностей заносят в ф.3. В качестве катушек индуктивностей используют однозначную меру взаимной индуктивности. Измерения выполняют для каждой из катушек и их последовательного включения: согласно и встречного на переменном токе частотой 100 и 1000 Гц.

Форма 3

Частота , Гц		100	1000
Первая катушка	,Г
	, Ом
Вторая катушка	, Г
	, Ом
Согласное включение катушки	,Г
	, Ом
Встречное включение катушки	,Г
	, Ом
Взаимная индуктивность М, Г

Взаимную индуктивность катушек рассчитывают по формуле

Паразитные сопротивления катушек рассчитывают по формуле

Результаты измерений параметров конденсатора заносят в ф.4. Измерение выполняют на двух частотах, указанных в ф.4.

Форма 4.

Частота , Гц	100	1000
С. мкф
, Ом

Расчёт сопротивления потерь выполняют по формуле

4. При выполнении п.4 программы резонансным методом измеряют резонансную частоту, добротность и полосу пропускания колебательного контура, индуктивность катушки, ее собственную (межвитковую) емкость и емкость конденсатора. Измерения выполняют по схеме, изображенной на рис.18., при помощи измерителя добротности типа Е4-4.

Рис.18

Рис.19

При измерении характеристик контура к зажимам L_x подключают катушку индуктивности №2, и для значений емкости С_о образцового конденсатора прибора Е4-4, указанных в ф.5, настраивает контур в резонанс изменением частого генератора. Значения резонансной частоты и добротности контура занести в ф.5.
Примечание. При измерении добротности выходное напряжение генератора следует поддерживать постоянным риске на шкале индикатора «Уровень». Добротность отсчитывают по шкале индикатора с учётом множителя предела.

Форма 5

Емкость , пф	25	50	100	200	300	400
Резонансная частота , кГц
Добротность
Полоса пропускания , кГц
Индуктивность , Г
Сопротивление , Ом

Полосу пропускания контура рассчитывают по формуле

По результатам ф.5. построить графики зависимости добротности и полосы пропускания контура от ёмкости и .

Индуктивность катушки рассчитывают по формуле

Сопротивление потерь контура рассчитывают по формуле

Измерение емкости конденсатора при помощи прибора Е4-4 выполняют следующим образом. Вначале устанавливают емкость образцового конденсатора прибора на значение =200…450 пФ и при подключение по наибольшему отклонению индикатора .

После этого к зажимам прибора подключают исследуемый конденсатор и, не изменяя частоту генератора, вновь устанавливают резонанс уменьшением емкости образцового конденсатора до значения . Установленные значения емкостей , и резонансные частоты, заносят в ф.6.

Форма 6

Емкость , пф	450	350	300	250	200
Резонансная частота , КГц
Емкость , пф
Емкость , пф

Измеряемую емкость рассчитывают по формуле

Примечание. Резонансную частоту устанавливают для каждого значения изменением частоты генератора.

При измерении собственной (межвитковой) емкости катушка индуктивности подключается к зажимах прибора Е4-4. Емкость образцового конденсатора устанавливает на значение = 30...50 пф. Затем настраивают контур в резонанс изменением частоты генератора. Значения едкости и частоты генератора заносят в ф.7.

Форма 7

Емкость , пф	30	35	40	45	50
Частота , кГц
Емкость , пф
Емкость , пф

После этого генератор устанавливают на частоту, равную половине резонансной частоты. Контур вновь настраивают на резонанс изменением емкости образцового конденсатора до значения . Значение емкости заносят в ф.7.

Собственную катушку рассчитывают по формуле

Примечание. Так как собственная емкость катушки мала, то необходимость достаточно точно устанавливать резонансные частоты и их половинные значение, а также по возможность точнее фиксировать значение емкостей образцового конденсатора.

5. При выполнении п.5 программы измеряют коэффициент связи индуктивно-связанных катушек при помощи цифрового измерителя параметров. Измерения выполняют по схеме, изображенной на рис.19. при помощи цифрового мультиметра Ф4800.

В качестве индуктивно-связанных катушек используется однозначная мера взаимной индуктивности. При измерении коэффициента связи выполняют два опыта.

В первом опыте измеряют активное сопротивление и индуктивность первой катушки при разомкнутых (режим холостого хода) и замкнутых (режим короткого замыкания) зажимах второй катушки. Затем катушки меняют местами и опыт повторяют. Результата измерений заносят в ф.8.

Примечание. При избрании сопротивления катушки переключатель рода измеряемой величины включить в положение «R». При измерении индуктивности этот переключатель следует переключить в положение «L». Переключатель предела измеряемой величины следует установить в положение «0,1». Отсчет значения измеряемой величины проводят по цифровому индикатору.

Форма 8.

Параметры катушки	, мГ	, Ом	, мГ	, Ом
В режиме холостого хода
В режиме короткого замыкания

По результатам опытов рассчитывают коэффициент связи по формуле

где и - индуктивность первой катушки ив режимах холостого хода и короткого замыкания, и - индуктивность второй катушки в режимах холостого хода и короткого замыкания.

Содержание отчёта.

1. Краткие сведения о методах и средствах измерения параметров пассивных элементов электрических цепей.
2. Схемы измерений по п.п. 1...4.
3. Расчетные формулы.
4. Заполненные таблицы по формам 1...7.
5. Перечень используемых приборов.
6. Выводы.

Литература.

1. Атамалян Э.Г. Приборы и метода намерения электрических величин.-М.: Высшая школа, 1982.;
2. Измерения в электронике: Справочник /В.А.Кузнецов, В.А.Долгов, В.М.Коновских и др./ Под ред. В.А..Кузнецова. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

Контрольные вопросы

Какие модели пассивных элементов используют при измерении их параметров?
2. Какие параметры элементов называют основными и производными?
3. Чем отличаются главные параметры элемента от остаточных?
4. Какими параметрами характеризуют качество элементов?
5. Какими параметрами характеризуют частотные свойства элементов?
6. Дайте характеристику методов измерения параметров пассивных элементов.
7. В чем заключается сущность косвенного метода измерения параметров элементов?
8. Какие погрешности свойственны методу вольтметра-амперметра?
9. Перечислите условия равновесия моста переменного тока.
10. Для чего используют двойные мосты постоянного тока?
11. Объясните принцип работы моста Р329.
12. Чем отличаются схема мостов переменного тока при измерении емкости и индуктивности?
13. Как работает мост переменного тока Е7-4?
14. Какие параметры элементов измеряют резонансными методами?
15. Как работает измеритель добротность?
16. Как измеряют при помощи измерителя добротности емкость конденсаторов?
17. Объясните принцип цифрового метода измерения параметров элементов.
18. Как работает цифровой мультиметр Ф4800?
19. Назовите основные характеристики приборов для измерения параметров элементов.
20. Как определяют чувствительность моста постоянного тока?