Кедергiнi Уитстон көпірінің көмегiмен аныктау

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

АБАЙ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ПЕДАГОГИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

«Физика» кафедрасы

№3 зертханалық жұмыс

КЕДЕРГІНІ УИТСТОН КӨПІРІНІҢ КӨМЕГІМЕН АНЫҚТАУ

КЕДЕРГІНІ УИТСТОН КӨПІРІНІҢ КӨМЕГІМЕН АНЫҚТАУ

Керекті құрал-жабдықтар: Кедергі көпірі,айнымалы / тұрақты ток көзі, нольдік гальванометр, резистивті декада (1 Ом, 10 Ом, 100 Ом), 1 Ом (10 Ом) болатын дәлме-дәл резистор, ұзындығы 75 см болатын эксперименттерге арналған 15 қауіпсіз байланыстырушы сымдар жиынтығы.

Жұмыстың мақсаты: Өлшеу көпір схемасының жұмыс істеу принципін зерттеу. Белгісіз кедергіні Уитстон көпірінің көмегімен анықтау; кедергілерді параллель және тізбектей жалғау заңын тексеру; өткізгіштің меншікті кедергісін анықтау.

ТЕОРИЯДАН ҚЫСҚАША ТҮСІНІК

Өлшеу техникасында электрлік көпір дегеніміз-өлшенген шаманы үлгілі өлшеммен салыстыру әдісіне негізделген өлшеу көпір тізбегі болып табылатын кедергілерді, контейнерлерді, индуктивтілікті және басқа электр шамаларын өлшеуге арналған электрлік құрылғы. Көпір тізбектері екі кернеуді салыстыру үшін тепе-теңдік индикаторын қолданады. Белгісіз кернеуді өлшеу үшін қолданылатын "потенциометрлік" тізбектерден айырмашылығы, көпірлер схемаларын электр шамаларының барлық түрлерін, соның ішінде жоғары дәлдіктегі кедергілерді өлшеу үшін де қолдануға болады.

Уитстон көпірі (Wheatstone bridge) деп аталатын стандартты көпір схемасы 1 суретте көрсетілген

[pic 1]

1 сурет. Уитстон көпірі

Классикалық көпір схемасы төртбұрыш түрінде тізбектей жалғанған төрт кедергілерден R1, R2, R3, R4 тұрады және А, В, C, D нүктелері шыңы деп аталады (1 сурет). Un қуат көзі бар AC тармағы қуат диагоналі деп аталады, ал RЖ жүктеме кедергісі бар BD тармағы жүктеме диагоналі деп аталады. Екі көршілес шыңдардың арасына қосылған R1, R2, R3, R4 кедергілер көпір тізбегінің иіндері деп аталады.

"Көпір тізбегі" атауы диагональдар көпірлер сияқты екі қарама-қарсы шыңдарды қосатындығымен түсіндіріледі (жүктеме диагоналі, мысалы, бұрын көпір деп аталған). 1 суретте көрсетілген схема әдебиеттерде төрт иінді көпір немесе Уитстон көпірі деген атпен белгілі. Бұл зертханалық жұмыста актив кедергілердің шамасын өлшеуге мүмкіндік беретін Уитстон көпірі түрлерінің бірі қолданылады.

Уитстон көпірлері әртүрлі омметрлердің арасында кедергіні өлшеудің ыңғайлы құралы болып саналады. Сызықтық емес шкалалары бар сызықтық емес схемалардан және осыған байланысты өлшеу қателіктерінен айырмашылығы, көпір схемасы сызықты және өте дәл. Бұл жұмысты сипаттау математикасы қарапайым қатынастар мен пропорцияларға негізделген.

Жеткілікті дәлдіктің стандартты кедергісі және қажетті сезімталдығы бар нөл детекторы бар, Уитстон көпірін пайдалану кезінде кедергіні өлшеудің қол жетімді дәлдігі шамамен 0,05% болады. Бұл кедергіні өлшеу әдісі жоғары дәлдігіне байланысты калибрлеу зертханаларында қолданылады.

Уитстон көпірінің негізгі схемасында көптеген түрлендірулер бар. Тұрақты ток көпірлерінің көпшілігі қарсылықты өлшеу үшін қолданылады, ал айнымалы ток көпірлерін индуктивтілік, сыйымдылық және жиілік сияқты әртүрлі электр шамаларын өлшеу үшін қолдануға болады.

Мысалы, Уитстон көпірі ғимараттардың, құрылыстардың құрылымдық элементтерінде, жерасты қазбаларының қоймаларында және тағы басқаларында қысымның, температураның өзгеруін, деформациялардың таралуын (иілу немесе қысу-созу) "өлшейтін" тензорезистордың (тензодатчиктің) кедергісінің өзгеруін анықтау үшін қолданылады. Сонымен қатар, көпірдің теңгерімсіздікке (дисбалансировка) жоғары сезімталдығына байланысты сенсорлардың тензосезімталдығы да жоғары. Бұл зерттелетін объектідегі микродислокацияны (микроқысымдарды және т.б.) өлшеуге ықпал етеді.