2.8.1. Измерение напряжений вольтметром с малым входным сопротивлением
При отсутствии вольтметра с большим входным сопротивлением постоянное напряжение можно измерить с высокой точностью и вольтметром с малым входным сопротивлением. Для этого необходимо присоединить вольтметр к точкам А, В цепи, напряжение между которыми нужно измерить (рис. 2.35, а), и заметить первое показание (U1) вольтметра. Затем включить последовательно с вольтметром резистор R, сопротивление которого равно внутреннему сопротивлению вольтметра Rв (рис. 2.35, б) и заметить второе показание (U2) вольтметра.
Рис. 2.35. Метод измерение нал ряжений вольтметром с малым входным сопротивлением
Искомое напряжение U вычисляем по формуле:
U = U1∙U2/(U1 — U2).
• Пример. Чему равно напряжение на аноде лампы телевизора, если при измерении вольтметром с малым входным сопротивлением показание прибора равно U1 = 75 В, а при измерении напряжения по схеме рис. 2, 36, б — 52,5 В?
Решение. Напряжение на аноде лампы равно:
U = 75∙52,5/(75–52,5) = 175 В.
Из приведенного примера видно, что при непосредственном измерении напряжения вольтметром результат измерения (U1 = 75 В) намного отличается от действительного значения напряжения (U = 175 В).
2.8.2. Измерение постоянных напряжений миллиамперметром
Этот способ требует двух дополнительных резисторов R1 и R2.
Для облегчения вычислений сопротивление второго резистора должно быть равно числу, выраженному однозначной цифрой с нулями, например 5000, 10 000, 20 000 и т. д. Порядок измерения напряжения следующий:
а) к точкам А и В (рис. 2.36, а), напряжение между которыми требуется измерить, присоединяют миллиамперметр с последовательно включенным резистором R1 и замечают показания прибора (I1) (резистор R1 желательно взять такой величины, чтобы стрелка отклонялась почти на всю шкалу);
б) последовательно с миллиамперметром и резистором R1 включают резистор R2 (рис. 2.36, б) и замечают второе показание (I2) прибора;
в) определяют напряжение между точками А и В по формуле:
U = R2∙I1∙I2/(I1 — I2).
Рис. 2.36. Метод измерения напряжения постоянного тока миллиамперметром
• Пример. Чему равно напряжение на зажимах полупроводникового выпрямителя, если при включении последовательно с миллиамперметром резистора сопротивлением R1 = 900 Ом ток I1 = 9 мА, а при увеличении сопротивления в цепи прибора до 1900 Ом сила тока уменьшается до 5,4 мА?
Решение:
U = 1000∙9∙10-3∙5,4∙10-3/(9∙10-3 — 5,4∙10-3) = 13,5 В.
2.8.3. Измерение силы тока низкоомным вольтметром
В отсутствие миллиамперметра или амперметра ток можно измерить вольтметром. С этой целью вольтметр вводят последовательно в измеряемую цепь (рис 2.37, а) и замечают первое показание (U1) прибора.
Присоединив параллельно вольтметру (рис. 2.37, б) резистор, сопротивление R которого известно, замечают второе показание (U2) вольтметра.
Рис. 2.37. Метод измерения силы тока низкоомным вольтметром
Затем определяют искомый ток, то есть ток, протекающий в цепи в отсутствие вольтметра, по формуле:
I = U1∙U2/[R1(U1 - U2)]
• Пример. При включении вольтметра в цепь катода кинескопа показание прибора равно U1 = 2,75 В; после присоединения к вольтметру резистора сопротивлением R = 22 кОм показание вольтметра уменьшается до 1,3 В. Чему равен ток в цепи катода кинескопа?
Решение. Согласно формуле измеряемый ток равен:
I = U1∙U2/[R∙(U1 — U2)] = 2,75∙1,3/22000∙(2,75 — 1,3) = 112 мКа
Вследствие того, что любой измеритель тока обладает собственным сопротивлением, включение его в цепь увеличивает общее сопротивление и, следовательно, уменьшает ток. Таким образом, показания микро- и миллиамперметров оказываются меньше тех значений токов, которые протекают в цепи в отсутствие прибора. Чем больше отношение сопротивления прибора к сопротивлению между теми двумя точками цепи, к которым присоединен измеритель тока, тем больше эта дополнительная ошибка измерения.