Ústav fyziky a technologií plazmatu
Fyzikální praktikum pro nefyzikální obory
Pracovní list
Úloha 3: Měření proudu a napětí, vlastnosti elektrických přístrojů
Jméno: Naměřeno:
Skupina: Otestováno:
Měření elektrického napětí a proudu
1. Co by se stalo, kdybychom zapojili typický voltmetr do obvodu sériově?
2. Jaké důsledky by mělo zapojení typického ampérmetru paralelně s měřeným prvkem?
Měření odporu z Ohmova zákona
1. Jaká je systematická chyba v případě měření odporu metodou A při dosazení přímo měřených
hodnot do vztahu R = U/I? Námi spočtený odpor bude ve srovnání se skutečným odporem
systematicky větší menší, protože
2. Jaké je znaménko systematické chyby při vyhodnocení metody B bez korekce vlivu ampérmetru?
Zdůvodnění odpovědi:
3. Sestavte jednoduchý obvod s použitím kalibrátoru jako zdroje proudu, v obvodu bude zapojena
odporová dekáda s vhodným přednastaveným odporem. Pro určení napětí na dekádě použijte
stolní digitální multimetr Keysight U3401A jako voltmetr. Jako měřený proud užijeme přímo
proud nastavený na kalibrátoru. S použitím Ohmova zákona spočtěte odpor dekády a výsledek
porovnejte s údajem na dekádě.
U = I = R =
Určete nejistoty měřeného napětí i proudu a vypočtěte nejistotu měření odporu dekády.
1
Poznámky k měření a výpočtu (např. schéma zapojení, nejistoty měřicích přístrojů, výpočet nejistoty
odporu, ...):
Měření vnitřního odporu ručkového měřicího přístroje
1. Změřte vnitřní odpor ampérmetru o rozsahu 100 µA metodou z Ohmova zákona. Pro měření
napětí použijte digitální multimetr Keysight U3401A .
U = I = ROhm =
Poznámky k měření a výpočtu (např. schéma zapojení, nejistoty měřicích přístrojů, výpočet
nejistoty odporu, ...):
2. Je třeba při metodě stanovení vnitřního odporu z Ohmova zákona korigovat vliv měřicích přístrojů,
tak, jak jsme to ukázali výše při měření odporu metodami A a B? ano ne
Zdůvodnění odpovědi:
3. Změřte vnitřní odpor ampérmetru substituční metodou. Rsubst =
Poznámky k měření a výpočtu (např. princip metody, schéma zapojení, výpočet nejistoty odporu,
přesnost metody, ...):
2
Změna rozsahu měřicích přístrojů
1. Spočtěte velikosti bočníků. které zvětší rozsah ampérmetru 100 µA na velikosti 0,5 mA, 1 mA
a 2 mA. Bočníky realizujte odporovou dekádou. Pomocí kalibrátoru v roli zdroje proudu ověřte
správnou funkci přístroje na nových rozsazích; celkový proud odečtěte z displeje kalibrátoru
(kalibrátor má současně roli zdroje proudu a roli kontrolního ampérmetru).
nový
rozsah
zvětšení
rozsahu
(n krát)a
vypočtený
odpor
bočníku [Ω]
proud kontr.
ampérmetrem
[mA] b
korigovaný
odpor
bočníku [Ω]c
0,5 mA
1,0 mA
2,0 mA
a
vůči ampérmetru rozsahu 100 µA
b
Proud čtený na kontrolním ampérmetru zapojeném v sérii se zkonstruovaným ampérmetrem
v situaci, kdy na zkonstruovaném ampérmetru je plná výchylka.
c
Hodnota odporu nastavená na odporové dekádě, při níž proud tekoucí kontrolním ampérmetrem
je skutečně n násobkem proudu tekoucího ampérmetrem rozsahu 100 µA.
Poznámky k měření a výpočtu (např. schéma zapojení, výpočet potřebného odporu bočníku, ...):
2. Mějme analogový měřicí přístroj z výroby cejchovaný jako ampérmetr rozsahu 5 A. Víme, že
přístroj má vnitřní odpor 0,2 Ω. Kdybychom tento přístroj chtěli bez jakékoliv úpravy použít
jako voltmetr, jaký by byl jeho rozsah?
Zdůvodnění odpovědi:
Týž výpočet pro ampérmetr o rozsahu 100 µA z naší úlohy:
3
3. Spočtěte velikosti předřadníků. které umožní používat ampérmetr 100 µA jako voltmetr s rozsahy
5 V a 10 V. Předřadníky realizujte odporovou dekádou. Pomocí kalibrátoru v roli zdroje napětí
ověřte správnou funkci přístroje na nových rozsazích; celkové napětí odečtěte z displeje kalibrátoru
(kalibrátor má současně roli zdroje napětí a roli kontrolního voltmetru).
nový
rozsah
zvětšení
rozsahu
(n krát)d
vypočtený odpor
předřadníku [Ω]
nastavené
napětí [V]e
korigovaný odpor
předřadníku [Ω]f
5 V
10 V
d
vůči voltmetru, který vznikne zapojením ampérmetru rozsahu 100 µA jako voltmetru bez
předřadníků
e
Napětí čtené na kontrolním digitálním voltmetru zapojeném paralelně se zkonstruovaným
voltmetrem.
f
Hodnota odporu nastavená na odporové dekádě, při níž je napětí na kontrolním voltmetru
skutečně n násobkem napětí na voltmetru, který vznikl zapojením ampérmetru 100 µA jako voltmetru
bez předřadníku.
Poznámky k měření a výpočtu (např. schéma zapojení, výpočet potřebného odporu předřadníku,
...):
Poznámky k úloze (pochopitelnost, užitečnost, náročnost, nejasnosti, ...):
4