Calibració de l’amperímetre, el voltímetre i el wattímetre mitjançant un potenciòmetre

Sabem que el voltatge, el corrent i la potència es mesuren en volts, amperes i, per mesurar aquests paràmetres, s’utilitzen watts i voltímetres, amperímetres i wattímetres. Tot i que aquests instruments de mesura es fabriquen amb la cura, poden donar lectures d’errors al client. Per tant, aquests instruments estan calibrats per minimitzar l’error. Aquí, en aquest article, explicarem com calibrar el voltímetre, l’amperímetre i el wattímetre mitjançant un potenciòmetre.

Abans d’entrar en detalls, parlem primer de l’important concepte utilitzat en aquest article.

Si tenim dues fonts de tensió del mateix valor connectades en paral·lel com es mostra a continuació, no hi haurà flux de corrent entre elles. Això es deu al fet que els valors potencials d'ambdues fonts són els mateixos i cap de les dues fonts pot empènyer la càrrega cap a l'altra. Així doncs, al circuit, el galvanòmetre no mostra cap deflexió.

Utilitzarem el mateix fenomen d’equilibrar dues fonts de voltatge en el procés de calibratge.

Calibració del potenciòmetre

La figura anterior mostra el diagrama de circuits per a la calibració del potenciòmetre.

A la figura, s'utilitza una cel·la estàndard amb tensió 1,50V que no produeix fluctuacions de tensió, fins i tot en milivolts després de la càrrega. Aquest tipus de font estable és necessària per calibrar el potenciòmetre sense cap error.

L’escala conductora s’adapta amb precisió per evitar la falta de lectura durant les mesures. L'escala conductora també té una superfície llisa amb dimensions netes per a una distribució de resistència igual a tota la seva longitud.

El reòstat és present per ajustar el flux de corrent al bucle del circuit i, per tant, podem ajustar la caiguda de tensió per unitat de longitud al llarg de l’escala conductora. Aquí també es connecta un galvanòmetre per visualitzar la defecció que passa en cas de flux de corrent entre el bucle de cèl·lula estàndard i el bucle d’escala conductora. El CEM desconegut aquí està connectat al galvanòmetre per mesurar-lo després del calibratge del potenciòmetre.

Treball:

Primer, engegueu l’alimentació i ajusteu el reòstat per permetre que flueixi un corrent d’uns quants centenars de miliamperis al circuit principal del circuit. Com que l’escala conductora també es troba al bucle principal, hi circula el mateix corrent produint una caiguda de tensió. Tot i que la caiguda de tensió apareix a tota l’escala metàl·lica es distribuirà uniformement per tot el cos.

Després de l’aparició de la caiguda de tensió al llarg de l’escala conductora, si prenem el contacte lliscant i ens desplacem al llarg de l’escala metàl·lica des de zero, el corrent flueix del circuit secundari al circuit primari a causa del desequilibri del circuit. I a mesura que el contacte lliscant s’allunya de zero, la magnitud d’aquest flux de corrent disminueix. Això es deu al fet que, a mesura que augmenta l'àrea de contacte, la caiguda de tensió a través de l'àrea escalada s'acostarà al voltatge de la cel·la estàndard. Així doncs, en un moment determinat, la caiguda de tensió a través de l'àrea escalada serà igual a la tensió de la cel·la estàndard i, en aquest punt, no hi haurà flux de corrent entre dos circuits.

Ara que es connecta un galvanòmetre al circuit secundari, mostrarà una desviació a la pantalla a causa del flux de corrent i més gran serà el desviament. En funció d’això, el galvanòmetre no mostrarà cap desviació només quan els dos circuits estiguin equilibrats i aquest sigui l’estat que intentarem aconseguir per calibrar el potenciòmetre.

Per a una millor comprensió, vegem el circuit que es mostra a continuació que mostra l'estat d'equilibri.

Si assumim la resistència del contacte metàl·lic de 0 a 100 cm de longitud com a "R", la caiguda de tensió de tot el contacte metàl·lic de 100 cm de longitud és V = IR. Com que hem assumit un circuit equilibrat, aquesta caiguda de tensió "V" ha de ser igual al voltatge de la cel·la estàndard i hi haurà desviació zero en la lectura del galvanòmetre.

Ara mesurant aquesta longitud exacta a la qual el galvanòmetre mostra zero, podem calibrar l’escala del potenciòmetre en funció del valor de tensió de la cèl·lula estàndard.

Així doncs, la longitud de l’escala d’1 cm es manté = 1,5 v / 100 cm = 0,005 V = 5 mV.

Després de conèixer la caiguda de tensió per centímetre a l’escala del potenciòmetre, connecteu la tensió desconeguda al circuit secundari i feu lliscar el contacte per mesurar la longitud a la qual tindrem desviació nul·la. Després de conèixer aquesta longitud d’escala en què es produeix l’equilibri, podem mesurar el valor de CEM desconeguts com, V = (longitud de contacte) x (5mV).

Aplicacions dels potenciòmetres

A més de mesurar la tensió desconeguda, el potenciòmetre també es pot utilitzar per mesurar el corrent i la potència, només necessita un parell de components addicionals per mesurar-los.

A part de mesurar la tensió, el corrent i la potència, els potenciòmetres s’utilitzen principalment per a la calibració de voltímetres, amperímetres i wattímetres. A més, atès que el potenciòmetre és un dispositiu de corrent continu, els instruments que cal calibrar han de ser de ferro mòbil de corrent continu o tipus electrodinamòmetres.

Calibració del voltímetre mitjançant potenciómetre

Al circuit, el component més important per al procés de calibratge és un subministrament estable de voltatge continu. Això es deu al fet que qualsevol fluctuació de la tensió d'alimentació causarà un error en la calibració del voltímetre, la qual cosa provocarà un fracàs complet de l'experiment. Per tant, la cèl·lula de voltatge estàndard amb un valor terminal estable es pren com a font i es connecta en paral·lel amb el voltímetre que cal calibrar. Les dues olles de tall "RV1" i "RV2" s'utilitzen per ajustar la tensió que ha d'aparèixer a través del voltímetre tal com es mostra a la figura.

També es connecta una caixa de relació de tensió en paral·lel amb el voltímetre per dividir la tensió a través del voltímetre i obtenir el valor adequat adequat per connectar el potenciòmetre.

Amb tota la configuració al seu lloc, estem preparats per provar la precisió del voltímetre. Per començar, només cal que proporcioneu energia al circuit per obtenir una lectura del voltímetre i una tensió desconeguda a la sortida de la caixa de relació de tensió. Ara utilitzarem un potenciòmetre calibrat per mesurar aquest voltatge desconegut.

Després d'obtenir la lectura del potenciòmetre, comproveu si la lectura del potenciòmetre coincideix amb la lectura del voltímetre. Com que el potenciòmetre mesura el valor real de la tensió, si la lectura del potenciòmetre no coincideix amb la lectura del voltímetre, s'indica un error negatiu o positiu. I per a la correcció, es pot dibuixar una corba de calibratge amb l'ajut de les lectures del voltímetre i el potenciòmetre.

A més, per a la precisió de les mesures, és necessari mesurar tensions properes al rang màxim del potenciòmetre tant com sigui possible.

Calibració de l’amperímetre mitjançant potenciómetre

Com s’ha esmentat anteriorment, utilitzarem una tensió de corrent continu adequada per evitar els errors de calibratge que no produeixen fluctuacions de tensió durant tot l’experiment. S'utilitza un reòstat per ajustar la magnitud del corrent que circula per tot el circuit. A més, una resistència estàndard 'R' de valor adequat amb una capacitat de càrrega suficient de corrent es col·loca en sèrie amb l'amperímetre (que està en calibratge) per obtenir un paràmetre de tensió relacionat amb el corrent que circula al circuit.

Ara, després d’encendre l’alimentació, un ‘I’ de corrent travessa tot el circuit i amb aquesta lectura de flux de corrent es generarà l’amperímetre present al bucle. A més, es produirà una caiguda de tensió a través de la resistència estàndard 'R' a causa d'aquest flux de corrent.

Ara utilitzarem un potenciòmetre per mesurar la tensió a través de la resistència estàndard i després utilitzarem la llei d’ohms per calcular el corrent a través de la resistència estàndard.

Aquest és el corrent I = V / R On V = tensió a través de la resistència estàndard mesurada pel potenciòmetre, I R = resistència d’una resistència estàndard.

Com que estem utilitzant la resistència estàndard, la resistència es coneixerà amb precisió i el potenciòmetre mesura la tensió a través de la resistència estàndard. El valor calculat serà el valor precís del corrent que circula pel bucle. A continuació, compareu aquest valor calculat amb la lectura de l'amperímetre per comprovar la precisió de l'amperímetre. Si hi ha algun error, podem fer els ajustaments necessaris perquè l’amperímetre rectifiqui els errors.

Calibratge del wattímetre mitjançant el potenciòmetre

Com es va esmentar anteriorment per a un procés de calibratge precís, utilitzarem dues fonts d’alimentació de tensió CC estables adequades com a fonts. Normalment, l’alimentació de baixa tensió es connecta en sèrie amb la bobina de corrent d’un wattímetre i una alimentació de tensió moderada es connecta a la bobina potencial del wattímetre. S'utilitza un reòstat al circuit superior per ajustar la magnitud del corrent que flueix a través de la bobina de corrent i l'olla de retallada al circuit inferior s'utilitza per ajustar la tensió a través de la bobina potencial.

Recordeu que es prefereix una olla de retallada per ajustar el voltatge i que es prefereix el reòstat per ajustar el corrent en un circuit.

A més, es col·loca una resistència estàndard "R" de valor adequat i capacitat de càrrega suficient en sèrie amb la bobina de corrent del wattímetre. I aquesta resistència estàndard generarà una caiguda de tensió a través d’ella quan circuli corrent al circuit de la bobina de corrent.

Després d’encendre l’alimentació, obtindrem dues lectures de tensió desconegudes, una a la sortida del divisor de tensió i l’altra a la resistència estàndard “R”. Ara, si s’utilitza un potenciòmetre per mesurar la tensió a través de la resistència estàndard, podem utilitzar la llei d’ohms per calcular el corrent a través de la resistència estàndard. Com que la bobina actual està en sèrie amb la resistència estàndard, el valor calculat també representa el corrent que passa per la bobina actual. De manera similar, utilitzeu el potenciòmetre per segona vegada per mesurar la tensió a través de la bobina potencial del wattímetre.

Ara que hem mesurat el corrent a través de la bobina de corrent i el voltatge a través de la bobina potencial mitjançant un potenciòmetre, podem calcular la potència com

Potència P = Lectura de tensió x Valor actual.

Després de calcular podem comparar aquest valor calculat amb la lectura de wattímetres per comprovar si hi ha errors. Un cop trobats els errors, feu els ajustaments necessaris al wattmetre per ajustar-los.

Així es pot utilitzar un potenciòmetre per calibrar el voltímetre, l’amperímetre i el wattímetre per obtenir lectures precises.