Kalibrering af amperemeter, voltmeter og wattmeter ved hjælp af potentiometer

Vi ved, at spænding, strøm og effekt måles i volt, ampere og watt og voltmeter, amperemeter og wattmeter bruges til at måle disse parametre. Selvom disse måleinstrumenter er fremstillet med omhu, kan de stadig give fejlaflæsninger i kundens ende. Så disse instrumenter er kalibreret for at minimere fejlen. Her i denne artikel vil vi forklare, hvordan man kalibrerer voltmeter, amperemeter og wattmeter ved hjælp af et potentiometer.

Før vi går i detaljer, lad os først diskutere det vigtige koncept, der bruges i denne artikel.

Hvis vi har to spændingskilder med samme værdi forbundet parallelt som vist nedenfor, vil der ikke være nogen strømstrøm mellem dem. Dette skyldes, at de potentielle værdier for begge kilder er de samme, og ingen af ​​kilderne kan skubbe op til den anden. Så i kredsløbet viser galvanometeret ingen afbøjning.

Vi bruger det samme fænomen ved at afbalancere to spændingskilder i kalibreringsprocessen.

Kalibrering af potentiometer

Ovenstående figur viser kredsløbsdiagrammet til kalibrering af potentiometer.

På figuren anvendes en standardcelle med spænding 1,50V, som ikke producerer spændingsudsving, selv i millivolt ved belastning. Denne form for stabil kilde er nødvendig til kalibrering af potentiometer uden nogen fejl.

Den ledende skala skaleres nøjagtigt for at undgå fejllæsning under målingerne. Den ledende skala har også en glat overflade med rensede dimensioner for lige modstandsfordeling langs hele dens længde.

Reostaten er til stede til justering af strømmen i kredsløbet, og derved kan vi justere spændingsfaldet pr. Længdeenhed langs den ledende skala. Her er der også tilsluttet et galvanometer til visualisering af defekten, der sker i tilfælde af strømstrøm mellem standardcellensløjfen og den ledende skala. Den ukendte EMF er tilsluttet galvanometeret til måling efter kalibrering af potentiometeret.

Arbejder:

Tænd først for strømmen, og juster reostat, så en strøm på et par hundrede millimeter kan strømme i hovedkredsløbet. Fordi den ledende skala også er i hovedsløjfen, strømmer den samme strøm igennem den og producerer et spændingsfald. Selvom spændingsfaldet vises over metalskalaen, fordeles det jævnt over hele kroppen.

Efter udseendet af spændingsfaldet langs den ledende skala, hvis vi tager glidekontakten og bevæger os langs metalskalaen fra nul, strømmer strømmen fra sekundært kredsløb til primært kredsløb på grund af kredsløbsubalance. Og når glidekontakten bevæger sig længere væk fra nul, falder størrelsen af ​​denne strømflow. Dette skyldes, at når kontaktområdet øges, vil spændingsfaldet over det skalerede område komme tæt på standardcellens spænding. Så på et bestemt tidspunkt vil spændingsfaldet over det skalerede område være lig med standardcellens spænding, og på det tidspunkt vil der ikke være nogen strømstrøm mellem to kredsløb.

Nu hvor et galvanometer er forbundet i det sekundære kredsløb, vil det vise en afvigelse på displayet på grund af strømgennemstrømning og højere vil strømmen være mere afvigelsen. Baseret på dette vil galvanometeret kun vise nogen afvigelse, når begge kredsløb er afbalanceret, og dette er den tilstand, vi vil forsøge at opnå til kalibrering af potentiometeret.

For bedre forståelse, lad os se kredsløbet vist nedenfor, der viser balancetilstanden.

Hvis vi antager modstanden af ​​metalkontakt fra længde 0 til 100 cm som 'R', er spændingsfaldet over hele metalkontaktlængden på 100 cm V = IR. Da vi antog et afbalanceret kredsløb, skal dette spændingsfald 'V' være lig med standardcellens spænding, og der vil være nul afvigelse i galvanometeraflæsningen.

Nu ved at måle denne nøjagtige længde, hvor galvanometeret viser nul, kan vi kalibrere potentiometerskalaen baseret på standard cellespændingsværdien.

Så 1 cm skalalængde holder = 1,5 v / 100 cm = 0,005 V = 5 mV.

Efter at have kendskab til spændingsfaldet pr. Centimeter i potentiometerskalaen, skal du forbinde den ukendte spænding til det sekundære kredsløb og skubbe kontakten for at måle den længde, hvor vi har nul afvigelse. Efter at have kendskab til denne skala, hvor balance finder sted, kan vi måle værdien af ​​ukendt EMF som, V = (kontaktlængde) x (5mV).

Anvendelser af potentiometre

Ud over måling af ukendt spænding kan potentiometeret også bruges til at måle strøm og effekt, det har bare brug for et par ekstra komponenter til måling af dem.

Ud over at måle spænding, strøm og effekt bruges potentiometrene hovedsageligt til kalibrering af voltmetre, ammetre og wattmeter. Da potentiometeret også er en jævnstrømsanordning, skal de instrumenter, der skal kalibreres, være jævnstrømsjern eller elektrodynamometer.

Kalibrering af voltmeter ved hjælp af potentiometer

I kredsløbet er den vigtigste komponent til kalibreringsprocessen en passende stabil DC-spændingsforsyning. Dette skyldes, at eventuelle udsving i forsyningsspændingen vil forårsage en fejl i voltmeterkalibreringen og derved føre til en hel fejl i eksperimentet. Så standard spændingscelle med stabil terminalværdi tages som kilde og tilsluttes parallelt med voltmeter, der skal kalibreres. De to trimpotter 'RV1' og 'RV2' bruges til at justere den spænding, der skal vises over voltmeteret som vist i figuren.

En spændingsforholdsboks er også forbundet parallelt med voltmeteret for at fordele spændingen over voltmeteret og få den passende værdi, der er egnet til tilslutning af potentiometeret.

Med hele opsætningen på plads er vi klar til at teste nøjagtigheden af ​​voltmeteret. Så for at starte, skal du bare give strømmen til kredsløbet for at få en aflæsning på voltmeteret og en ukendt spænding ved spændingsforholdets udgang. Nu bruger vi et kalibreret potentiometer til at måle denne ukendte spænding.

Efter at have fået potentiometeraflæsningen, skal du kontrollere, om potentiometeraflæsningen svarer til voltmeteraflæsningen. Da potentiometer måler den virkelige værdi af spænding, og hvis potentiometeraflæsningen ikke stemmer overens med voltmeteraflæsningen, angives en negativ eller positiv fejl. Og til korrektion kan en kalibreringskurve tegnes ved hjælp af aflæsningerne af voltmeter og potentiometer.

For nøjagtigheden af ​​målingerne er det også nødvendigt at måle spændinger nær potentiometerets maksimale rækkevidde så vidt muligt.

Kalibrering af amperemeter ved hjælp af potentiometer

Som nævnt ovenfor bruger vi en passende stabil DC-forsyningsspænding til at undgå kalibreringsfejl, der ikke frembringer spændingsudsving under hele eksperimentet. En reostat bruges til at justere størrelsen af ​​strømmen, der strømmer gennem hele kredsløbet. En standardmodstand 'R' af passende værdi med tilstrækkelig strømbærende kapacitet placeres også i serie med amperemeteret (som er under kalibrering) for at få en spændingsparameter, der vedrører strømmen, der strømmer i kredsløbet.

Nu efter at strømmen er tændt, strømmer en strøm 'I' gennem hele kredsløbet, og med denne strømflowaflæsning genereres det amperemeter, der er til stede i sløjfen. Der vil også ske et spændingsfald på tværs af standardmodstanden 'R' på grund af denne strømflow.

Nu bruger vi et potentiometer til at måle spændingen over standardmodstanden og derefter bruge ohmsloven til at beregne strømmen gennem standardmodstanden.

Det er den nuværende I = V / R hvor V = spænding over standardmodstanden målt af potentiometeret, og R = modstanden for en standardmodstand.

Da vi bruger standardmodstanden, vil modstanden være nøjagtigt kendt, og spændingen over standardmodstanden måles af potentiometeret. Den beregnede værdi er den nøjagtige værdi af strømmen, der strømmer gennem sløjfen. Sammenlign derefter denne beregnede værdi med ammeteraflæsning for at kontrollere nøjagtigheden af ​​amperemeteret. Hvis der er nogen fejl, kan vi foretage de nødvendige justeringer for amperemeteret for at rette op på fejlene.

Kalibrering af wattmeter ved hjælp af potentiometer

Som nævnt ovenfor for en nøjagtig kalibreringsproces bruger vi to egnede stabile jævnstrømsforsyninger som kilder. Normalt er lavspændingsforsyning forbundet i serie med et wattmeterstrømsspole, og en moderat spændingsforsyning er forbundet til wattmeterets potentielle spole. En reostat i det øverste kredsløb bruges til at justere størrelsen af ​​strømmen, der strømmer gennem strømspolen, og trimpot i bundkredsen bruges til at justere spændingen over den potentielle spole.

Husk, at en trimpotte foretrækkes til justering af spændingen, og reostat foretrækkes til justering af strømmen i et kredsløb.

En standardmodstand 'R' med passende værdi og tilstrækkelig strømførende kapacitet placeres også i serie med wattmeterets strømspole. Og denne standardmodstand vil generere et spændingsfald på den, når der strømmer strøm i det aktuelle spolekredsløb.

Når strømmen er tændt, får vi to ukendte spændingsaflæsninger, den ene er ved spændingsdelerens udgang, og den anden er på tværs af standardmodstanden 'R'. Hvis der nu bruges et potentiometer til at måle spændingen over standardmodstanden, kan vi bruge ohmsloven til at beregne strømmen gennem standardmodstanden. Da den aktuelle spole er i serie med standardmodstanden, repræsenterer den beregnede værdi også strømmen, der går gennem den aktuelle spole. På samme måde skal du bruge potentiometeret anden gang til at måle spændingen over wattmeterets potentielle spole.

Nu hvor vi har målt strømmen gennem strømspolen og spændingen over den potentielle spole ved hjælp af et potentiometer, kan vi beregne effekten som

Effekt P = Spændingsaflæsning x Strømværdi.

Efter beregning kan vi sammenligne denne beregnede værdi med wattmeteraflæsning for at kontrollere for fejl. Når fejlene er fundet, skal du foretage de nødvendige justeringer af wattmeteret for at justere fejlene.

Sådan kan et potentiometer bruges til at kalibrere voltmeter, amperemeter og wattmeter for at få nøjagtige aflæsninger.