где Rи - сопротивление источника питания.
Следует иметь в виду, что измерение сопротивления описанным способом тем точнее, чем меньше отличается измеряемое сопротивление от сопротивления вольтметра и чем больше разность показаний U2 - U1.
2.8.6. Два способа измерения сопротивления и тока полного отклонения микроамперметра с помощью двух постоянных резисторов
Способ 1. Измерение сопротивления и тока полного отклонения микроамперметра.
Чтобы измерить внутреннее сопротивление Rм и ток полного отклонения Iпо микроамперметра, собирают схему, изображенную на рис. 2.40
Рис. 2.40.Измерение сопротивления и тока полного отклонения микроамперметра
Сопротивления резисторов выбирают одного порядка и такой величины, чтобы стрелка прибора находилась на второй половине шкалы.
Заметив показания прибора (I1), закорачивают резистор R2 и записывают второе показание (I2) прибора. Затем вычисляют сопротивление микроамперметра по формуле:
где Rи - внутреннее сопротивление гальванического элемента.
Так как обычно Rм значительно меньше первых двух слагаемых, то им можно пренебречь, т. е. воспользоваться формулой:
Ток полного отклонения, то есть ток, при котором стрелка прибора отклоняется на всю шкалу, определяют по формуле:
где Е - э.д.с. гальванического элемента, Iмакс - конечная отметка шкалы, соответствующая току полного отклонения.
• Пример. Определить сопротивление и ток полного отклонения микроамперметра М24, если при включении в цепь прибора резисторов R1 = 15 кОм и R2 = 16 кОм стрелка отклоняется до отметки "44,2" шкалы, а при закорачивании резистора R2 - до отметки "85,7". Внутреннее сопротивление гальванического элемента равно 0,8 Ом, а э.д.с. - 1,46 В и число отметок шкалы - 100.
Решение. В соответствии с формулами (2.22) и (2.24) находим сопротивление микроамперметра:
Rм = [16000/[(85,7/44,2)-1]] - 15000 - 0,8 ~= 2038 Ом
ток полного отклонения
Iпо = (1,46/16000)∙[(100/44,2) - (100/85,7)] ~= 99,9 мкА
Способ 2. Определение внутреннего сопротивления и тока полного отклонения микроамперметра при помощи постоянных резисторов.
Для определения предлагаемым способом сопротивления и тока полного отклонения микроамперметра требуется гальванический элемент и два постоянных резистора: один из них (R1) сопротивлением (1,5…2,0)∙I/Iпо, где Iпо - предполагаемое значение тока полного отклонения микроамперметра в амперах, а другой (R2) сопротивлением 100 - 2000 Ом.
Процесс измерения заключается в следующем:
1. собирают схему, приведенную на рис. 2.41, и записывают первое показание (I1) микроамперметра (если прибор "зашкаливает" или, наоборот, стрелка отклоняется на незначительный угол, то соответственно увеличивают или уменьшают сопротивление резистора R1);
Рис. 2.41. Определение внутреннего сопротивления и тока полного отклонения микроамперметра ори помощи постоянного резистора
2. переводят переключатель в положение 1–3 и записывают второе показание (I2) микроамперметра;
3. вычисляют внутреннее сопротивление (Rм) по формуле:
При питании схемы источником повышенного напряжения (например, батареей гальванических элементов, составленной из трех батарей типа 3336Л) сопротивление R1 увеличивают в девять раз. В этом случае отношение R2/R1 уменьшается тоже в девять раз, а формула (2.25) упрощается, принимая вид:
Как следует из этого выражения, в случае питания схемы повышенным напряжением требуется только один резистор R2 известного сопротивления.
Ток полного отклонения микроамперметра можно определить следующим образом:
1. измерить напряжение U источника питания схемы;
2. записать силу тока (I1), против которой устанавливается стрелка при переводе переключателя в положение 1–2;
3. вычислить ток полного отклонения по формуле:
где Iмакс - конечная отметка шкалы (максимальное значение шкалы прибора).
• Пример. Определите внутреннее сопротивление микроамперметра, ток полного отклонения которого Iпо= 100 мкА.
Выбираем сопротивления резисторов R1 и R2 равными:
R1 = 1,5/Iпо = 1,5/100∙10 = 15 кОм и R2 = 470 Ом.
По выбранным значениям сопротивлений токи I1 и I2 равны:
I1 = 92 мкА и I2 = 37,5 мкА.
В соответствии с формулой (2.25) измеряемое сопротивление
Точное значение сопротивления микроамперметра Rп превышает измеренное на 4 Ом. Следовательно, погрешность измерения:
SRm = Rп - Rм/Rп = 720–716/720 ~= 0,6 %,
что свидетельствует о довольно высокой точности измерения сопротивлений.
2.8.7. На что способна батарейка
Любителям радио и электроники часто приходится выбирать тип и размер гальванических элементов. Основным критерием может стать максимальная продолжительность работы комплекта или минимальный его вес. Уменьшение веса связано с использованием элементов батарей небольшой емкости, работающих в форсированном режиме. Поскольку в справочниках обычно приводятся умеренные нагрузки "нормального" режима, укажем максимально допустимые (в разумных пределах) токи для ряда распространенных отечественных источников.
Однако чем больше ток, тем короче жизнь любого гальванического элемента, причем прямой зависимости между увеличением тока нагрузки и сокращением срока службы элемента нет: ресурс элемента в форсированном режиме разряда убывает быстрее из-за меньшей эффективности использования активных материалов.
Полезно учесть и то, что недоиспользованные при этом активные материалы способны отдать свой энергетический потенциал, если после форсированного режима перенести элемент в аппаратуру с небольшим током нагрузки. Примером могут служить элементы R6, которые, отработав до предела в аудиоплейере, еще довольно долго служат в "карманном" радиоприемнике.