Почему у омметра нулевое деление шкалы находится справа кратко

Обновлено: 13.05.2024

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Название предмета: физика

Уровень обучения: базовый

Общее количество часов, отведенное на изучение темы: 1

Место урока в системе уроков по теме: 4

Цель урока: научится измерять электрическое сопротивление при помощи омметра; наблюдать, измерять и делать выводы в процессе экспериментальной деятельности.

Образовательные: изучить различные способы определения электрического сопротивления, познакомить с практическим применением этих приборов.

Развивающие: развивать умения выделять главное, сравнивать, сопоставлять, обобщать, продолжать развивать самостоятельность, познавательный интерес.

Воспитательные: продолжить формирование умений работать в группе, воспитывать чувство ответственности за общее дело.

Познавательные УУД: выдвижение гипотез и их обоснование, построение логической цепи рассуждений.

Личностные УУД: повышение мотивации учения через индивидуальную и групповую работу.

Регулятивные УУД: формирование навыков постановки учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено учащимися, и того, что еще неизвестно.

Коммуникативные УУД: формирование навыков инициативного сотрудничества в поиске сборе информации и при работе в группе.

Техническое обеспечение урока:

- ПК, мультимедиа-проектор, электронная презентация учащихся;

-источник постоянного тока, миллиамперметр, вольтметр, неизвестное сопротивление (электрическая лампочка), двухполюсный переключатель, реостат, магазин сопротивлений, универсальный измерительный прибор (тестер).

Дополнительное методическое и дидактическое обеспечение урока:

Лабораторная работа №10.

1. Организационный момент

Скажи мне, и я забуду.

Покажи мне, и я запомню

Дай сделать мне, и я пойму

Сегодня на уроке мы с вами познакомимся с различными способами определения сопротивления.

Формулировка цели урока.

2. Актуализация опорных знаний

1. Универсальный измерительный прибор (тестер или авометр).

1. Метод вольтамперметра.

2. Измерение сопротивления методом замещения.

3. Измерение сопротивления методом омметра.

3. Изучение нового материала

Универсальный измерительный прибор

(тестер или авометр)

В практике омметр обычно встраивается в универсальные приборы, которые позволяют измерять несколько различных электрических величин. Универсальные приборы, с помощью которых можно измерять ток, напряжение и сопротивление, называются ампервольтомметрами или кратко авометрами или тестерами.

Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы вспомним о технике безопасности.

4. Этап практического применения знаний

Выполнение лабораторной работы по описанию.

Лабораторная работа №10

Измерение электрического сопротивления с помощью омметра

Цель: определить сопротивление электрической лампы с помощью омметра

Оборудование: омметр, источник постоянного тока, электрическая лампа.

Указания к работе:

Электрическое сопротивление измеряют специальным измерительным прибором омметром. Принцип действия простейшего омметра основан на использовании источника

тока с постоянным значением напряжения и микроамперметра со специально проградуированной шкалой. Микроамперметр включается последовательно с источником

тока и резистором R₀ (см. рис.1).

При включении между клеммами 1, 2 (выводами омметра) резистора с некоторым электрическим сопротивлением R сила тока в цепи омметра уменьшается. Шкала омметра градуируется таким образом, что по отклонению стрелки омметра можно определить значение электрического сопротивления резистора, включенного последовательно с омметром.

Современные измерительные приборы отличаются от старых цифровой индикацией. В отличие от аналоговых они не требуют перевода показаний прибора в числовую форму, а сразу дают её сами.

1. Измерьте электрическое сопротивление нити лампы с помощью омметра и оцените границы погрешностей измерений.

2. Соберите электрическую цепь из источника постоянного тока, электрической лампы. Подайте на лампу ее номинальное напряжение. Измерьте электрическое сопротивление нити лампы.

3. Сравните результаты измерений электрического сопротивления.

1) Сформулируйте закон Ома для участка цепи определите, что такое сопротивление проводника.

2) Какие методы применяются для измерения сопротивления?

3) Какие сопротивления, и в каком случае измеряются омметрами?

5. Этап информации о домашнем задании

Доделать задачи с карточки (предыдущий урок).

Измерение электрического сопротивления с помощью омметра

Цель: определить сопротивление электрической лампы с помощью омметра

Оборудование: омметр, источник постоянного тока, электрическая лампа.

Указания к работе:

тока и резистором R₀ (см. рис.1).

3. Сравните результаты измерений электрического сопротивления.

1. Сформулируйте закон Ома для участка цепи определите, что такое сопротивление проводника.

Потому что стрелка в отключенном приборе по правилам должна находиться слева.
У нас не китайское, не арабское, не еврейское мышление.
Поэтому - мы все процессы видим слева направо.
Слева - сопротивление бесконечно, прибор подключили к чему-то не вакуумному,
вещественному. Вещество проводит ток - стрелка пошла вправо, к нулю.

Во вторых, обычно тестер показывает и напряжение и ток, и сопротивление
одной и той же стрелкой. Голову сломаешь, если не сделать так, как сделано.

Фсе просто. Прибор на котором собственно стрелка реагирует на ток, чем больше ток, тем больше отклоняется. Т. е сопротивление вычисляется от тока текущего по цепи. чем он больше тем сопротивление меньше и наоборот.

Для простоты реализации на обычном вольтметре. Ничего дополнительно не нужно - больше сопротивление - меньше ток через прибр - меньше отклонение стрелки. Иначе бы пришлось либо делать специальную головку с обратным отклонением ( тогда мультиметр все остальное мерял бы через зад) либо усложнять схему измерения сопротивлений.

На самом деле, большинство тестеров имеют две шкалы. Прямую и обратную.
Для измерения малых сопротивлений от 0 до 200 Ом шкала прямая. Т. е. , ноль Ом находится слева, а 200 Ом справа. Нижняя шкала на рисунке.
Для сопротивлений более 200 Ом, (килоомы и мегомы) шкала, действительно, обратная. Вторая снизу шкала.
Связано это с методами измерений. Сопротивление определяется путем измерения тока через неизвестное сопротивление от стабильного источника напряжения, батарейки.

В омметрах применен метод непосредственной оценки измеряемой величины, которая находится непосредственно по шкале, заранее проградуированной в соответствующих единицах, или считывается с электронного табло цифровых приборов. Простейшим омметром является электромеханический омметр с однорамочным измерительным механизмом. Он может быть выполнен по последовательной или параллельной схемам. Омметр состоит из источника питания, измерительного механизма и переменного резистора.

Источником питания омметров подобного вида служит, как правило, батарея гальванических элементов. В качестве измерителя И используется однорамочный магнитоэлектрический измерительный механизм с добавочным сопротивлением R_д (примером такого измерительного механизма служит гальванометр магнитоэлектрической системы).

Рассмотрим сначала последовательную схему омметра (рис. 2.3а).

При включении в цепь резистора с неизвестным сопротивлением измеряется сила тока, которая обратно пропорциональна сопротивлению цепи. Сила тока, протекающего через измерительный механизм при разомкнутом ключе К , определяется выражением:

где R _и - сопротивление измерительного механизма, R_б - сопротивление батареи элементов, R_д – сопротивление добавочного резистора, R_x - измеряемое сопротивление.

С другой стороны, эта же сила тока равна:

где К_I - постоянная измерительного механизма по току,

a - угол поворота подвижной части измерительного механизма.

Приравняв формулы (2.11) и (2.12), найдем a :

При постоянных значениях U, K_I, R _б , R_и и R_д угол поворота измерительного механизма a определяется значением измеряемого сопротивления R_x , то есть шкала прибора может быть проградуирована в единицах сопротивления. Из формулы для a следует, что шкала у омметра неравномерная.

При бесконечно большом сопротивлении R_x стрелка прибора не отклоняется, так как ток равен нулю. При нулевом сопротивлении (или замкнутом ключе К) сила тока наибольшая и стрелка отклоняется на всю шкалу. Таким образом, нуль шкалы находится у рассматриваемых омметров справа, что соответствует максимальному углу поворота подвижной части измерительного механизма, так как при R_x=0 угол a максимален. Промежуточные значения сопротивления R_x вызовут отклонение стрелки омметра в пределах от нуля шкалы до бесконечного сопротивления на шкале.

Недостатком этого способа измерения является то, что с течением времени ЭДС батареи уменьшается, что приводит к погрешности в измерении сопротивления. Для поддержания постоянного напряжения на измерительном механизме используют добавочный резистор R _д . При замкнутом ключе К производится установка нуля омметра изменением сопротивления резистора R_д .

Омметры с последовательной схемой используются для измерения сравнительно больших сопротивлений (единиц килоом ), при меньших значениях R_x эта схема имеет малую чувствительность. По последовательной схеме выполнен омметр комбинированного прибора АВО-63.

При измерении небольших сопротивлений применяются омметры, выполненные по параллельной схеме (рис. 2.3 б).

При замыкании ключа К ток протекает по двум параллельно соединенным участкам: через измерительный механизм и измеряемый резистор R_x . Если резистор R_x отсутствует и замкнут ключ (короткое замыкание выводов измерительного механизма), то весь ток протекает через ключ и стрелка измерительного механизма не отклоняется. Если же в качестве резистора R_x взято бесконечно большое сопротивление (соответствует разомкнутому ключу), то весь ток протекает через измерительный механизм и его стрелка отклоняется на всю шкалу. Таким образом, нуль шкалы у такого типа омметров слева. Для контроля правильности показаний прибора размыкают ключ. В этом случае стрелка должна находиться в крайнем правом положении.

В приборе Ц4353 реализованы обе схемы (последовательная и параллельная).

Проверку омметров можно провести с помощью магазина сопротивлений.

В практической работе удобны омметры с равномерной шкалой. На рисунке 2.4 а приведена структурная схема омметра с равномерной шкалой, в котором исследуемый резистор R _х включают в цепь стабилизатора тока (ток в цепи стабилизатора тока на зависит от сопротивления нагрузки). Напряжение на резисторе R _х , измеренное вольтметром с большим внутренним сопротивлением, пропорционально сопротивлению исследуемого резистора. На рисунке 2.4б приведена схема омметра с равномерной шкалой на базе операционного усилителя. Измеряемое сопротивление определяется по формуле R _x = U _вых R _эт / U _оп , где U _вых – напряжение на выходе операционного усилителя ОУ, U _оп – напряжение опорного источника, R _эт – сопротивление эталонного резистора. Измеряемое сопротивление прямо пропорционально выходному напряжению и отсчитывается по равномерной шкале измерительного прибора И , отградуированной в единицах сопротивления.

Когда изобрели омметр?

До изобретения омметра делались небезуспешные попытки создать чувствительный к малым токам гальванометр. Основоположником теории, лёгшей в основу принципа действия современного омметра, стал Георг Ом. Он подключил стрелочный гальванометр к батарее последовательно через резистор, имеющий конечное сопротивление R, и выяснил, что сила тока линейно зависит не только от напряжения батареи, но и от величины сопротивления, которое этот ток преодолевает. Закон Ома, открытый учёным в 1826 году – основа электробезопасности и работы омметров.

Назвать изобретателя вольтметра так и не удалось бы. Идея эта основана на законе Ома. С десяток учёных в XIX-XX вв. приложили усилия к модернизации аналогового омметра – вклад каждого из них бесценен.

Сегодня любой человек, хорошо знакомый с физикой и электрикой, строит аналоговый омметр на базе стрелочного миллиамперметра. Килоомметр строится на базе микроамперметра или милливольтметра, а мегаомметр – на базе вольтметра, гига- и тераомметр – на базе килоомметра. Недостаток омметров, измеряющих сопротивление от долей ома до одного килоома – существенное потребление тока батарейки в 1-3 ампера в час (время, в течение которого щупы замкнуты накоротко). Это вынуждает пользователя применять аккумулятор. Для правильной градуировки прибора по омической шкале в цепь включается калибровочный переменный резистор.

Характеристики и устройство

Омметр включает в себя:

Важнейшими характеристиками омметра считаются:

точность (класс точности);
напряжение (ЭДС) питания батарейки или аккумулятора;
габариты и вес (носить с собой омметр, не помещающийся в кармане, неудобно);
ударо- и виброзащищённость (предусмотрены амортизирующие вставки из резины).

Из последнего следует, что бросать и трясти прибор нельзя. Стрелочный гальваномер имеет измерительную головку, уязвимую к виброударным воздействиям. При сильном ударе у стрелки может сломаться противовес – балансир, без которого её конец задевал бы за шкалу. В ряде случаев повреждается и возвратная пружина – плоская упругая спираль, возвращающая стрелку на нулевое деление после размыкания замеряющей цепи.

Принцип работы

При замкнутых щупах (включение цепи) резистор крутят до тех пор, пока стрелка прибора не остановится на условном нуле омметра. Это снизит потребление тока прибором до значений миллиамперметра, измеряющего ток короткого замыкания в маломощных цепях. Теперь можно измерить искомое сопротивление.

Классификация

По диапазону сопротивлений омметры подразделяются на:

микроомметры – измерение сопротивления до 1 мОм;

Милли омметры – до 1 Ом – применяются для оценки шунтов;

Омметры – до 1 кОм – применяют для позванивания линий, обмоток, электро спиралей, диодов, транзисторов и других элементов;

Гигрометры – до 1 ТОм, используются для оценки исправности изоляции и других не теплопроводящих сред.

Тераомметры применяются уже для оценки среды, разделяющей сильно удалённые друг от друга проводники. Условно сопротивление диэлектрика стремится к бесконечности. Сопротивление вакуума уже является таковым.

Не все омметры питаются от 1,5-9 вольт. Некоторые, к примеру, М-371, используют внешнее стабилизированное питание на 120 В. Существуют и иные особенности – например, вращающаяся шкала и неподвижный маркер-стрелка у омметра М-416. На все современные омметры действует ГОСТ 8.409-81, обновленный 1 июня 2019 года. По варианту исполнения это переносные и настольные (стационарные) устройства. Они отличаются габаритами. Например, профессиональный высокоточный омметр для электро испытательных лабораторий весь срок службы проработает в одном помещении. Примером здесь является щитовой прибор. А мобильный мультиметре можно носить с собой в кармане. Узкоспециализированные омметры классифицируют особо.

Аналоговый

Это всем известный стрелочный мультиметр. Он обладает стрелочным интерфейсом. Может быть усложнён – при замерах прибор конвертирует полученное значение сопротивления в напряжение, по закону Ома прямо пропорциональное ему. Выполнение этой стадии возложено на специальный узел в схеме омметра – операционный усилитель. В итоге на шкале омметра указывается искомое значение сопротивления.

Цифровой

Цифровой омметр содержит специальный измеряющий мост, уравновешиваемый по сопротивлению с помощью управляющей автоматики. В роли последней выступает отдельный микроконтроллер. Резистор, подключаемый к щупам прибора, даёт сигнал контроллеру через мост, и тот выставляет нужные значения равновесия моста. Затем данные обрабатываются в микропроцессоре программой, считанной из микросхемы ПЗУ, поступают в оперативную память и отображаются на дисплее. Полученное значение может быть передано с помощью внешних интерфейсов – по беспроводной или проводной сети передачи данных, считано и сохранено специальной программой на ПК, смартфоне или планшете пользователя.

Магнитоэлектрический

Такой омметр основан на магнитоэлектрической системе. Его основа – магнитоэлектрический измеритель. Он включается последовательно в цепь, сопротивление которой измеряется в данный момент. Интервал измеряемых значений – от 100 Ом до 10 МОм. В них измеряемое сопротивление и источник питания включены последовательно. Для запитывания всей цепи достаточно батарейки на 1,2-9 Вт. При использовании магнитоэлектрического измерителя в качестве мегаомметра может потребоваться напряжение до 120 В. Если же измеряемое сопротивление составляет всего до нескольких Ом, то резистор подключается параллельно, а не последовательно. Напряжение на омметре упадёт. Показанное значение и будет искомым сопротивлением. Недостаток – быстрый разряд батарейки.

Логометрический

Основа такого омметра – магнитоэлектрический логометр. Система построения – та же, что и у предыдущего типа. Диапазон измерений – 1-1000 МОм. Логометры работают на базе вычислений соотносящихся друг с другом сопротивлений. Результат такой работы – поиск оптимального (необязательно среднего) значения. Оно, в свою очередь, и указывается на шкале прибора. В качестве источника постоянного тока используется не батарейка, а ручной генератор.

Наименования и обозначения

Кроме наименований по измеряемому диапазону сопротивлений (от микро-до тера омметра), в общую классификацию также выделен измеритель сопротивления заземления. Также омметры маркируются по системе, на которой они основаны.

Фхх, Щхх – чисто электронные измерители сопротивления. В первом случае примером служит прибор М4100, во втором – Ф4104-М1.

Е6-хх омметры, промаркированные по ГОСТу №15094. Пример – измеритель Е6-13А.

Как пользоваться?

Измерению сопротивления резистора предшествуют две причины.

Вы не знаете цветомаркировку современных резисторов. У вас нет под рукой таблицы полосок, по которым считается сопротивление.
Резистор старый – с него стёрлись, облупились какие-либо опознавательные знаки. Он много раз перепаивался либо хранился в условиях агрессивной к краске среды.

Разомкнутые щупы – это разрыв питания цепи прибора, в который включается резистор с измеряемым сопротивлением. Если речь идёт о сопротивлении от десятков кОм и выше – касаться руками выводов резистора (и контактов щупов) нельзя. Кожа человека хоть и имеет достаточно большое сопротивление, не изолирует внутренние органы и ткани человека, содержащие электролиты (соли, кислоты), в разной мере проводящие ток. Это вносит большую погрешность в измеряемое сопротивление. Если руки смочить, то сопротивление тела человека станет ещё меньше.

Омметр должен быть включён и откалиброван. Возьмите резистор за его основную часть и приложите его выводы к щупам, не касаясь их. Если вы замеряете сопротивление в уже готовой схеме – отключите на этом устройстве питание.

Если схема устройства сложна – в ней присутствуют электронные компоненты, содержащие диоды, транзисторы и микросхемы, то необходимо выпаять резистор, годность которого проверяется. Дело в том, что полупроводники, из которых выполнены все эти элементы, при пропускании тока в одну из сторон также имеют конечное сопротивление до десятков Ом. Руководствуйтесь принципиальной схемой ремонтируемого устройства. Здесь требуются хорошие знания по физике, электро- и схемотехнике, без которых вас не допустят к ремонту электроники.

О том, как правильно пользоваться омметром, смотрите в следующем видео.

Читайте также: