Все об омметрах

Содержание

  • 1 Классификация и принцип действия 1.1 Классификация
  • 1.2 Магнитоэлектрические омметры
  • 1.3 Логометрические мегаомметры
  • 1.4 Аналоговые электронные омметры
  • 1.5 Цифровые электронные омметры
  • 1.6 Измерения малых сопротивлений. Четырёхпроводное подключение

2 Наименования и обозначения

  • 2.1 Видовые наименования

2.2 Обозначения
3 Основные нормируемые характеристики
4 Другие средства измерения сопротивлений

  • 4.1 Измерение сопротивления по постоянному току

4.2 Измерение сопротивления по переменному току
5 Литература и документация

  • 5.1 Литература

5.2 Нормативно-техническая документация
6 Ссылки
7 См. также

Другие средства измерения сопротивлений

Измерение сопротивления по постоянному току

  • Измерительный мост — обеспечивает весьма высокую точность, но неудобен из-за необходимости ручного уравновешивания
  • Магазин сопротивлений ,катушки электрического сопротивления — измерение производится методом сравнения, с помощью замещения измеряемого объекта
  • Мультиметр (тестер) — комбинированный прибор для измерения напряжения, силы тока и сопротивления

Измерение сопротивления по переменному току

  • Измеритель иммитанса — измерения сопротивления на частотах от десятков герц до нескольких мегагерц
  • Высокочастотный (векторный) измеритель импеданса — измерения сопротивления на частотах сотни килогерц — сотни мегагерц
  • Измеритель добротности — измерения сопротивления косвенным методом на частотах от 1 кГц до нескольких сотен мегагерц
  • Измеритель полных сопротивлений — измерения сопротивления нагрузки линии на частотах в десятки — сотни мегагерц
  • Измерительная линия — измерения сопротивления нагрузки линии на частотах в сотни — тысячи мегагерц

Измерение индуктивностей

Измерение индуктивностей несколько сложнее. Это связано с тем, что любая катушка (обмотка трансформатора и т. п.) имеет кроме индуктивности еще и резистивное сопротивление. Поэтому во многих случаях измеряют предварительно полное сопротивление катушки индуктивности:

Оно может быть определено методом амперметра и вольтметра путем измерения напряжения и тока измерительными приборами схемы на переменном напряжении (рис. 7, a) z = U/I. При подаче на схему постоянного напряжения (рис. 7, б), как уже рассматривалось выше, можно определить резистивное сопротивление катушки R.

Рис. 7. Схемы измерения индуктивностей

Тогда

В свою очередь, индуктивное сопротивление

При известном значении частоты / напряжения питания легко найти величину искомого значения индуктивности

При малых значениях индуктивности (например, контурных катушек радиоэлектронных устройств) можно воспользоваться резонансной схемой, аналогичной схеме определения емкости резонансным методом.

Для измерения индуктивности можно использовать также мосты переменного тока, специальные измерительные приборы — ку- метры, позволяющие определять не только величину индуктивности, но и такую характеристику, как добротность катушки, характеризующие качество работы катушки в электронных схемах.

Измерение мультиметром

Этот универсальный прибор, если все делать по стандартной, официально утвержденной методике, для таких целей, как отмечено, не подходит. Мультиметр на практике используется лишь для примерной оценки состояния заземления, выявления явных обрывов, то есть отсутствия надежного контакта соответствующего проводника с грунтом. Как это правильно делать описано здесь .

Почему данный тип измерительного прибора применяется лишь в редких случаях?

  • Большая погрешность измерений не дает истинного представления о реальном значении сопротивления.
  • Стандартная (рекомендуемая) методика не может быть применена, так как согласно ей прибор должен подключаться к 4-м точкам, к тому же разнесенным территориально. С мультиметром это сделать невозможно.
  • Официального заключения по результатам измерений таким прибором (задокументированного) не выдаст ни один специалист. Причина вполне объяснима – в нормативных актах использование мультиметра при проверке заземления не предусмотрено.

Тем не менее, есть ситуации, когда без мультиметра не обойтись. Например, на территории с довольно плотной застройкой. Это не позволяет производить измерения на больших расстояниях от здания. А согласно методике, оно должно быть в пределах 30±10 м. Подробнее, как измерить сопротивление с помощью мультиметра можно из видео:

Как подготовить мультиметр

Задача любого измерения – добиться максимальной точности показаний. Что необходимо проделать:

  • подобрать «хороший» мультиметр (у друзей, соседей и так далее). Какой лучше выбрать для различных целей описывали вот в этой статье. Подразумевается достаточно новый, а не выпущенный десятилетия тому назад, неповрежденный, с максимально возможным классом точности для этого типа приборов;
  • заменить элемент питания. Старая батарейка, частично разряженная, только увеличит погрешность измерения;
  • произвести калибровку (если она предусмотрена для конкретной модели).

Как подготовить рабочее место

Даже если вспомогательный электрод изначально при организации заземления и был установлен, то его еще нужно найти. Тем более, если дом построен много лет назад, и территория вокруг него уже несколько раз подвергалась перепланировке, обустройству и так далее. Следовательно, его «дубликат» необходимо поставить самостоятельно.

Для измерения сопротивления подойдет любой металлический штырь (то же арматурный пруток) сечением порядка 5 мм, который вгоняется в землю минимум на 1,5 м на расстоянии 7,5±2,5 от основного. Его найти намного проще, тем более что место расположения должно быть помечено (знаком, символом на стене дома). Хотя несложно определить и визуально – к нему часто тянется по-над поверхностью металлическая проволока (шестерка или восьмерка).

Где измерять сопротивление

Между основным штырем заземления и вновь установленным (дополнительным). Схема показана на рисунке.

Результат замеров позволяет понять, насколько отвечает стержень заземления тем требованиям, которые к нему предъявляются. По сути, измеряется суммарное сопротивление его и грунта. Дело в том, что большая его часть заглублена. В процессе длительной эксплуатации металл подвергается коррозии.

Кроме того, агрессивные хим/соединения вступают с ним в прямой контакт, что вызывает появление на поверхности этого электрода окисной пленки. Как результат – снижение способности стержня отводить в землю эл/ток (наведенный, возникший вследствие пробоя изоляции или в ином аварийном случае). Следовательно, такое заземление уже не способно обеспечить безопасность пользователя (обслуживающего персонала).

  • Предварительно определяется сопротивление дополнительного стержня. Его значение при оценке результата не учитывается.
  • Величина R заземления должна быть
  • При таком способе измерения погрешность в пределах 15%.
  • Диагностику контура необходимо проводить при благоприятных погодных условиях.

ФИЗИКА

§ 45. Расчёт сопротивления проводника. Удельное сопротивление

Мы знаем, что причиной электрического сопротивления проводника является взаимодействие электронов с ионами кристаллической решётки металла (§ 43). Поэтому можно предположить, что сопротивление проводника зависит от его длины и площади поперечного сечения, а также от вещества, из которого он изготовлен.

На рисунке 74 изображена установка для проведения такого опыта. В цепь источника тока по очереди включают различные проводники, например:

  1. никелиновые проволоки одинаковой толщины, но разной длины;
  2. никелиновые проволоки одинаковой длины, но разной толщины (разной площади поперечного сечения);
  3. никелиновую и нихромовую проволоки одинаковой длины и толщины.

Силу тока в цепи измеряют амперметром, напряжение — вольтметром.

Зная напряжение на концах проводника и силу тока в нём, по закону Ома можно определить сопротивление каждого из проводников.

Рис. 74. Зависимость сопротивления проводника от его размеров и рода вещества

Выполнив указанные опыты, мы установим, что:

  1. из двух никелиновых проволок одинаковой толщины более длинная проволока имеет большее сопротивление;
  2. из двух никелиновых проволок одинаковой длины большее сопротивление имеет проволока, поперечное сечение которой меньше;
  3. никелиновая и нихромовая проволоки одинаковых размеров имеют разное сопротивление.

Зависимость сопротивления проводника от его размеров и вещества, из которого изготовлен проводник, впервые на опытах изучил Ом. Он установил, что сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника.

Как учесть зависимость сопротивления от вещества, из которого изготовляют проводник? Для этого вычисляют так называемое удельное сопротивление вещества.

Удельное сопротивление — это физическая величина, которая определяет сопротивление проводника из данного вещества длиной 1 м, площадью поперечного сечения 1 м2.

Введём буквенные обозначения: ρ — удельное сопротивление проводника, I — длина проводника, S — площадь его поперечного сечения. Тогда сопротивление проводника R выразится формулой

Из неё получим, что:

Из последней формулы можно определить единицу удельного сопротивления. Так как единицей сопротивления является 1 Ом, единицей площади поперечного сечения — 1 м2, а единицей длины — 1 м, то единицей удельного сопротивления будет:

Удобнее выражать площадь поперечного сечения проводника в квадратных миллиметpax, так как она чаще всего бывает небольшой. Тогда единицей удельного сопротивления будет:

В таблице 8 приведены значения удельных сопротивлений некоторых веществ при 20 °С. Удельное сопротивление с изменением температуры меняется. Опытным путём было установлено, что у металлов, например, удельное сопротивление с повышением температуры увеличивается.

Таблица 8. Удельное электрическое сопротивление некоторых веществ (при t = 20 °С)

Из всех металлов наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро и медь. Следовательно, серебро и медь — лучшие проводники электричества.

При проводке электрических цепей используют алюминиевые, медные и железные провода.

Во многих случаях бывают нужны приборы, имеющие большое сопротивление. Их изготавливают из специально созданных сплавов — веществ с большим удельным сопротивлением. Например, как видно из таблицы 8, сплав нихром имеет удельное сопротивление почти в 40 раз большее, чем алюминий.

Фарфор и эбонит имеют такое большое удельное сопротивление, что почти совсем не проводят электрический ток, их используют в качестве изоляторов.

Вопросы

  1. Как зависит сопротивление проводника от его длины и от площади поперечного сечения?
  2. Как показать на опыте зависимость сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и вещества, из которого он изготовлен?
  3. Что называется удельным сопротивлением проводника?
  4. По какой формуле можно рассчитывать сопротивление проводников?
  5. В каких единицах выражается удельное сопротивление проводника?
  6. Из каких веществ изготавливают проводники, применяемые на практике?

§ 45. Расчёт сопротивления проводника. Удельное сопротивление

Мы знаем, что причиной электрического сопротивления проводника является взаимодействие электронов с ионами кристаллической решётки металла (§ 43). Поэтому можно предположить, что сопротивление проводника зависит от его длины и площади поперечного сечения, а также от вещества, из которого он изготовлен.

На рисунке 74 изображена установка для проведения такого опыта. В цепь источника тока по очереди включают различные проводники, например:

  1. никелиновые проволоки одинаковой толщины, но разной длины;
  2. никелиновые проволоки одинаковой длины, но разной толщины (разной площади поперечного сечения);
  3. никелиновую и нихромовую проволоки одинаковой длины и толщины.

Силу тока в цепи измеряют амперметром, напряжение — вольтметром.

Зная напряжение на концах проводника и силу тока в нём, по закону Ома можно определить сопротивление каждого из проводников.

Рис. 74. Зависимость сопротивления проводника от его размеров и рода вещества

Выполнив указанные опыты, мы установим, что:

  1. из двух никелиновых проволок одинаковой толщины более длинная проволока имеет большее сопротивление;
  2. из двух никелиновых проволок одинаковой длины большее сопротивление имеет проволока, поперечное сечение которой меньше;
  3. никелиновая и нихромовая проволоки одинаковых размеров имеют разное сопротивление.

Зависимость сопротивления проводника от его размеров и вещества, из которого изготовлен проводник, впервые на опытах изучил Ом. Он установил, что сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника.

Как учесть зависимость сопротивления от вещества, из которого изготовляют проводник? Для этого вычисляют так называемое удельное сопротивление вещества.

Удельное сопротивление — это физическая величина, которая определяет сопротивление проводника из данного вещества длиной 1 м, площадью поперечного сечения 1 м2.

Введём буквенные обозначения: ρ — удельное сопротивление проводника, I — длина проводника, S — площадь его поперечного сечения. Тогда сопротивление проводника R выразится формулой

Из неё получим, что:

Из последней формулы можно определить единицу удельного сопротивления. Так как единицей сопротивления является 1 Ом, единицей площади поперечного сечения — 1 м2, а единицей длины — 1 м, то единицей удельного сопротивления будет:

Удобнее выражать площадь поперечного сечения проводника в квадратных миллиметpax, так как она чаще всего бывает небольшой. Тогда единицей удельного сопротивления будет:

В таблице 8 приведены значения удельных сопротивлений некоторых веществ при 20 °С. Удельное сопротивление с изменением температуры меняется. Опытным путём было установлено, что у металлов, например, удельное сопротивление с повышением температуры увеличивается.

Таблица 8. Удельное электрическое сопротивление некоторых веществ (при t = 20 °С)

Из всех металлов наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро и медь. Следовательно, серебро и медь — лучшие проводники электричества.

При проводке электрических цепей используют алюминиевые, медные и железные провода.

Во многих случаях бывают нужны приборы, имеющие большое сопротивление. Их изготавливают из специально созданных сплавов — веществ с большим удельным сопротивлением. Например, как видно из таблицы 8, сплав нихром имеет удельное сопротивление почти в 40 раз большее, чем алюминий.

Фарфор и эбонит имеют такое большое удельное сопротивление, что почти совсем не проводят электрический ток, их используют в качестве изоляторов.

Вопросы

  1. Как зависит сопротивление проводника от его длины и от площади поперечного сечения?
  2. Как показать на опыте зависимость сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и вещества, из которого он изготовлен?
  3. Что называется удельным сопротивлением проводника?
  4. По какой формуле можно рассчитывать сопротивление проводников?
  5. В каких единицах выражается удельное сопротивление проводника?
  6. Из каких веществ изготавливают проводники, применяемые на практике?

Виды

Мы уже упомянули два типа резисторов, отличающиеся по конструкции: постоянные, у которых сопротивление статичное (допускается мизерное отклонение параметров при нагреве элемента) и переменные. К последним можно добавить подвид переменных сопротивлений (полупроводниковых резисторов) – нелинейные.

Сопротивление нелинейных компонентов изменяется в широких пределах под воздействием различных факторов:

  • изменения температуры (терморезисторы);
  • яркости света (фоторезисторы);
  • изменений напряжения (варисторы);
  • деформации (тензорезисторы);
  • напряжённости электрического поля (магниторезисторы);
  • от протекающего заряда (мемристоры).

За видом резистивного материала классификация может быть следующей:

  • проволочные резисторы (рис. 6);
  • композиционные;
  • металлоплёночные (рис. 7);
  • металлооксидные (характеризуются стабильностью параметров);
  • углеродные (угольный резистор);
  • полупроводниковые, с применением резистивных полупроводниковых материалов (могут быть как линейными, так и переменными).


Рис. 6. Проволочные резисторы


Рис. 7. Постоянные плёночные SMD компоненты Отличие плёночных smd компонентов от композиционных деталей состоит в способах их изготовления. Композиционные детали производятся путём прессования композитных смесей, а плёночные – путём напыления на изоляционную подложку.

В интегральных монокристаллических микросхемах методом трафаретной печати или способом напыления в вакууме создают встроенные интегральные резисторы.

По назначению сопротивления подразделяются на детали общего назначения и на компоненты специального назначения:

  • прецизионные и сверхпрецизионные (высокоточные детали с допуском отклонений параметров от 0,001% до 1%);
  • высокоомные (от десятков МОм до нескольких Том);
  • высокочастотные, способные работать с частотами до сотен МГц;
  • высоковольтные, с рабочим напряжением, достигающим десятков кВ.

Можно классифицировать детали и по другим признакам, например по типу защиты от влаги или по способу монтажа: печатный либо навесной.

Основные причины ухудшения сопротивления кабельных линий

Изоляция представляет собой специальный материал, защищающий от проникновения электрического тока, идущего от проводов и кабелей.

В настоящее время используется шесть типов изоляции в зависимости от материала, из которого она изготовлена:

  1. Резиновая. За счет гибкости она удобна в монтаже, но срок эффективного действия у нее не большой.
  2. Полиэтиленовая. Инертные свойства материала позволяют использовать ее в разных случаях. Ограничением является отрицательное воздействие высоких температур.
  3. Поливинилхлоридная. Полимер белого цвета относится к негорючим материалам, пластичен. К его отрицательным качествам относят не высокую химическую стойкость.
  4. Бумажная изоляция. Изготавливается из специальной многослойной целлюлозы. Недостатком является хрупкость и воспламеняемость.
  5. Фторопластовая. Единственным недостатком такого типа изоляции является сложность организации производства по ее выпуску.
  6. Нестандартные типы изоляции. Представляют собой покрытия из лаков, полистирола, окиси магния, шелка.

В последнее время все чаще применяется кабель с экструдированной теплостойкой изоляцией, представляющей собой сшитый полиэтилен со специальной резиной Механические и диэлектрические свойства такой изоляции значительно выше.

Выбор кабеля с необходимым типом изоляции зависит от конкретных условий его работы.

В любом случае необходимо учитывать наличие причин, снижающих ее сопротивление, к ним относятся:

  1. Действие химических элементов, содержащихся в грунте и приводящее к образованию опасной коррозии.
  2. Местные механические повреждения.
  3. Высыхание изоляции при работе в условиях тяжелых тепловых режимов.
  4. Отрицательное действие влаги. Попадание воды в кабель является самым неприятным моментом, ведущим к серьезным последствиям.

Статус

И методом омметра

Цель
работы.

Ознакомиться
с различными методами измерения
сопротивлений. Изучить метод вольт –
амперметра, метод замещения и метод
омметра. Научиться измерять сопротивления
тестером.

Приборы
и оборудование.

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

Измерение
сопротивлений

Существуют
различные способы измерения сопротивления
проводников. Выбор того или иного метода
диктуется наличием соответствующих
приборов и требуемой точностью измерения.

Удельное электрическое сопротивление

Дальнейшие исследования позволили установить связь величины электрического сопротивления с его основными геометрическими размерами. Оказалось, что сопротивление проводника прямо пропорционально длине проводника L и обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника S.

Эта функциональная связь хорошо описывается следующей формулой:

$ R = ρ *{ L\over S} $ (4)

Постоянная для каждого вещества величина ρ была названа удельным сопротивлением. Значение этого параметра зависит от плотности вещества, его кристаллической структуры, строения атомов и прочих внутренних характеристик вещества. Из формулы (4) можно получить формулу для расчета удельного сопротивления, если имеются экспериментальные значения для R, L и S:

$ ρ = R*{ S\over L } $ (5)

Для большинства известных веществ измерения были произведены и внесены в справочные таблицы электрических сопротивлений проводников.

Удельное сопротивление металлов, Ом*мм2/м

(при Т = 20С)

Серебро

0,016

Бронза (сплав)

0,1

Медь

0,017

Олово

0,12

Золото

0,024

Сталь (сплав)

0,12

Алюминий

0,028

Свинец

0,21

Иридий

0,047

Никелин (сплав)

0,42

Молибден

0,054

Манганин (сплав)

0,45

Вольфрам

0,055

Константан (сплав)

0,48

Цинк

0,06

Титан

0,58

Латунь (сплав)

0,071

Ртуть

0,958

Никель

0,087

Нихром (сплав)

1,1

Платина

0,1

Висмут

1,2

Экспериментально было обнаружено, что с понижением температуры сопротивление металлов уменьшается. При приближении к температуре абсолютного нуля, которая равна -273С, сопротивление некоторых металлов стремится к нулю. Это явление называется сверхпроводимостью. Атомы и молекулы как бы “замораживаются”, прекращают любое движение и не оказывают сопротивления потоку электронов.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что способность проводника ограничивать величину электрического тока называется сопротивлением. Величину сопротивления проводника можно определить с помощью закона Ома, измерив напряжение и ток. Если известно удельное сопротивление проводника, его длина и поперечное сечение, то сопротивление можно вычислить с помощью формулы (4), не измеряя ток и напряжение.

Тест по теме

  1. Вопрос 1 из 10

Начать тест(новая вкладка)

Мост постоянного тока

Мостовые
приборы постоянного тока используются
для измерений активных сопротивлений.
При измерении сопротивлений используется
метод сравнения с мерой. Погрешность
промышленных образцов мостов постоянного
тока лежит в пределах от 0,05 до 1%, что
достигается благодаря высокой
чувствительности гальванометра,
применяемого в качестве нулевого
индикатора, а также точной подгонке
сопротивлений резисторов, применяемых
в мостовых схемах.

Для
измерения сопротивлений средней величины
применяют одинарный измерительный мост
на постоянном токе. Его схема (рис. 1)
представляет замкнутый четырехугольник,
состоящий из сопротивлений,,,.

В
одну из его диагоналей включен гальванометр
Н,а
в
другую кнопкой Кн включается источник
питания GBпостоянного
тока. Сопротивления, входящие в схему,
называются плечами моста. Их величины
можно подобрать так, чтобы при нажатой
кнопке Кн потенциалы точек Би
Вбыли
равны между собой. Тогда ток не будет
ответвляться через гальванометр и
стрелка прибора покажет нуль. Такое
состояние схемы называется равновесием
моста.

В
уравновешенной схеме падения напряжений,
на участках от точки А
до
точек Б
и
В
равны
между собой. Также равны падения
напряжений на участках от точек Б
и
В
до
точки Д. Это записывается так:

и

.

По
закону
Ома

,

,

,.

Следовательно

,

.

Поделив
первое равенство на второе, и учитывая,
что ток через гальванометр не ответвляется
(,

)
можно получитьусловие
равновесия моста постоянного тока

или
.

Итак,
мост считается уравновешенным, если
произведения сопротивлений противоположных
плеч моста равны между собой.

Искомое
сопротивление определяется как

.

Сопротивление
является образцовым. Оно обычно
выполняется в виде магазина сопротивлений
с широкими пределами регулирования и
называется сравнительным плечом моста.
С помощью его регулировки производят
уравновешивание.

Отношение
обычно тоже может регулироваться, но
ступенями равными числуn
= 0,01; 0,1; 1; 10; 100 и т. д. Плечи с сопротивлениями
иназываются балансными плечами моста.

Соотношение

сохраняется
при перемене местами гальванометра и
источника питания. Оно также не нарушится,
если в диагонали
моста будут включены добавочные
сопротивления, что имеет место в
практических схемах мостов. Поэтому
сопротивление, включаемое последовательно
с источником тока для ограничения силы
тока в цепи, или добавочное сопротивление
и шунт в цепи гальванометра, предназначенные
для изменения его чувствительности, не
оказывают влияния на результат измерения
мостовой схемой.

Индикатор
Н считается достаточно чувствительным,
если при равновесии моста изменение
значения
на минимальную величину (единицу
последней декады образцового магазина
сопротивлений) вызывает заметное на
глаз отклонение стрелки.

Измерение сопротивлений амперметром и вольтметром

Величина сопротивления найденная по показанию амперметра и вольтметра (рис. 7-30), больше действительной величины искомого сопротивления

на величину сопротивления амперметра, так как в схеме на рис. 7-30 вольтметр измеряет сумму напряжений на сопротивлении и на амперметре. Если измеряемое сопротивление значительно больше сопротивления амперметра, погрешность измерения будет небольшой.

Величина сопротивления

x =U /IРис. 7-30.

Схема соединения для измерений сопротивлений амперметром и вольтметром (для больших сопротивлений).

наиденная по показанию приборов (рис. 7-31), меньше действительной величины искомого сопротивления r

xтак как амперметр измеряет сумму токов в сопротивленииrх и в вольтметре. Если измеряемое сопротивление значительно меньше сопротивления вольтметра, погрешность будет небольшой.

Рис. 7-31.

Схема соединения для измерений сопротивлений амперметром и вольтметром (для меньших сопротивлений).

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий