Приступая к измерениям, необходимо прежде всего подобрать приборы с учетом их пределов измерений. Пределы измерения — это минимальное (нижний предел) и максимальное (верхний предел) значения шкалы прибора. Чаще всего предел измерения один, но может быть два. Например, линейка (рис. 37) имеет один предел (верхний). Он равен 25 см. У термометра (рис. 38) два предела: верхний предел измерения температуры равен +50 °С; нижний предел измерения — -40 °С.
На рисунке 39 изображены три линейки с одинаковыми верхними пределами (25 см). Но эти линейки измеряют длину с различной точностью. Наиболее точные результаты измерений дает линейка 1, менее точные — линейка 3. Что же такое точность измерений и от чего она зависит? Для ответа на эти вопросы рассмотрим сначала цену деления шкалы прибора.
Цена деления — это значение наименьшего деления шкалы прибора.
Чтобы определить цену деления шкалы, необходимо: выбрать два соседних значения, например 3 см и 4 см, на шкале линейки (см. рис. 39);
подсчитать число делений (не штрихов!) между этими значениями; на линейке 1 (см. рис. 39) число делений между значениями 3 см и 4 см равно 10;
вычесть из большего значения меньшее (4 см — 3 см = 1 см) и полученный результат разделить на число делений.
Полученное значение и будет ценой деления шкалы прибора. Обозначим ее буквой С.
C1 = 1 см : 10 дел = 0,1 см/дел
C2 = 1 см : 5 дел = 0,2 см/дел
C3 = 1 см : 2 дел = 0,5 см/дел
Точно так же можно определить и цену деления шкалы мензурок 1 и 2 (рис. 40). Цена деления шкалы мензурки 1:
Цена деления шкалы мензурки 2:
Измерим один и тот же объем мензуркой 1 и мензуркой 2. Исходя из показаний шкалы объем воды в мензурке 1:
V = 35 мл.
Из показаний шкалы мензурки 2:
V = 37 мл.
Понятно, что точнее измерен объем воды мензуркой 2, цена де- ления которой меньше (1 мл/дел
Рис. 42
- Определите:
- цену деления каждой шкалы транспортира, изображенного на рисунке 42;
- значение угла ВАС, используя каждую шкалу. Укажите точность измерения угла ВАС в каждом случае.
Рис. 43
На рисунке 44 представлены четыре мензурки. Определите цену деления каждой мензурки и объемы жидкостей, налитых в них.
Рис. 44
Определите, одинаковые ли объемы жидкостей налиты в мензурки (рис. 45). Какая из мензурок позволяет определить объем жидкости с большей точностью?
Стрелочные измерительные приборы: вольтметры, амперметры, омметры и т. д., — обладают шкалами. Иногда шкала у прибора всего одна, а иногда их несколько, при этом индикатором измерений служит всего одна стрелка. Давайте же разберемся, что это за шкалы, и как ими пользоваться, чтобы ничего не напутать.
Для начала отметим, что шкалы эти бывают разными. Во-первых, более распространенными являются именованные шкалы, то есть шкалы, на которых деления проградуированы соответствующими единицами измеряемых величин, это градуированные шкалы.
Во-вторых, встречаются условные шкалы. Если прибор имеет несколько переключаемых пределов измерений, то шкала будет наверняка условной, и одни и те же деления будут иметь разные значения в каждом из установленных пользователем пределов.
Для того, чтобы по условной шкале прибора определить точно значение измеряемой в данный момент величины, необходимо, зная цену деления, количество делений до того места, куда отклонилась, и где остановилась в данный момент стрелка, умножить на цену деления.
Если цена деления не ясна, то ее можно легко найти, для этого берется разность между двумя известными значениями на шкале, и делится на количество делений между этими значениями. Например, известно, что красная шкала имеет ширину 10 вольт, а количество делений 50, значит цена деления для красной шкалы составляет 200 мВ.
Если на шкале есть отметка ноль, то шкала называется нулевой. Если нуля нет, то шкала называется безнулевой. Что касается нулевых шкал, то они, в свою очередь, подразделяются на односторонние и двухсторонние. На фото выше можно видеть сразу семь нулевых шкал.
У односторонних ноль размещен в самом начале шкалы (как на рисунке, головка вольтметра с односторонней шкалой), а у двухсторонних — по центру или между конечной и начальной отметками. Так, в зависимости от расположения нуля, двухсторонние шкалы подразделяются на несимметричные и симметричные.
Симметричная шкала ноль имеет по центру, несимметричная — не по центру шкалы. Если шкала безнулевая, то крайние отметки обозначают верхний и нижний пределы измерений. На фото выше изображен миллиамперметр с симметричной двухсторонней шкалой, цена деления составляет 50 мкА, поскольку 0,5 мА / 10 = 0,05 мА или 50 мкА.
В зависимости от характера связи угловых и линейных расстояний между двумя соседними делениями шкалы с измеряемыми величинами, шкалы бывают неравномерными, равномерными, логарифмическими, степенными и т. д. Для более точных измерений предпочтительней равномерные шкалы.
Когда отношение ширины самого широкого деления к самому узкому не более 1,3 при неизменной цене деления, шкалу уже можно считать равномерной.
На лицевой стороне измерительного прибора, недалеко от шкалы, как правило, размещены необходимые маркировки: единица величины измерения, ГОСТ, класс точности прибора, число фаз и род тока, категория защищенности данного измерительного прибора от внешних электрических и магнитных полей, условия эксплуатации, рабочее положение, предельное напряжение прочности изоляции измерительных цепей (на фото — в звездочке «2», значит 2 кВ), номинальная частота тока, если отличается от промышленных 50 Гц, например 500 Гц, положение относительно Земли, тип, система прибора, год выпуска, заводской номер, и прочие важные параметры.
В этой таблице приведены расшифровки основных обозначений, которые можно встретить на шкалах. Надеемся, что эта краткая статья поможет вам научиться правильно проводить измерения при помощи стрелочных измерительных приборов.
Перед началом эксперимента необходимо определить цену деления измерительных приборов.
Цена деления шкалы микроамперметра А1.
Микроамперметр А1 измеряет силу тока до 50 мкА. Шкала прибора содержит 5 больших делений, каждое из которых разделено еще на 10 делений. Таким образом, цена большого деления шкалы микроамперметра равна 
, цена наименьшего деления микроамперметра равна 
. Для того, чтобы определить показание микроамперметра необходимо умножить цену деления на количество делений шкалы, соответствующих отклонению стрелки прибора.
Пример 1. Отклонение стрелки соответствует 2 большим или 20 маленьким делениям. Показание микроамперметра равно 
или 
.
Цена деления шкалы миллиамперметра А2.
Миллиамперметр А2 измеряет силу тока до 2 мА. Шкала прибора содержит 5 больших делений, каждое из которых разделено еще на 10 делений. Таким образом, цена большого деления шкалы миллиамперметра равна 
, цена наименьшего деления микроамперметра равна 
. Определяем показание миллиамперметра, умножив цену деления на количество делений шкалы, соответствующих отклонению стрелки прибора.
Пример 2. Стрелка миллиамперметра отклонилась на 0,6 больших или 6 маленьких делений. Показание миллиамперметра соответствует 
или 
.
Цена деления шкалы вольтметра V1.
Вольтметр V1 измеряет напряжение до 0,5 В. Шкала прибора содержит 5 больших делений, каждое из которых разделено еще на 10 делений. Таким образом, цена большого деления шкалы вольтметра равна 
, цена наименьшего деления вольтметра равна 
. Показание вольтметра равно произведению цены деления на количество делений шкалы, соответствующих отклонению стрелки прибора.
Пример 3. Стрелка вольтметра отклонилась на 3,2 большого или 32 маленьких деления. Показание вольтметра соответствует 
или 
.
Цена деления шкалы вольтметра V2.
Вольтметр V2 измеряет напряжение до 12 В. Верхняя шкала прибора содержит 6 больших делений, каждое из которых разделено еще на 10 делений. Таким образом, цена большого деления верхней шкалы вольтметра равна 
, цена наименьшего деления вольтметра равна 
. Показание вольтметра равно произведению цены деления на количество делений шкалы, соответствующих отклонению стрелки прибора.
Пример 4. Стрелка вольтметра отклонилась на 4,5 большого или 45 маленьких делений. Показание вольтметра соответствует 
или 
.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
