Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
 
 


 

Справочник электрика / Электрические измерения

 

Эталоны электрических единиц и образцовые меры


Выбор единицы измерения не дает еще полностью возможности произвести измерения, т. е. сравнение измеряемой величины с единицей измерения. Поэтому для производства измерений необходимо вещественное воспроизведение единиц. Такое вещественное воспроизведение единиц позволяет установить некоторые международные единицы, приближающиеся к абсолютным с наибольшей возможной метрологической точностью. Различают вещественные образцы единиц двух типов: эталоны и образцовые меры.

Эталоны едениц электрических величин

Эталоны — это вещественные образцы, служащие исключительно для сравнения с ними и поверки образцовых мер. Хранятся эти эталоны в особых условиях, обеспечивающих неизменность с течением времени их величины. Образцовые же меры служат для градуировки всевозможных рабочих мер и измерительных приборов.

Основными эталонами электрических единиц являются эталоны силы тока, электродвижущей силы и электрического сопротивления.

Эталон силы тока

Осуществить эталон единицы силы тока в качестве вещественного образца не удалось. Однако, на основании химических действий электрического тока удалось установить не зависящий ни от времени, ни от места, легко воспроизводимый эффект тока, позволивший установить для международной единицы силы тока следующие условия: международный ампер есть сила неизменяющегося электрического тока, который, проходя через водный раствор азотнокислого серебра, выделяет 0,00111800 грамм серебра в секунду. Согласно международным постановлениям, международный ампер воспроизводится при помощи вольтаметра с платиновым катодом и серебряным анодом.

Эталон силы тока

Эталон силы электрического тока

Эталон электрического сопротивления

Эгалоном ома является международный ом. Международный ом — это сопротивление, оказываемое неизменяющемуся электрическому току при температуре тающего льда ртутным столбом, имеющим повсюду одинаковое сечение, длину 106,300 см и массу в 14,4521 грамм. Эталон сопротивления состоит из стеклянной трубки, наполняемой при измерении ртутью.

Эталон ЭДС

Эталон электродвижущей силы — это международный вольт. Международный вольт — напряжение на концах сопротивления в 1 международный ом, когда по нему проходит ток силой в 1 международный ампер. Однако, эталона, источника тока, воспроизводящего электродвижущую силу, равную одному международному вольту, создать не удалось.

Практически эталоном международного вольта являются так называемые международные нормальные элементы Вестона, создающие электродвижущую силу, не изменяющуюся при правильном пользовании и хранении их, равную 1,01830 В при температуре 20°С.

Эталон ЭДСЭлемент Вестона

Элемент Вестона

Положительным электродом международного вольта служит ртуть, а отрицательным — амальгама кадмия. Поверх ртути помещается паста из порошкообразной сернокислой закиси ртути, смешанной с кристаллическим сернокислым кадмием. Поверх амальгамы кадмия, а также поверх пасты помещаются кристаллы сернокислого кадмия. Все междуэлектродное пространство заливается насыщенным раствором сернокислого кадмия.

Элемент Вестона - эталон ЭДС

Для того, чтобы не испортить нормального элемента при использовании им, необходимо избегать сильного тока, могущего вызвать явление поляризации элемента. Наибольшая допустимая сила тока для нормального элемента составляет 0,000005 А. Поэтому при включении нормального элемента в цепь рекомендуется включать последовательно с ним сопротивление порядка 200000 Ом.

Государственные эталоны России хранятся в государственных научных метрологич. центрах Госстандарта (С--Петербург, Москва, Новосибирск), Германии - в РТВ (Phisikalisch-Technische Bundesanstalt, Брауншвейг), США - в NIST (National, Tnstitute Standarts and Technology, Гейтерсберг).

Образцовые меры

Для практических целей наиболее употребительны образцовые меры. Они изготовляются в форме удобной для эксплуатации. По точности они, естественно, уступают эталонам. Однако, при правильном их использовании и хранении эта точность вполне удовлетворяет практическим нуждам.

Образцовые сопротивления изготовляются из манганиновой проволоки, так как манганин обладает весьма существенными преимуществами относительно других материалов:

  • температурный коэффициент его практически равен нулю;

  • удельное сопротивление достаточно велико;

  • термоэлектродвижущая сила в контакте с медью практически также равна нулю;

  • манганин, предварительно состаренный, с течением времени не меняет величины своего сопротивления.

Для того, чтобы образцовое сопротивление обладало возможно меньшей индуктивностью, обмотку его катушки делают бифилярной. Для этого всю наматываемую на катушку проволоку сгибают посредине и затем наматывают равномерно с конца. При таком способе намотки токи в любых двух смежных витках протекают в противоположных направлениях, тем самым магнитные поля их равны и противоположны и поэтому почти компенсируют друг друга. Благодаря этому, коэффициент индуктивности бифилярно намотанной катушки почти равен нулю.

Образцовые сопротивления имеют две пары зажимов. Каждая пара зажимов отводится от одного и того же конца сопротивления. Два зажима - более массивные - предназначены для включения образцового сопротивления в цепь. Два другие - менее массивные - служат для компенсационных измерений. В качестве образцовых сопротивлений часто применяются, так называемые, магазины сопротивлений.