Wheatstonebryggans obalansspänning

Transkript

1 Wheatstonebryggans obalansspänning Punkterna A och B ligger på ungefär halva batterispänningen. A ligger närmare +polen och B närmare -polen. Skillnaden U AB kan mätas med en känslig millivoltmeter ansluten mellan A och B.

2 Wheatstonebryggans obalansspänning Punkterna A och B ligger på ungefär halva batterispänningen. A ligger närmare +polen och B närmare -polen. Skillnaden U AB kan mätas med en känslig millivoltmeter ansluten mellan A och B. U AB = =, V

3 Wheatstonebryggans obalansspänning Punkterna A och B ligger på ungefär halva batterispänningen. A ligger närmare +polen och B närmare -polen. Skillnaden U AB kan mätas med en känslig millivoltmeter ansluten mellan A och B. U AB = =, V Varför har resistorerna värdena 5 respektive 499?

4 Lastcell ndustrivåg. Två trådtöjningsgivare på ovansidan av en balk ökar från 5 till 5. Två trådtöjningsgivare på undersidan av en balk minskar från 5 till 499. Givarna är kopplade som en Wheatstonebrygga. Obalansspänningen ger ett direkt mått på kraften F (eller för en våg F = mg).

5

6 Vridspoleinstrument med förkopplingsmotstånd (4.) Beräkna ett förkopplingsmotstånd för 5V området. nstrumentets resistans R = 8 mv / ma = 8 Ω. = ma vid 5 V. U = R R =5 k Ω Eftersom R är mycket mindre än 5 k Ω lär vi inte behöva ta hänsyn till instrumentets inre resistans. R SER =5 k Ω

7

8 Kombinationsinstrument två mätområden (4.) Man behöver tillverka ett mätinstrument för spänningsmätning V och strömmätning A. Man får tag på ett vridspoleinstrument med en skala som har tio skalstreck och som har känsligheten ma för fullt utslag (instrumentets spänningsfall är 5 mv). Det färdiga instrumentet består dessutom av en mätområdesomkopplare och ett seriemotstånd R SER och ett shunt-motstånd R SH. (Se figuren). a) Beräkna R SER (för spänningsmätning mellan kontakterna V och Com)

9 Kombinationsinstrument två mätområden (4.) Man behöver tillverka ett mätinstrument för spänningsmätning V och strömmätning A. Man får tag på ett vridspoleinstrument med en skala som har tio skalstreck och som har känsligheten ma för fullt utslag (instrumentets spänningsfall är 5 mv). Det färdiga instrumentet består dessutom av en mätområdesomkopplare och ett seriemotstånd R SER och ett shunt-motstånd R SH. (Se figuren). a) Beräkna R SER (för spänningsmätning mellan kontakterna V och Com) V spänningsfall vid ma ger R = U/ = / -3 = Ω. nstrumentets inre resistans R = 5-3 / -3 = 5 Ω. R SER = -5 = 995 Ω, fast använder man Ω blir felet bara,5% och instrumentet är säkert sämre än så!

10 Kombinationsinstrument b) Beräkna R SH (för ström-mätning mellan kontakterna A och Com)

11 Kombinationsinstrument b) Beräkna R SH (för ström-mätning mellan kontakterna A och Com) A ska ge spänningsfallet 5 mv. R = U/ = 5-3 / = 5-3 Ω. nstrumentets inre resistans 5Ω är ggr större och påverkar därför bara med %. R SH = 5-3 Ω.

12 Kombinationsinstrument b) Beräkna R SH (för ström-mätning mellan kontakterna A och Com) A ska ge spänningsfallet 5 mv. R = U/ = 5-3 / = 5-3 Ω. nstrumentets inre resistans 5Ω är ggr större och påverkar därför bara med %. R SH = 5-3 Ω. c) Man tillverkar shuntmotståndet R SH av en konstantantråd med diametern,6 mm. Hur lång konstantantråd behövs?

13 Kombinationsinstrument b) Beräkna R SH (för ström-mätning mellan kontakterna A och Com) A ska ge spänningsfallet 5 mv. R = U/ = 5-3 / = 5-3 Ω. nstrumentets inre resistans 5Ω är ggr större och påverkar därför bara med %. R SH = 5-3 Ω. c) Man tillverkar shuntmotståndet R SH av en konstantantråd med diametern,6 mm. Hur lång konstantantråd behövs? l R = ρ A π D π,6 3 R 5 π D ρ,5 4 4 KNST = A = l = = = 4 ρ,5 KNST 8,3 mm

14

15 Potentiometer Utförande på våra laborationer.

16 Ersättningsresistans (.9)

17 Ersättningsresistans (.9) a) R ERS = / = 5 kω

18 Ersättningsresistans (.9) a) R ERS = / = 5 kω b) R ERS = 5/ + 5/ = 5 kω

19 Ersättningsresistans (.9) a) R ERS = / = 5 kω b) R ERS = 5/ + 5/ = 5 kω c) R ERS = Ω!

20

21 Seriekopplade batterier (5.3) En batteridriven utrustning drivs från ett laddningsbart batteri. Batteriet består av ett antal (n st) NiCd-celler. Cellerna har E =, V och R i =, Ω. (Figuren är förenklad med bara två av de n cellerna utritade.) Kapacitetstalet för varje cell är C = 3 mah. a) Utrustningen förbrukar,75 A vid 6 V, hur många celler behöver man?

22 Seriekopplade batterier (5.3) En batteridriven utrustning drivs från ett laddningsbart batteri. Batteriet består av ett antal (n st) NiCd-celler. Cellerna har E =, V och R i =, Ω. (Figuren är förenklad med bara två av de n cellerna utritade.) Kapacitetstalet för varje cell är C = 3 mah. a) Utrustningen förbrukar,75 A vid 6 V, hur många celler behöver man? U L U 6 = 6 =,75 n E n R U = n = = = 8 st E R,,75,

23 b) Batteriet laddas från ett 4 V batteri. Vilken laddningsström LADDN ska man ha om man önskar att batteriet ska snabb-laddas på en timme? (Från tomt till fullt, med antagandet att cellernas E är konstant under laddningen). Batteri

24 b) Batteriet laddas från ett 4 V batteri. Vilken laddningsström LADDN ska man ha om man önskar att batteriet ska snabb-laddas på en timme? (Från tomt till fullt, med antagandet att cellernas E är konstant under laddningen). Batteri Seriekopplingen ökar effekten men kapaciteten blir densamma, 3 mah. = C/t = 3-3 / = 3 A

25 b) Batteriet laddas från ett 4 V batteri. Vilken laddningsström LADDN ska man ha om man önskar att batteriet ska snabb-laddas på en timme? (Från tomt till fullt, med antagandet att cellernas E är konstant under laddningen). Batteri Seriekopplingen ökar effekten men kapaciteten blir densamma, 3 mah. = C/t = 3-3 / = 3 A c) Vilket värde ska serieresistorn R ha för att man ska erhålla denna laddningsström?

26 b) Batteriet laddas från ett 4 V batteri. Vilken laddningsström LADDN ska man ha om man önskar att batteriet ska snabb-laddas på en timme? (Från tomt till fullt, med antagandet att cellernas E är konstant under laddningen). Batteri Seriekopplingen ökar effekten men kapaciteten blir densamma, 3 mah. = C/t = 3-3 / = 3 A c) Vilket värde ska serieresistorn R ha för att man ska erhålla denna laddningsström? 4 8, 8, 3 4 8, R 38, 3 = R = = 3, 47 Ω 3

27

28 Parallellkopplade batterier (5.4) Tre likadana batterier med E = V och inre resistansen 6 Ω parallellkopplas för att leverera ström till en resistor med resistansen Ω. a) Hur stor blir strömmen och klämspänningen U?

29 Parallellkopplade batterier (5.4) Tre likadana batterier med E = V och inre resistansen 6 Ω parallellkopplas för att leverera ström till en resistor med resistansen Ω. a) Hur stor blir strömmen och klämspänningen U? De tre inre resistanserna 6Ω har gemensam spänning i båda ändar, och är därigenom i praktiken parallellkopplade. R = 6/3 = Ω. =,5 A och U = 5V.

30 Ett batteri felvänt!

31 Ett batteri felvänt!

32 Ett batteri felvänt! Detta är en mer komplicerad krets som kräver Kirchhoffs lagar för att lösas

33 Ett batteri felvänt! Detta är en mer komplicerad krets som kräver Kirchhoffs lagar för att lösas = = + = = + = + =

34 Ett batteri felvänt! Detta är en mer komplicerad krets som kräver Kirchhoffs lagar för att lösas = = + = = + = + = =,78 A =,94 A =,83 A U = =,83 =,67 V

35 Ett batteri felvänt! Detta är en mer komplicerad krets som kräver Kirchhoffs lagar för att lösas = = + = = + = + = =,78 A =,94 A =,83 A U = =,83 =,67 V Kirchhoffs lagar kommer snart i kursen!

36