Меры единиц электрических величин

Меры единиц электрических величин

Меры ЭДС. В качестве мер ЭДС, как образцовых, так и рабочих, применяются нормальные элементы различных классов точности. Нормальные элементы представляют собой специальные гальванические элементы, ЭДС которых точно известна.

Меры электрического сопротивления. Образцовые и рабочие меры электрического сопротивления выполняются в виде катушек сопротивления. Номинальное сопротивление образцовой катушки должно удовлетворять условию R=10ⁿ Ом, где n – целое число. Минимальное сопротивление катушки равно 10^–5 Ом, максимальное – 10¹⁰ Ом.

Меры индуктивности. Образцовые и рабочие меры индуктивности представляют собой катушки индуктивности. Катушки должны сохранять постоянство индуктивности с течением времени и обладать малым активным сопротивлением, независимостью индуктивности от значения тока и возможно малой зависимостью индуктивности от частоты и температуры. Образцовые катушки индуктивности представляют собой пластмассовый или фарфоровый каркас с наложенной на него обмоткой из медной изолированной проволоки. Использование каркаса из немагнитного материала исключает зависимость индуктивности от тока в катушке. Для уменьшения влияния внешних магнитных полей катушки экранируют. Образцовые катушки индуктивности изготовляют с пятью номинальными значениями: 1; 0, 1; 0, 01; 0, 001 и 0, 0001 Г.

Меры емкости. Образцовые и рабочие меры емкости представляют собой конденсаторы постоянной или переменной емкости. К ним предъявляются следующие основные требования: минимальная зависимость емкости от времени, температуры и частоты; малые потери в диэлектрике, характеризуемые тангенсом угла потерь; высокое сопротивление и прочность изоляции. В наибольшей степени этим требованиям отвечают воздушные конденсаторы. Они выпускаются как постоянной, так и переменной емкости. Однако из-за низкой диэлектрической проницаемости воздуха воздушные конденсаторы имеют большие габариты даже при малом значении емкости, поэтому образцовые конденсаторы постоянной емкости с воздушным диэлектриком имеют емкость не более 0, 01 мкФ. Максимальная емкость воздушных конденсаторов переменной емкости обычно не превышает 1100 пФ. В образцовых конденсаторах с большим значением емкости в качестве диэлектрика используется слюда. Слюдяные конденсаторы имеют худшие электрические параметры, чем воздушные, в частности больший тангенс угла диэлектрических потерь, но позволяют получить значительные емкости (до 1 мкФ) при небольших габаритах. Они состоят из тонких металлических пластин со слюдяными прослойками.

Эталоны единиц электрических величин

Эталон единицы величины – техническое средство или их совокупность, устанавливающие, воспроизводящие и (или) хранящие единицу величины, а также кратных или дольных значений этой единицы, в целях передачи размера единицы другим средствам измерений (нижестоящих). К эталону основных единиц электрических величин относится эталон силы электрического тока. Единица силы тока ампер есть сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызывает между этими проводниками силу, равную 2·10^–7 Н на каждый метр длины. К эталонам производных единиц относятся эталоны ЭДС, электрического сопротивления, индуктивности и электрической емкости.

Эталон ЭДС состоит из 20 насыщенных нормальных элементов и устройства сравнения (компаратора) для взаимного сличения нормальных элементов. Такую совокупность мер называют групповым эталоном. Электродвижущая сила каждого из элементов с течением времени может несколько колебаться в ту или иную сторону, но среднее значение ЭДС всей группы оказывается стабильным.

Эталон индуктивности является групповым и состоит из четырех катушек. Индуктивность катушек зависит от числа витков и их линейных размеров, т. е. может быть определена путем измерения этих размеров. Это равносильно сравнению эталона индуктивности с метром, являющимся единицей основной величины – длины.

Эталон электрического сопротивления (эталон ома) также является групповым – он состоит из 10 манганиновых катушек электрического сопротивления с номинальным значением 1 Ом, помещенных в двойных герметических кожухах, заполненных сжатым воздухом.

Поверка первичных эталонов ЭДС и сопротивления, т. е. нахождение их числовых значений, осуществляется с помощью первичного эталона индуктивности (эталона генри) и первичного эталона ампера, т. е. с помощью ампер-весов. Электродвижущая сила нормального элемента сравнивается с падением напряжения на измерительной катушке, входящей в состав эталона сопротивления, при прохождении по ней тока, измеряемого ампер-весами.

Эталон электрической емкости представляет собой воздушный конденсатор переменной емкости специальной конструкции. Выходным параметром эталона является изменение его емкости Δ С, возникающее при перемещении его подвижной части на 100 мм. Изменение емкости определяют расчетным путем.