26. Универсальный гальванометр Сименса и Гальске.
Универсальность этого прибора заключается в том, что он может служить как мостик Витстона, как амперметр и вольтметр. На практике обычно им пользуются как измерительным мостиком, почему мы и рассматриваем его в настоящей главе.
Внешний вид прибора показан на рис. 96. Он не нуждается в особо точной установке, не подвержен внешним магнитным влияниям, почему может находиться в расстоянии до одного метра от динамомашины. На крышке прибора имеются схемы соединений, благодаря чему пользование им упрощается. Чтобы можно было измерять с одинаковой точностью как большие, так и малые сопротивления, прибор снабжен четырьмя сопротивлениями в 1, 9, 90, 900 омов, при помощи которых можно составить эталонные сопротивления в 1, 10, 100 и 1000 омов. При измерении очень малых сопротивлений применяется штепсельное сопротивление в 1/9 ома, которое вставляется в гнездо 1, благодаря чему получается сопротивление в 0,1 ома и делается возможным измерение сопротивления до 0,002 ома.
Схемы соединений для различных случаев измерения показаны на рис. 97. Рассмотрим их в порядке последовательности.
Схема а. Измерение сопротивления при помощи источника постоянного тока.
Измеряемое сопротивление присоединяется к зажимам II и III, батарея — к зажимам I и V, гнездо III—IV замыкается обыкновенным штепселем; штепсель из гнезда y вынут. Вынимая один или несколько штепселей из гнезд 1, 9, 90 и 900, или вставляя штепсель с сопротивлением в 1/9 ома в гнездо 1 ома, будем иметь эталонные сопротивления в 0,1, 1, 10, 100 или 1000 омов. После этого нажимаем кнопку Т и передвигаем подвижной контакт К, скользящий по проволоке, как в схеме рис. 91, пока не получим такого его положения, при котором стрелка гальванометра останется неподвижной. Отметив ту величину, которую показывает на шкале подвижной контакт К, умножаем ее на величину эталонного сопротивления (0, 1, 1, 10, 100 или 1000) и, таким образом, легко и быстро получаем требуемый результат.
Если нужно определить сопротивление электролита, то в гнезде III—IV вставляют штепсель с сопротивлением в 300 омов, гнездо у оставляют открытым, испытуемое сопротивление попрежнему присоединяют к зажимам II и III. В остальном способ измерений остается тот же. Если нужно определить внутреннее сопротивление гальванического элемента, то включают навстречу два одинаковых элемента, как это было описано в § 24 (Мостик Кольрауша). Источник тока при этих измерениях требуется достаточно сильный. Но все же лучше произвести измерения по методу Кольрауша.
В последнем случае источник постоянного тока (зажимы I и V прибора) заменяется источником переменного тока, гнездо III—IV остается открытым и к зажимам III и I (слева от гнезда с сопротивлением в 1 ом) присоединяется телефон, заменяющий в данном случае гальванометр. В остальном метод измерений остается прежним.
Схема б. Определение места заземления проводника. Если проводник малого сечения и его сопротивление выше 0,1 ома, то концы проводника, получившего заземление, присоединяют к зажимам II и III, источник тока одним концом присоединяется к зажиму I, а другим концом к специальной кнопке Т1, неподвижный контакт которой заземляется. Зажим У остается при этом неиспользованным. Очень рекомендуется батарею присоединить к переключателю для перемены направления тока в мостике. В гнездо III—IV, а равно и в гнезда с сопротивлениями вставляются штепсели. Гнездо у остается открытым. При помощи подвижного контакта К находят положение, при котором стрелка не отклоняется. Если х есть расстояние места повреждения от зажима III, z — от нажима II, а вся длина проводника х + 2 = l, то принимая показание шкалы прибора равным u, будем иметь:
Тогда берем производную пропорцию:
откуда
Аналогичным образом получим
Если проводники большого сечения и их сопротивление меньше 0,1 ома, кабель, как и в предыдущем случае, присоединяется к зажимам II и III, но уже специальными проводничками и применяется особый гальваноскоп. В остальном способ измерения остается тот же.
Схема в. Измерение изоляции проводов с сопротивлением свыше
Открывают штепсельные гнезда у и для 1 ома, присоединяют батарею к зажимам IV и V и, нажимая кнопку Т, по отклонению гальванометра определяют напряжение батареи s (об измерении напряжения — см. ниже). После этого отсоединяют один полюс батареи от зажима IV и соединяют его с землей, а к зажиму IV присоединяют конец проводника, изоляцию которого хотят определить, и производят второе измерение (n).
Пример. Батарея дала напряжение в 105 вольт, при втором измерении получили 0,3 деления шкалы. Тогда сопротивление изоляции проводника будет
В случае работы с батареей напряжением в 100 вольт возможно измерение сопротивлений до 1 миллиона ом, что соответствует отклонению шкалы на 0,1 деления.
Схема г. Измерение напряжения. Гнезда для 9, 90 и 900 омов, и III и IV оставляют открытыми, в гнезда для 1 ома и у вставляются штепсели. Провода, напряжение между которыми нужно измерить (при условии, что это напряжение не выше 150 вольт), присоединяют к зажимам II и IV. Если стрелка прибора отклонится влево, то пересоединяют провода, находящиеся под напряжением. Если стрелка прибора отклоняется менее, чем на 15 делений шкалы, то постепенно вставляют штепсели в гнезда сопротивлений 900, 90 и 9 ом, пока не получат наибольшее отклонение.
При отсчетах поступают так:
1 деление шкалы равно 1 вольту, если гнезда 9, 90 и 900 открыты (общее сопротивление инструмента равно при этом 1000 ом);
1 деление шкалы равно 0,1 вольта, если открыты гнезда 9 и 90 (общее сопротивление прибора равно 100 омам);
1 деление шкалы равно 0,01 вольта, если открыто гнездо для 9 омов (общее сопротивление прибора равно 10 омам);
1 деление шкалы равно 0,001 вольта, если вставлены штепсели в гнезда 900, 90 и 1 (общее сопротивление прибора составляет при этом 1 ом).
При измерениях напряжений свыше 150 вольт гнезда 9, 90 и 900 оставляют открытыми и, сверх того, к ним присоединяют добавочное сопротивление. Благодаря последнему возможны измерения напряжений до 9000 вольт (одно деление шкалы равно 10 вольтам).
При измерениях силы тока оставляют открытым только штепсель III—IV. Зажимы II и IV служат зажимами для присоединения провода линии и включаются, как зажимы амперметра. Прибор при этом допускает измерения силы тока лишь до 0,15 ампера, являясь как бы миллиамперметром. При измерении более значительных сил тока к зажимам II и IV присоединяется шунт. В зависимости от того шунта, который присоединяется к указанным зажимам (их прилагается до 11 штук), можно измерять силу тока до 3000 ампер.
К прибору прилагаются: штепсель с сопротивлением в 1/9 ома (для гнезда с сопротивлением в 1 ом), штепсель с сопротивлением в 300 омов (для гнезда III—IV), ящик для переноски прибора с отделением для элементов на случай измерения сопротивления изоляции, гальваноскоп для случаев отыскания мест повреждений в проводах большого сечения, телефон и катушка Румкорфа или аналогичное устройство — на случай измерения сопротивлений при помощи переменных токов и пр.
