Misura di una tensione con il metodo di opposizione

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Categoria:	Elettronica
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SCHEMA ELETTRICO DI PRINCIPIO
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I.T.I.S. VITTORIO EMANUELE III
PALERMO
Laboratorio di elettrotecnica
Classe 3A A/elettrotecnica
ESPERIENZA N.°7: Misura di una f.e.m. con il metodo di opposizione (o potenziometrico)

DATA DELL’ESPERIENZA: 26/03/2001
DATA DI CONSEGNA: 9/05/2001
ALUNNO: La Parola Luca Alunno n.°14
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OBIETTIVO: misura della tensione Ex utilizzando il metodo di opposizione (o potenziometrico)
STRUMENTI DA UTILIZZARE:
1. Batteria 1.2V – 1.1Ah
2. Tasto SAMAR Milano Italia tipo ST/1 N.°DO91 – Vcc=40max
3. Chiave d’inversione SAMAR Milano Italia tipo CL/1 N.°JQ40
4. Galvanometro magnetoelettrico SEB mod. NG N.°18179 – 0.5aA/div. (sensibilità 1/1 R=94/ - sensibilità 1/10 R=135/)
5. Alimentatore SAMAR Milano Italia tipo SC51 – E=1.01865V
6. (2) Cassette di resistenze mod. CR154 – 2kV – classe di precisione=1
7. MilliAmperometro magnetoelettrico SEB mod. CV5 N.°18058 – p.f.s. 0.5/2/10/20/50 – classe di precisione=0.5
8. Decade resistor SAMAR Milano Italia tipo CR-B/5DC1 N.°LS5 – Rt=111110
CRITERIO DI SCELTA DELLE APPARECCHIATURE: nel circuito di misura, riportato a pagina 3, si osserva la presenza di due resistenze variabili, si ricorre quindi all’uso di due cassette a decadi di elevata precisione, Ra e Rb di valore inserito tale per cui la somma Ra+Rb sia costante: si tratta in definitiva di un resistore potenziometrico (da cui la denominazione di metodo potenziometrico). Vi sono poi Ex ed Ec, realizzati il primo mediante una batteria ed il secondo mediante un alimentatore campione (E=1.01865V), selezionabili attraverso una chiave d’inversione. Il galvanometro G serve per visualizzare l’eventuale passaggio di corrente tra i punati A e B. Il reostato Ro serve a fissare il valore di corrente stabilito. L’amperometro deve avere una portata in grado di misurare tale corrente I.
MONTAGGIO DEL CIRCUITO: attraverso i cavi di collegamento, collegare: il morsetto positivo del generatore al morsetto del cursore del reostato, il morsetto d’uscita del reostato al morsetto positivo del milliAmperometro, il morsetto corrispondente alla portata scelta al morsetto d’entrata della cassetta di resistenze a decadi (Ra), il morsetto d’uscita della cassetta di resistenze a decadi (Ra) al morsetto d’entrata della cassetta di resistenze a decadi (Rb), il morsetto d’uscita della cassetta di resistenze a decadi (Rb) al morsetto negativo del generatore. Successivamente collegare: il morsetto d’uscita della cassetta di resistenze a decadi (Ra) al morsetto d’entrata del galvanometro, il morsetto d’uscita del galvanometro alla chiave d’inversione, il morsetto d’uscita del milliAmperometro al morsetto positivo dell’alimentatore campione, il morsetto positivo dell’alimentatore campione al morsetto positivo della batteria, i morsetti negativi della batteria e dell’alimentatore campione alla chiave d’inversione.
RELAZIONE: il concetto informale del metodo di opposizione consiste nel paragonare (mettendole appunto in opposizione tra loro) la tensione incognita Vc con la tensione Vx .
Si consideri il circuito di pagina 3 (i vari potenziometri differiscono tra loro nei dettagli costruttivi, ma corrispondono tutti a questo schema di principio). E’ un metodo di riduzione a zero: il galvanometro G è usato solo come rivelatore di corrente di elevata sensibilità.
Il procedimento è semplice. Dapprima si procede alla taratura in modo da far attraversare la resistenza Ra da una corrente I esattamente determinata. Con la chiave d’inversione in posizione 1 si varia Ro fino a ridurre a zero la deviazione del galvanometro. Ad equilibrio raggiunto risulta Ec=RaI.
Effettuata la taratura, si passa alla misura spostando la chiave d’inversione nella posizione 2. Senza più toccare Ro, e con la fondamentale avvertenza di tenere Ra+Rb=costante (per non modificare la corrente I), si varia Ra (e quindi anche Rb) fino ad azzerare il galvanometro.
Sia Ra’ il valore di Ra raggiunto. Allora risulta
Vx=Ra’I
Considerando un valore costante di I si ha
Ex=Ec(Ra/Ra’)
Si noti che si raggiunge l’essenziale vantaggio di eseguire la misura senza alcuna erogazione di corrente da parte della tensione incognita.
Il valore massimo di tensione direttamente misurabile con un potenziometro è di 1.5 1.8V. Per la misura di tensioni più elevate si ricorre all’impiego di un opportuno riduttore potenziometrico di precisione.
Oltre che per misure di tensione, il potenziometro può essere impiegato anche per la misura di una corrente: si adotta in tal caso il principio di misurare la caduta di tensione Vx che la corrente incognita determina in una resistenza campione Rc.
CALCOLI:
I=E//R=E/(Ra+Rb+Rma+Ro+Ri)=1mA
Ex=1.2V
Ec=1.01865V
RaI=Ec
Ra=Ec/I=1.01865/0.001=1018.65/
Rb=10981.35.
E=12V
Ex=Ra’I
Ra’=Ex/I=1.2/0.001=1200/
I=costante
Ec/Ex=RaI/Ra’I
Ec/Ex=Ra/Ra’
Ex=Ec(Ra’/Ra)=1.01865(1200/1018.65)=1.2V
CONCLUSIONI: dopo aver calcolato il valore della tensione Vx con la formula matematica Ex=Ec(Ra’/Ra) si può notare che la prova ha avuto un buon esito in quanto il valore ottenuto sperimentalmente coincide con quello presente nei dati riportati dal costruttore sulla batteria. Il margine d’errore presente è dovuto all’errore strumentale e alla validità dell’operatore.

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