Схему такого моста для измерения сопротивлений ты видишь на рис. 281, а. Измерительный мост состоит из четырех резисторов, образующих его четыре плеча: R_x - резистор, сопротивление которого измеряем; R_э - эталонный, т. е. образцовый резистор, сопротивление которого известно; R1 и R2 — резисторы, сопротивления которых подбирают при измерении. Индикатором может быть микроамперметр с нулевой отметкой в середине шкалы. Когда отношение сопротивлений резисторов R_x и R_э равно отношению сопротивлений резисторов R1 и R2, через индикатор ток не идет, и его стрелка находится против нулевой отметки шкалы. При этом говорят, что измерительный мост сбалансирован, т. е. электрически уравновешен. Но стоит изменить сопротивление одного из плеч моста, заменив, например, резистор R_x резистором другого номинала, как произойдет перераспределение токов в плечах моста и он окажется разбалансированным — стрелка индикатора отклонится в одну или иную сторону от нулевой отметки на шкале в зависимости от нового соотношения сопротивлений плеч моста. Чтобы мост снова сбалансировать, надо соответственно изменить сопротивления одного из трех других плеч.

Рис. 281. Мосты для измерения сопротивлений (а, б) и емкостей (в)

Поскольку сопротивления образцового R_э и подбираемых резисторов R1 и R2 известны, сопротивление проверяемого резистора R_x нетрудно подсчитать по такой формуле: R_х = R_эR1/R2.

Допустим, что R_x = 10 кОм, R1 = 2 кОм, a R2 = 1 кОм. В этом случае сопротивление измеряемого резистора R_x будет: R_x = 10·2/1 = 20 кОм.

Резисторы R1 и R2 можно заменить одним переменным резистором, как это показано на рис. 281, б. Здесь соотношение сопротивлений плеч моста, а значит, и его балансировка достигаются перемещением движка переменного резистора. А если против ручки этого резистора будет заранее размеченная шкала, отпадет необходимость в расчете сопротивления измеряемого резистора R_x. Переменный резистор в этом случае называют реохордом, а измерительный мост — реохордным мостом.

Рассмотрим рис. 281, в, на котором изображена схема такого же моста, но предназначенного для измерения емкостей конденсаторов. Здесь С_э — образцовый конденсатор; С_х — измеряемый конденсатор, а переменный резистор (R1 + R2) — реохорд, которым балансируют мост. Источником питания моста служит генератор переменного тока G, обозначенный на схеме знаком синусоиды в кружке. На этот ток должен реагировать и индикатор моста. Емкости конденсаторов измеряют так же, как и сопротивления резисторов — путем балансировки моста и определения емкости по шкале реохорда.

Такой мост можно использовать и для измерения индуктивностей катушек колебательных контуров или дросселей высокой частоты, если в нем образцовый конденсатор заменить образцовой катушкой L_э, а вместо конденсатора С_х включить в мост измеряемую катушку индуктивности L_x.

Как видишь, принцип измерения сопротивлений, емкостей и индуктивностей деталей одинаков. Разница лишь в источнике питания и индикаторе моста.

А нельзя ли, спросишь ты, при любых измерениях питать мост переменным током. Можно! Например, переменным током звуковой частоты. В этом случае роль индикатора могут выполнять головные телефоны: баланс моста фиксируют по наименьшему звуку или пропаданию его. Такой прибор я и предлагаю для твоей лаборатории.

Принципиальная схема измерителя RCL показана на рис. 282.

Рис. 282. Схема измерителя RCL

Транзисторы V1, V2 и относящиеся к ним резисторы R1-R4 и конденсаторы C1, С2 образуют знакомый тебе симметричный мультивибратор-генератор. Транзистор V3 является усилителем мощности, а его нагрузочный резистор R6 — реохордом измерительного моста, питающегося переменным током генератора. Резистор R5 ограничивает ток коллекторной цепи транзистора V3, возрастающий при измерении индуктивностей, и тем самым предотвращает тепловой пробой этого транзистора.

Конденсаторы С3-С5, резисторы R7-R9 и катушка L1 — образцовые элементы моста, от точности номиналов которых зависит точность производимых измерений. Резисторы R_x и катушки L_x, электрические параметры которых надо измерить, подключают к зажимам X1-Х2, а измеряемые конденсаторы С_х - к зажимам Х2 Х3. Головные телефоны В, являющиеся индикатором балансировки измерительного моста, подключают к разъему Х4.

Советую ту часть схемы, которая относится к измерительному мосту прибора, начертить в таком же виде, как на рис. 281, а. Это поможет подробнее разобраться в плечах моста и его работе в целом.

В приборе несколько образцовых конденсаторов и резисторов. Так сделано для того, чтобы расширить пределы измерений, что достигается включением в мост образцовых конденсаторов и резисторов, номиналы которых различаются в число раз, кратное 10. Показанное на схеме положение переключателя S2, когда в мост включен образцовый конденсатор С3 (100 пФ), соответствует поддиапазону измерения емкостей конденсаторов примерно от 10 до 1000 пФ. Во втором положении переключателя (включен конденсатор С4) можно измерить емкости конденсаторов от 1000 пФ до 0,1 мкФ, в третьем (включен конденсатор С5) — от 0,1 до 10 мкФ.

Аналогично обстоит дело и при измерении сопротивлений резисторов: включение в мост образцового резистора R9 (100 Ом) соответствует поддиапазону измерения сопротивлений от 10 Ом до 1 кОм, включение резистора R8 (10 кОм) поддиапазону измерений от 1 до 100 кОм, резистора R7 (1 МОм) — поддиапазону от 100 кОм до 10 МОм.

С помощью только одного образцового конденсатора и одного образцового резистора перекрыть такой широкий диапазон измеряемых емкостей и сопротивлений невозможно.

Диапазон измерения индуктивностей катушек контуров и дросселей высокой частоты один — примерно от 10 до 1000 мкГн. Это тебя вполне устроит, так как индуктивность подавляющего большинства таких радиодеталей не превышает 1000 мкГн.

О чем говорят обозначения «х100 пФ», «х0,01 мкФ», «х1 мкФ» и т. д., сделанные возле контактов переключателя вида измерений S2. Это коэффициенты, на которые надо умножить численные значения делений шкалы реохорда R6 измерительного моста. Шкала прибора (рис. 283) — общая для любых измерений. Ее деления обозначены цифрами от 0,1 до 10. И чтобы узнать, какова емкость или сопротивление детали, надо численное значение деления шкалы реохорда умножить на коэффициент, соответствующий положению переключателя мосла.

Рис. 283. Шкала измерителя RCL

Например, при измерении сопротивления резистора мост твоего прибора оказался сбалансированным при положении переключателя S2 на отметке «х100 Ом», а указатель ручки реохорда против деления 2,2 шкалы. Умножив 2,2 на 100 Ом, ты узнаешь сопротивление измеряемого резистора: 220 Ом.

Номиналы конденсаторов и резисторов, кроме сопротивления реохорда R6, указаны на принципиальной схеме прибора. В качестве реорхорда используй проволочный переменный резистор, сопротивление которого может быть от 300–400 Ом до 8- 10 кОм. В крайнем случае, если не окажется проволочного, можно поставить мастичный переменный резистор, например типа СП, но обязательно группы А, т. е. резистор, у которого сопротивление между движком и любым из крайних выводов изменяется пропорционально углу поворота оси. Переключатель поддиапазонов измерений одноплатный, на семь положений. Телефоны высокоомные; с низкоомными телефонами прибор будет обладать существенно меньшей чувствительностью и не позволит проводить измерения на поддиапазонах «х100 пФ» и «х1 МОм».