Как подключить амперметр и вольтметр: Как подключить к электроцепи китайский цифровой вольтметр. Встраиваемый цифровой вольтметр-амперметр

Подключение амперметра и вольтметра * Электрон Град

Измерители тока магнитоэлектрической системы

Данные прибору получили наибольшее распространение у радиолюбителей. Амперметры данного типа обладают равномерной шкалой и хорошей чувствительностью. Внешний вид такого прибора на рисунке с низу.

Чувствительным элементом такого амперметра является рамка из тонкого картона или фольги с намотанной на нее катушкой. Рамка находится как бы в подвешенном состоянии на двух полуосей — кернах, концы которых упираются в подпятники. К рамке крепится противовес и стрелка. Вся эта конструкция находится в внутри сильного постоянного магнитного поля, то есть вокруг рамки находится магнит. Выводами катушки рамки являются две спиралевидные пружины, благодаря им стрелка удерживается в исходном состоянии. Стрелка прибора выставляется в положение 0 за счет корректора закрепленного на корпусе прибора и рычага соединенного с пружиной.

Принцип работы амперметра

При возникновении тока на катушке рамки вокруг нее возбуждается магнитное поле. Оно начинает взаимодействовать с магнитным полем постоянного магнита и рамка будет стремится повернуться так, чтобы ее полюса рамки находились напротив полюсов магнита противоположной полярности. Чем больше ток на рамке тем сильнее ее магнитное поле и значительнее усилие поворачивающее ее. При пропадании тока в цепи катушки рамки на нее начинают воздействовать пружины. Благодаря этому рамка возвращается в исходное состояние.

Приборы магнитоэлектрической системы способны измерять только постоянные или пульсирующие токи. Для измерения переменных токов их следует преобразовать в постоянные такой же величины.

Измерение токов и напряжений, шунтирующий резистор

Для измерения постоянного тока в цепи, прибор подключается последовательно нагрузке. Ток проходящий в этой цепи не должен превышать пределы подключаемого прибора. В противном случае шкала прибора зашкалит, а при существенном превышении может сгореть обмотка рамки. Для увеличения диапазона измерения тока в цепь добавляют шунтирующий резистор. Данный резистор подключается параллельно амперметру. Рассчитывается он по формуле

Rш=Rи/(Iп/Iи-1)

Где, Iп — предел измерения в Амперах.
Iи — ток полного отклонения стрелки в Амперах.
Rи — сопротивление рамки прибора в Омах.
Например: имеем микроамперметр с параметрами Iи=100мкА=0,0001А. Сопротивление рамки 1000Ом. Требуется рассчитать шунт для измерения токов до 100мА=0,1А.
Rш=1000/(0,1/0,0001-1)=1Ом

Измерение напряжения и добавочный резистор

Для измерения напряжения Вольтметр подключается параллельно нагрузке. При отсутствии Вольтметра можно подключить амперметр. Но следует учесть, что амперметры способны измерять относительно низкие напряжения. Так как в них отсутствует или слишком мало добавочное сопротивление катушки. Добавочный резистор подключается последовательно с прибором и позволяет расширить пределы его измерения.

Расчет добавочного сопротивления

Для измерения напряжения Вольтметр подключается параллельно нагрузке. При отсутствии Вольтметра можно подключить амперметр. Но следует учесть, что амперметры способны измерять относительно низкие напряжения. Так как в них отсутствует или слишком мало добавочное сопротивление катушки. Добавочный резистор подключается последовательно с прибором и позволяет расширить пределы его измерения.
Расчет добавочного сопротивления

Rд=(Uп/Iи)-Rи

где, Uп — максимальный предел измерения напряжения в Вольтах
Iи — ток полного отклонения стрелки в Амперах.
Rи — сопротивление рамки прибора в Омах.
Например: имеем тот же самый амперметр, что и в предыдущем примере. Iи=100мкА=0,0001А. Сопротивление рамки 1000Ом. Максимальный предел измеряемого напряжения 10В.
Rд=(10В/0,0001мА)-1000Ом=99000Ом=99кОм

Схема подключения амперметра и вольтметра

By dimanaviator , July 30, in Дайте схему! Мы принимаем формат Sprint-Layout 6! Экспорт в Gerber из Sprint-Layout 6. Конденсаторы Panasonic. Часть 4.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схема подключения амперметра и вольтметра

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Вольтамперметры цифровые DVA серий YB27VA, YB4835
• Вольтамперметр 100 Вольт 10 А
• Схемы включения измерительных приборов
• Измерение тока и напряжения. Вольтметр и амперметр. Амперметр и вольтметр
• Как подключить к блоку питания цифровой вольтметр, амперметр (Китайский модуль) своими руками.
• Как подключить амперметр
• Вольтметры и амперметры
• Как подключить амперметр?

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Очень просто! Как правильно подключить цифровой dc вольт-амперметр.

Вольтамперметры цифровые DVA серий YB27VA, YB4835

Как и любую физическую величину, напряжение можно измерить, для этого используется вольтметр. Но чтобы получить достоверные данные, его необходимо правильно подключить. Все устройства, которыми производятся измерения в электрических сетях, делятся на две группы: электромеханические и электронные. Это стрелочные приборы. Стрелка в них закреплена на рамке, на которую намотан провод.

Эта катушка находится на одной оси с постоянным магнитом в приборах, используемых в сети постоянного тока, или с другой катушкой — в устройствах переменного напряжения.

Аппарат переменного тока в сети постоянного работать не будет, но устройство для измерения постоянного напряжения, если включить его через диодный мост, можно подключить в сеть переменного тока с потерей точности. При прохождении тока по обмотке в ней наводится электромагнитное поле, взаимодействующее с магнитом или другой обмоткой, и рамка поворачивается.

Вращению катушки со стрелкой препятствует пружина, поэтому угол поворота рамки соответствует току через неё и потенциалу на клеммах. Для уменьшения колебаний стрелки устанавливается демпфер электромагнитный из алюминиевой пластины или пневматический, из поршня и цилиндра. Для повышения точности стрелка снабжена противовесами, исключающими влияние силы тяжести, а сам механизм выполняется из легированной стали для уменьшения износа. В электронных аппаратах чувствительным элементом является электронная плата, преобразующая входной сигнал в показания прибора.

Питание такое устройство может получать от измеряемого напряжения или другого источника — внутренних батарей или внешнего питания. Напряжение на источнике питания или элементе цепи измеряется аппаратом, который подключается параллельно устройству. Катушка прибора имеет низкое сопротивление, и при непосредственном включении в сеть ток будет большим. Для уменьшения потребляемого тока и влияния на электрическую сеть в цепь последовательно с аппаратом включаются добавочные сопротивления.

При включении вольтметра последовательно с нагрузкой он покажет напряжение источника питания с погрешностью из-за сопротивления нагрузки. Последовательно подсоединяют амперметр. Увеличение предела измерения производится включёнием последовательно с прибором добавочного сопротивления Rдоб. Показания шкалы также умножаются на n. Методы и типы устройств для измерения в сетях переменного тока зависят от величины напряжения и частоты сети:.

Вольтметр переменного тока показывает действующее значение напряжения. Расширение пределов измерения производится включением через разделительный или автотрансформатор, а также использованием добавочного сопротивления. Его величина рассчитывается аналогично измерениям в сети постоянного тока. Подключение вольтметра необходимо производить по определённым схемам.

Это делается для того, чтобы показания прибора соответствовали параметрам сети. Задача Чему равна ЭДС источника? Луч света падает из воздуха в центр входного торца световода под углом b. Определите максимальное значение угла b0, при котором луч идет внутри световода, не выходя из него.

Материал, из которого сделан световод, является оптически более плотной средой, чем воздух, поэтому на границе раздела световод—воздух может наблюдаться явление полного внутреннего отражения.

Для этого необходимо, чтобы луч света падал на внутреннюю поверхность световода под углом, большим предельного угла aпр. Тогда луч полностью отражается и распространяется внутри световода. Из треугольника, образованного лучом, осью симметрии световода и перпендикуляром, восстановленным в точку падения луча, получим. Чем больше угол падения луча b на торец световода, тем больше угол преломления g и тем меньше угол падения луча на боковую поверхность световода. Для того, чтобы луч не выходил за пределы световода, нужно, чтобы он падал на эту поверхность под углом бо1льшим либо равным предельному.

Виды соединений проводников. Закономерности параллельного соединения проводников. Современные материалы позволяют изготовить резисторы с самыми разнообразными значениями сопротивлений, но из этого не следует, что отсутствует необходимость разнообразного соединения проводников друг с другом. Это связано с современными технологиями производства.

Потребители электрической энергии к их источникам также присоединяются различными способами. Различают последовательное, параллельное и смешанное соединения проводников.

При последовательном соединении рис. При параллельном соединении рис. При смешанном соединении используются и последовательное, и параллельное соединения проводников рис.

На рисунке 38 показано параллельное соединение двух проводников 1 и 2 с сопротивлениями R1 и R2. В этом случае электрический ток I разветвляется на две части. Силу тока в первом и втором проводниках обозначим через I1 и I2. Так как в точке разветвления проводников в точке А электрический заряд не накапливается, то заряд, поступающий в единицу времени в эту точку, равен заряду, уходящему из нее за это же время. В осветительной сети поддерживается напряжение или В.

На это напряжение рассчитаны приборы, потребляющие электрическую энергию. Поэтому параллельное соединение — самый распространенный способ соединения различных потребителей. В этом случае выход из строя одного прибора не отражается на работе остальных, тогда как при последовательном соединении выход из строя одного прибора размыкает всю цепь. Применяя закон Ома для участка цепи с сопротивлениями R1 и R2, можно доказать, что величина, обратная полному сопротивлению участка АВ, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников.

Формулы, аналогичные 1 и 2 , можно применять к соединению любого числа проводников.

Для того чтобы измерить напряжение на участке цепи с сопротивлением R, к нему параллельно подключают вольтметр.

Напряжение на вольтметре будет совпадать с напряжением на участке цепи рис. Из-за этого измеряемое напряжение на участке цепи уменьшится. Для того чтобы вольтметр не вносил заметных искажений в измеряемое напряжение, его сопротивление должно быть большим по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором измеряется напряжение. Вольтметр можно включить в сеть без риска, что он сгорит, если только он рассчитан на напряжение, превышающее напряжение сети.

Задача, решение которой предложено ниже, была в одном из вариантов в июне года она попалась тем, кто сдавал физику в резервный день. Задача на законы последовательного и параллельного соединения. Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме 1, затем по схеме 2. Сопротивление резистора — R, сопротивление амперметра — 0,01R , сопротивление вольтметра 9R. Внутренним сопротивлением источника и сопротивлением проводов пренебречь.

Идеальный амперметр имеет нулевое сопротивление. А для этого используем законы последовательного и параллельного соединения. Для первой схемы — определяем общее сопротивление электрической цепи. И по закону Ома определяем силу тока. Для второй цепи — раз амперметр с резистором параллельно подключены к вольтметру, то напряжение на этих участках цени равно напряжению источника тока. Зная общее сопротивление ветви, состоящей из амперметра и резистора, опять с помощью закона Ома, определяем силу тока во втором случае.

Вниз: сила тока уменьшится, напряжение не изменится. Вверх: сила тока увеличится, напряжение не изменится. Чтобы включить сопротивление 8 Ом, следует переключатель реостата передвинуть на контакт 2, чтобы включить сопротивление 8Ом, следует переключатель реостата передвинуть на контакт 5.

Показания вольтметра V2 не изменятся, поскольку ЭДС источника питания не зависит от внешнего сопротивления. При передвижении ползунка вправо показания вольтметра V1 меняются от 1,5 B до 3 B, при передвижении ползунка влево от 1,5 B до 0 B. Показания амперметра при движении ползунка влево будут увеличиваться, вправо — уменьшаться; вольтметра — наоборот.

Таким образом, при замкнутом ключе сила тока больше в 1,5 раза. Обозначим за R сопротивление лампы. Если в цепь включена одна лампа, то ее сопротивление равноR, если две, то12 R. Таким образом,. В амперметрах ток, проходящий по прибору, создает вращающий момент, вызывающий отклонение его подвижной части на угол, зависящий от этого тока. По этому углу отклонения определяют величину тока амперметра. Для того, чтобы амперметром измерить ток в каком-то приемнике энергии, необходимо амперметр соединить последовательно с приемником с тем, чтобы ток приемника и амперметра был один и тот же.

Сопротивление амперметра должно быть мало по сравнению с сопротивлением приемника энергии, последовательно с которым он включен, с тем, чтобы его включение практически не влияло на величину тока приемника на режим работы цепи. Таким образом, сопротивление амперметра должно быть малым и тем меньшим, чем больше его номинальный ток. При малом сопротивлении амперметра мала и мощность потерь в нем. Схема включения амперметра и вольтметра. Напряжение, приложенное к зажимам вольтметра вызывает в его цепи ток.

Этот ток, проходя но вольтметру, так же как и в амперметре, вызывает отклонение его подвижной части на угол, зависящий от тока.

Та к им образом, каждому значению напряжения на зажимах вольтметр бу дут соответствовать вполне определенные значения тока и угла поворота подвижной части. Для того чтобы по показанию вольтметра определить напряжение на зажимах приемника энергии или генератора, необходимо его зажимы соединить с зажимами вольтметра так, чтобы напряжение на приемнике генераторе было равно напряжению на вольтметре рис.

Сопротивление вольтметра должно быть большим по сравнению с сопротивлением приемника энергии или генератора с тем, чтобы его включение не влияло на измеряемое напряжение на режим работы цепи.

К зажимам цепи с двумя последовательно соединительными приемниками рис. Таким образом, сопротивление вольтметра должно быть большим и тем большим, чем больше его номинальное напряжение. Вследствие большого сопротивления вольтметра мала мощность потерь в нем.

Из изложенного следует, что амперметр и вольтметр могут иметь измерительные механизмы одинакового устройства, отличающиеся только своими параметрами. Но амперметр и вольтметр различным образом включаются в измеряемую цепь и имеют разные внутренние измерительные схемы. Постоянный ток не меняет направления во времени.

Вольтамперметр 100 Вольт 10 А

Купил я для своей зарядки любопытный экземпляр китайского вольтметра амперметра, брал на рынке особо не разглядывал, но когда домой принес — три дня голову чухал, как подключить, ибо в инете особо ничего не нашел похожего. Нашел общее описание с кривым переводом на сайте avrobot. Оно гласило. Вход тока “-” Провод отрицательного питания Инструкция по калибровке: Вследствии влияния температуры и изменения параметров электрокомпонентов от времени, возможно появление ненулевых показаний прибора при измерении, что является нормальным явлением.

Разновидности амперметров. Способы подключения амперметра ( вольтамперметра, вольтметра). Амперметры с шунтом: последовательность .

Схемы включения измерительных приборов

Размер отверстия в корпусе для установки 45 x 26мм. Данные отображаются на двух семи-сегментных диодных дисплеях разного цвета, в данном случае это синий и красный. Шунт амперметра встроенный. Купить можно за 2. Перегорают дорожки и после этого амперметр показывает ерунду либо не показывает совсем. А если сразу подключить все правильно, то не нужны никакие перемычки, все работает нормально. Комментарий Юрия. Если измеряемый сигнал больше, чем 30 В, тогда, для питания прибора, необходим отдельный источник питания от 4 В до 30 В.

Измерение тока и напряжения. Вольтметр и амперметр. Амперметр и вольтметр

Сайт помогает найти что-нибудь интересное в огромном ассортименте магазинов и сделать удачную покупку. Если Вы купили что-то полезное, то, пожалуйста, поделитесь информацией с другими. Также у нас есть DIY сообщество , где приветствуются обзоры вещей, сделанных своими руками. Внедряю в павербанк. Своими руками.

Вольтметр — устройство для вычисления разницы в электрическом потенциале между двумя точками в электрической цепи. Аналоговый вольтметр смещает указатель по шкале пропорционально напряжению в цепи, в цифровом присутствует цифровой дисплей.

Как подключить к блоку питания цифровой вольтметр, амперметр (Китайский модуль) своими руками.

Шкалу амперметров градуируют в микроамперах , миллиамперах , амперах или килоамперах в соответствии с пределами измерения прибора. В электрическую цепь амперметр включается последовательно [1] с тем участком электрической цепи, силу тока в котором измеряют. Поэтому, чем ниже внутреннее сопротивление амперметра в идеале — 0 , тем меньше будет влияние прибора на исследуемый объект, и тем выше будет точность измерения [2]. Для увеличения предела измерений амперметр снабжается шунтом для цепей постоянного и переменного тока , трансформатором тока только для цепей переменного тока или магнитным усилителем для цепей постоянного тока. Очень опасно пытаться использовать амперметр в качестве вольтметра подключать его непосредственно к источнику питания : это приведёт к короткому замыканию! Бесконтактное устройство из токоизмерительной головки и трансформатора тока специальной конструкции называется токоизмерительные клещи на фото.

Как подключить амперметр

В качестве образцовых при поверке приборов переменного тока используются переносные приборы. К соответствующим клеммам они подключаются с помощью соединительных проводов. Включить цифровой вольтметр и дать ему прогреться в течение мин. После прогрева прибора произвести установку нуля и калибровку согласно инструкции. Зарисовать условные обозначения, вынесенные на шкалу поверяемого измерительного прибора и расшифровать их.

Подсоединение вольтметра делают параллельно. В таком варианте.

Вольтметры и амперметры

Схема подключения амперметра и вольтметра

Как и любую физическую величину, напряжение можно измерить, для этого используется вольтметр. Но чтобы получить достоверные данные, его необходимо правильно подключить. Все устройства, которыми производятся измерения в электрических сетях, делятся на две группы: электромеханические и электронные.

Как подключить амперметр?

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как подключить китайский вольтметр амперметр DSN-VC288

Изучите показания, схемы и сопротивление вольтметра и амперметра в цепи — устройства измерения напряжения и тока: рисунки, цифровой вольтметр и амперметр. Вольтметр — устройство для вычисления разницы в электрическом потенциале между двумя точками в электрической цепи. Аналоговый вольтметр смещает указатель по шкале пропорционально напряжению в цепи, в цифровом присутствует цифровой дисплей. Любое измерение вольтметра, которое можно трансформировать в напряжение, будет отображаться на счетчике.

Амперметр — прибор, с помощью которого измеряют силу электрического тока постоянного или переменного.

Электрические цепи присутствуют во всех сферах и отраслях жизни современного человека. Стоит прекратить подачу тока и ее качество значительно ухудшится, с разных сторон возникнет масса серьезных опасностей. Чтобы постоянно регулировать исправную работу электросети, необходимо знать, как подключается амперметр. Этим прибором измеряется сила тока. Законы электрической цепи преподаются в учебных заведениях.

Весьма часто в нашей жизнедеятельности возникает ситуация, при которой нам необходимо измерить силу тока. Для чего? Чтобы узнать предполагаемую мощность того или иного оборудования, например. Для определения потенциально уровня нагревания кабеля и так далее.

Как подключить амперметр и вольтметр в электрическую цепь? Нарисуйте электрическую схему, чтобы обосновать свой ответ. Что будет, если поменять местами эти инструменты? Укажите причины.

Ответ

Проверено

212,7 тыс.+ просмотров

Подсказка: Вольтметр был определен как устройство, используемое для измерения разности электрических потенциалов между двумя точками в электрической цепи. Амперметр был измерительным прибором, который будет полезен для измерения электрического тока в цепи. Это поможет вам в ответе на этот вопрос.

Полное пошаговое решение
Вольтметр определяется как устройство, используемое для измерения разности электрических потенциалов между двумя точками в электрической цепи. Амперметр был измерительным прибором, который будет полезен для измерения электрического тока в цепи. Амперметр всегда будет подключаться последовательно, так как он имеет низкое сопротивление, а вольтметр всегда будет подключаться параллельно, потому что он будет иметь высокое сопротивление. Поменяв их местами, амперметр обычно подключают параллельно. Поскольку он будет иметь очень низкое сопротивление, большая часть тока будет протекать через него, что приведет к короткому замыканию, а также может повредить цепь. Теперь, если вольтметр был подключен последовательно, так как он будет иметь высокое сопротивление, через него не будет протекать ток, и отображаемое напряжение будет равно нулю.

Примечание: Шунтовое сопротивление было определено как небольшое сопротивление, которое было включено параллельно с гальванометром для создания амперметра. Чем больше измеряемый ток, тем меньше подключаемое сопротивление. Большая часть тока, протекающего через измеритель, должна шунтироваться через сопротивление, чтобы защитить гальванометр. Гальванометр был определен как аналоговый измерительный прибор, который был обозначен как G, который измеряет ток с помощью отклонения стрелки в результате силы магнитного поля, воздействующей на провод с током.

Недавно обновленные страницы

Большинство эубактериальных антибиотиков получены из биологии ризобия класса 12 NEET_UG

Биоинсектициды саламин были извлечены из класса 12 Biology NEET_UG

Какое из следующих утверждений, касающихся Baculovirussess, Neet_ug

. Какое из следующих утверждений, касающихся Baculoviruses, Neet_ug

. муниципальные канализационные трубы не должны быть непосредственно 12 класса биологии NEET_UG

Очистка сточных вод выполняется микробами A B Удобрения 12 класса биологии NEET_UG

Иммобилизация фермента – это конверсия активного фермента класса 12 биологии NEET_UG

Большинство эубактериальных антибиотиков получают из биологического класса Rhizobium 12 NEET_UG

Саламиновые биоинсектициды были извлечены из биологического класса А 12 NEET_UG

12 класс биологии NEET_UG

Канализационные или городские канализационные трубы не должны быть напрямую 12 класс биологии NEET_UG

Очистка сточных вод выполняется микробами A B Удобрения 12 класс биологии NEET_UG

Иммобилизация фермента — это преобразование активного фермента класса 12 в биологии NEET_UG

Тенденции сомнений

21.

4 Вольтметры и амперметры постоянного тока — College Physics

Резюме

• Объясните, почему вольтметр должен быть подключен параллельно цепи.
• Нарисуйте схему, показывающую правильное подключение амперметра к цепи.
• Опишите, как можно использовать гальванометр как вольтметр или амперметр.
• Найдите сопротивление, которое нужно включить последовательно с гальванометром, чтобы его можно было использовать как вольтметр с заданными показаниями.
• Объясните, почему измерение напряжения или тока в цепи никогда не может быть точным.

Вольтметры измеряют напряжение, тогда как амперметры измеряют ток. Некоторые счетчики в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях являются вольтметрами или амперметрами. (См. рис. 1.) Внутренняя конструкция простейших из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, дают дополнительные сведения о применении последовательных и параллельных соединений.

Рисунок 1. Датчики уровня топлива и температуры (крайний правый и крайний левый, соответственно) в этом Volkswagen 1996 года — это вольтметры, которые регистрируют выходное напряжение «датчиков», которое, как мы надеемся, пропорционально количеству бензина в баке и температура двигателя. (кредит: Кристиан Гирсинг)

вольтметра подключены параллельно любому устройству, напряжение которого нужно измерить. Параллельное соединение используется потому, что параллельные объекты испытывают одинаковую разность потенциалов. (См. рис. 2, где вольтметр обозначен символом V.)

Амперметры подключаются последовательно к устройству, ток которого измеряется. Последовательное соединение используется потому, что последовательно соединенные объекты имеют одинаковый ток, проходящий через них. (См. рис. 3, где амперметр обозначен символом А.)

Рисунок 2. (a) Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (V) помещают параллельно источнику напряжения или одному из резисторов. Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между точками a и b. Невозможно подключить вольтметр непосредственно через ЭДС без учета его внутреннего сопротивления, р . (b) Используемый цифровой вольтметр. (кредит: Messtechniker, Wikimedia Commons) Рисунок 3. Амперметр (A) подключен последовательно для измерения тока. Весь ток в этой цепи протекает через счетчик. Амперметр будет иметь такое же показание, если он будет расположен между точками d и e или между точками f и a, как показано на рисунке. (Обратите внимание, что заглавная буква E обозначает ЭДС, а r обозначает внутреннее сопротивление источника разности потенциалов.)

Аналоговые счетчики имеют стрелку, которая поворачивается, чтобы указывать на числа на шкале, в отличие от цифровых счетчиков , которые имеют числовые показания, подобные ручному калькулятору. Сердцем большинства аналоговых счетчиков является устройство, называемое гальванометром , обозначаемым буквой G. Ток, протекающий через гальванометр, $latex \boldsymbol{I_{\textbf{G}}}$, вызывает пропорциональное отклонение стрелки. (Это отклонение происходит из-за силы магнитного поля, действующей на проводник с током.)

Двумя важнейшими характеристиками данного гальванометра являются его сопротивление и чувствительность к току. Чувствительность по току — это ток, который дает полное отклонение стрелки гальванометра, максимальный ток, который может измерить прибор. Например, гальванометр с токовой чувствительностью $latex \boldsymbol{50 \;\mu \textbf{A}} $ имеет максимальное отклонение стрелки, когда $latex \boldsymbol{50 \;\mu \textbf{A} } $ проходит через него, читается наполовину, когда $latex \boldsymbol{25 \;\mu \textbf{A}} $ проходит через него, и так далее.

Если такой гальванометр имеет $латексное \boldsymbol{25 – \;\Omega}$ сопротивление, то напряжение всего $латексное \boldsymbol{V = IR = (50 \;\mu \textbf{A}) (25 \;\Omega) = 1,25 \;\textbf{мВ}} $ дает полномасштабное показание. Подключая резисторы к этому гальванометру различными способами, вы можете использовать его как вольтметр или амперметр, который может измерять широкий диапазон напряжений или токов.

Гальванометр как вольтметр

На рис. 4 показано, как можно использовать гальванометр в качестве вольтметра, подключив его последовательно с большим сопротивлением $latex \boldsymbol{R} $. Значение сопротивления $latex \boldsymbol{R} $ определяется максимальным измеряемым напряжением. Предположим, вы хотите, чтобы напряжение 10 В вызывало полное отклонение вольтметра, содержащего $латексный \boldsymbol{25 – \;\Omega} $ гальванометр с $латексным \boldsymbol{50 – \;\mu \textbf{A}} $ чувствительность. Тогда 10 В, подаваемые на счетчик, должны давать ток $latex \boldsymbol{50 \;\mu \textbf{A}} $. Общее сопротивление должно быть

$latex \boldsymbol{R_{\textbf{tot}} = R + r =} $ $latex \boldsymbol{=} $ $latex \boldsymbol{=200 \;\textbf{k} \Omega \;\textbf{ , или}} $

$латекс \boldsymbol{R = R_{\textbf{tot}} – r = 200 \;\textbf{k} \Omega – 25 \;\Omega \приблизительно 200 \;\textbf{k} \Omega} $

($latex \boldsymbol{R} $ настолько велик, что сопротивлением гальванометра, $latex \boldsymbol{r} $, можно пренебречь). латекс \boldsymbol{25 – \;\mu \textbf{A}} $ ток через счетчик, поэтому показания вольтметра, как и требуется, пропорциональны напряжению.

Этот вольтметр бесполезен при напряжении менее половины вольта, потому что отклонение измерителя будет небольшим и его трудно будет точно считывать. Для других диапазонов напряжения последовательно с гальванометром включают другие сопротивления. Многие счетчики имеют выбор шкалы. Этот выбор включает последовательное включение соответствующего сопротивления с гальванометром.

Рис. 4. Большое сопротивление R , включенное последовательно с гальванометром G, дает вольтметр, отклонение которого на полную шкалу зависит от выбора Р . Чем больше измеряемое напряжение, тем больше должно быть R . (Обратите внимание, что r представляет собой внутреннее сопротивление гальванометра.)

Гальванометр как амперметр

Тот же гальванометр можно также превратить в амперметр, поместив его параллельно с небольшим сопротивлением $латекс \boldsymbol{R} $, часто называемым шунтовым сопротивлением , как показано на рисунке 5. Поскольку шунтирующее сопротивление мало, через него проходит большая часть тока, что позволяет амперметру измерять токи, намного большие, чем те, которые вызывают полное отклонение гальванометра.

Допустим, например, нужен амперметр, дающий полное отклонение на 1,0 А, и содержащий тот же $латексный \boldsymbol{25 – \;\Omega} $ гальванометр с его $латексным \boldsymbol{50 – \; \mu \textbf{A}} $ чувствительность. Поскольку $latex \boldsymbol{R} $ и $latex \boldsymbol{r} $ соединены параллельно, напряжение на них одинаково.

Эти капли $latex \boldsymbol{IR} $ являются $latex \boldsymbol{IR = I_Gr} $, так что $latex \boldsymbol{IR = \frac{I_G}{I} = \frac{R}{r}} $ . Находя $latex \boldsymbol{R} $ и учитывая, что $latex \boldsymbol{I_G} $ есть $latex \boldsymbol{50 \;\mu \textbf{A}} $, а $latex \boldsymbol{I} $ есть 0,9{-3} \;\Омега}. $

Рис. 5. Небольшое шунтирующее сопротивление R , помещенное параллельно с гальванометром G, дает амперметр, отклонение на полную шкалу которого зависит от выбора R . Чем больше измеряемый ток, тем меньше должны быть R . Большая часть тока ( I ), протекающего через счетчик, шунтируется через R для защиты гальванометра. (Обратите внимание, что r представляет собой внутреннее сопротивление гальванометра.) Амперметры также могут иметь несколько шкал для большей гибкости в применении. Различные масштабы достигаются включением различных шунтирующих сопротивлений параллельно гальванометру — чем больше максимальный измеряемый ток, тем меньше должно быть шунтирующее сопротивление.

Когда вы используете вольтметр или амперметр, вы подключаете другой резистор к существующей цепи и, таким образом, изменяете схему. В идеале вольтметры и амперметры не оказывают заметного влияния на цепь, но полезно изучить обстоятельства, при которых они влияют или не влияют.

Сначала рассмотрим вольтметр, который всегда ставится параллельно измеряемому устройству. Через вольтметр протекает очень небольшой ток, если его сопротивление на несколько порядков больше, чем сопротивление устройства, и поэтому на цепь не оказывается заметного влияния. (См. рис. 6(а).) (Большое сопротивление, соединенное параллельно с малым, имеет суммарное сопротивление, практически равное малому.) Если, однако, сопротивление вольтметра сравнимо с сопротивлением измеряемого устройства, то два параллельно имеют меньшее сопротивление, заметно влияя на цепь. (См. рис. 6(b).) Напряжение на устройстве не такое, как если бы вольтметр не был включен в цепь.

Рисунок 6. (a) Вольтметр, сопротивление которого значительно превышает сопротивление устройства ( R _{Вольтметр} >> R ), с которым он соединен параллельно, создает параллельное сопротивление, практически такое же, как и устройство, и не оказывает заметного влияния измеряемая цепь. (b) Здесь вольтметр имеет то же сопротивление, что и устройство ( R _{Вольтметр} ≅ R ), так что параллельное сопротивление вдвое меньше, чем при неподключенном вольтметре. Это пример существенного изменения схемы, которого следует избегать.

Амперметр включен последовательно в измеряемую ветвь цепи, так что его сопротивление добавляется к этой ветви. Обычно сопротивление амперметра очень мало по сравнению с сопротивлениями устройств в цепи, поэтому лишнее сопротивление незначительно. (См. рис. 7(а).) Однако, если задействованы очень малые сопротивления нагрузки или если сопротивление амперметра не такое низкое, как должно быть, то общее последовательное сопротивление будет значительно больше, а ток в ответвлении составит измеряемое уменьшается. (См. рис. 7(b).)

При неправильном подключении амперметра может возникнуть практическая проблема. Если бы он был подключен параллельно резистору для измерения тока в нем, вы могли бы повредить счетчик; низкое сопротивление амперметра позволило бы большей части тока в цепи проходить через гальванометр, и этот ток был бы больше, поскольку эффективное сопротивление меньше.

Рис. 7. (a) Обычно амперметр имеет настолько малое сопротивление, что общее последовательное сопротивление в измеряемой ветви не увеличивается заметно. Схема практически не изменилась по сравнению с отсутствием амперметра. (б) Здесь сопротивление амперметра такое же, как сопротивление ответвления, так что общее сопротивление удваивается, а ток вдвое меньше, чем без амперметра. Этого значительного изменения схемы следует избегать.

Одним из решений проблемы помех вольтметров и амперметров в измеряемых цепях является использование гальванометров с большей чувствительностью. Это позволяет создавать вольтметры с большим сопротивлением и амперметры с меньшим сопротивлением, чем при использовании менее чувствительных гальванометров.

Существуют практические пределы чувствительности гальванометра, но можно получить аналоговые измерители, точность измерений которых составляет несколько процентов. Обратите внимание, что неточность возникает из-за изменения схемы, а не из-за неисправности счетчика.

Connections: Limits to Knowledge

Выполнение измерения изменяет измеряемую систему таким образом, что возникает неопределенность в измерении. Для макроскопических систем, таких как схемы, обсуждаемые в этом модуле, изменение обычно можно сделать пренебрежимо малым, но полностью устранить его нельзя. Для субмикроскопических систем, таких как атомы, ядра и более мелкие частицы, измерение изменяет систему таким образом, что ее нельзя сделать произвольно малой. Это фактически ограничивает знание системы — даже ограничивает то, что природа может знать о себе. Мы увидим глубокие последствия этого, когда принцип неопределенности Гейзенберга будет обсуждаться в модулях по квантовой механике. 96} $.

PhET Explorations: набор для построения схемы (только DC), виртуальная лаборатория

Стимулируйте нейрон и следите за тем, что происходит. Делайте паузы, перематывайте назад и двигайтесь вперед во времени, чтобы наблюдать за движением ионов через мембрану нейрона.

Рис. 8. Комплект для построения схемы (только для постоянного тока), виртуальная лаборатория

• Вольтметры измеряют напряжение, а амперметры измеряют ток.
• Вольтметр размещается параллельно источнику напряжения для получения полного напряжения и должен иметь большое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
• Амперметр включен последовательно, чтобы получить полный ток, протекающий через ветвь, и должен иметь небольшое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
• Оба могут быть основаны на комбинации резистора и гальванометра, устройства, которое дает аналоговое считывание тока.
• Стандартные вольтметры и амперметры изменяют измеряемую цепь и, таким образом, имеют ограниченную точность.

Задача Упражнения

1: Какова чувствительность гальванометра (т. е. какой ток дает полное отклонение) внутри вольтметра, имеющего $latex \boldsymbol{1.00 – \;\textbf{M} \ Сопротивление Omega} $ по шкале 30,0 В?

2: Какова чувствительность гальванометра (то есть какой ток дает полное отклонение) внутри вольтметра, имеющего $latex \boldsymbol{25. 0 – \;\textbf{k} \Omega} $ сопротивление по шкале 100 В?

3: Найдите сопротивление, которое необходимо включить последовательно с гальванометром $latex \boldsymbol{25,0 – \;\Omega} $, имеющим $latex \boldsymbol{50,0 – \;\mu \textbf{A}} $ чувствительность (такая же, как обсуждалась в тексте), чтобы можно было использовать его в качестве вольтметра с полным отсчетом 0,100 В.

4: Найдите сопротивление, которое нужно включить последовательно с гальванометром $latex \boldsymbol{25,0 – \;\Omega} $, имеющим $latex \boldsymbol{50,0 – \;\mu \textbf{A}} $ чувствительность (такая же, как рассмотренная в тексте), позволяющая использовать его в качестве вольтметра с полным отсчетом 3000 В. Включите принципиальную схему с вашим решением.

5: Найдите сопротивление, которое необходимо подключить параллельно гальванометру $latex \boldsymbol{25,0 – \;\Omega} $ с чувствительностью $latex \boldsymbol{50,0 – \;\textbf{A}} $ (такой же, как обсуждаемый в тексте), чтобы его можно было использовать в качестве амперметра с полным отсчетом 10,0 А. Включите принципиальную схему с вашим решением.

6: Найдите сопротивление, которое необходимо подключить параллельно гальванометру $latex \boldsymbol{25,0 – \;\Omega} $, имеющему $latex \boldsymbol{50,0 – \;\mu \textbf{A}} $ чувствительность (такая же, как рассмотренная в тексте), чтобы можно было использовать его в качестве амперметра с полным отсчетом 300 мА.

7: Найдите сопротивление, которое нужно включить последовательно с $латексным \boldsymbol{10.0 – \;\Omega} $ гальванометром, имеющим $латексный \boldsymbol{100 – \;\mu \textbf{A}} $ чувствительность, чтобы его можно было использовать в качестве вольтметра с: (а) показанием полной шкалы 300 В и (б) показанием полной шкалы 0,300 В.

8: Найдите сопротивление, которое необходимо подключить параллельно $латексному \boldsymbol{10.0 – \;\Omega} $ гальванометру, имеющему $латексный \boldsymbol{100 – \;\mu \textbf{A}} $ чувствительность, чтобы его можно было использовать в качестве амперметра с: (a) показанием полной шкалы 20,0 А и (b) полномасштабным показанием 100 мА. {-5} \;\Omega} $ по шкале 3,00-A и содержит $latex \boldsymbol{10,0 – \ ;\Omega} $ гальванометр. Какова чувствительность гальванометра?

12: Вольтметр $latex \boldsymbol{1.00 – \;\textbf{M} \Omega} $ подключен параллельно $latex \boldsymbol{75.0 – \;\textbf{k} \Omega} $ резистор в цепи. а) Нарисуйте схему соединения. б) Чему равно сопротивление комбинации? (c) Если напряжение на комбинации остается таким же, как и на одном резисторе $latex \boldsymbol{75,0 – \;\textbf{k} \Omega} $, на сколько процентов увеличится ток? (d) Если ток через комбинацию остается таким же, как и через резистор $latex \boldsymbol{75,0 – \;\textbf{k} \Omega} $, на сколько процентов уменьшается напряжение? (e) Являются ли существенными изменения, обнаруженные в частях (c) и (d)? Обсуждать.

13: Латексный \boldsymbol{0,0200 – \;\Omega} $ амперметр включен в цепь последовательно с $латексным \boldsymbol{10,00 – \;\Omega} $ резистором. а) Нарисуйте схему соединения. (b) Рассчитайте сопротивление комбинации. (c) Если напряжение остается таким же на всей комбинации, как и на одном резисторе $latex \boldsymbol{10.00 – \;\Omega} $, на сколько процентов уменьшится ток? (d) Если ток поддерживается таким же через комбинацию, как и через резистор $latex \boldsymbol{10.00 – \;\Omega} $, на сколько процентов увеличится напряжение? (e) Являются ли существенными изменения, обнаруженные в частях (c) и (d)? Обсуждать.

14: Необоснованные результаты

Предположим, у вас есть гальванометр $latex \boldsymbol{40,0 – \;\Omega} $ с чувствительностью $latex \boldsymbol{25,0 – \;\mu \textbf{A}} $. а) Какое сопротивление вы бы включили с ним последовательно, чтобы его можно было использовать в качестве вольтметра с полным отклонением 0,500 мВ? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие предположения ответственны?

15: Необоснованные результаты

(a) Какое сопротивление вы бы подключили параллельно $латексному \boldsymbol{40,0 – \;\Omega} $ гальванометру, имеющему
$latex \boldsymbol{25.