Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

схема, способы подключения, в цепь постоянного тока

Электричество является неотъемлемой составляющей повседневной жизни человека. Его основными техническими показателями являются сила тока и напряжение. Они измеряются в амперах и соответственно в вольтах. Исходя из этого, амперметр является инструментом, который измеряет силу тока, а вольтметр — напряжение. Для получения точных результатов, и увеличения сроков эксплуатации приборов, нужно выяснить, как подключить амперметр к электрической цепи.

Что такое амперметр и вольтметр

Амперметры нашли свое применение в разных промышленных и бытовых сферах. Их регулярно используют на больших предприятиях, которые связаны с выработкой и распределением тепловой и электроэнергии. Кроме того, их применяют в:

  • электрических лабораториях;
  • строении автомобилей;
  • точных науках;
  • строительных работах.
Подключение амперметра

Важно! Однако, помимо средних и крупных компаний, рассматриваемую технику используют обычные люди.

Фактически каждый электрик с соответствующими навыками имеет в арсенале такое устройство, которое дает возможность провести измерения параметров потребления электрической энергии приборами, узлами автомобиля и др.

Чтобы определить параметры тока в электрической цепи, используют спецприборы — амперметры. Приспособление включается последовательно в изучаемую электроцепь, и, из-за очень малого внутреннего сопротивления, такой измерительный аппарат не будет вносить какие-то значительные изменения в электрических параметрах цепи.

Амперметр

Вольтметр является устройством, выступающим как измерительное приспособление показателей напряжения до 1000В в сетях с постоянным и переменным током, промышленной частоты и применяется для общего анализа и проведения статистических замеров. Лучшие приспособления будут обладать крайне высоким, бесконечным сопротивлением. Благодаря большому сопротивлению устройства будет достигнута крайне высокая точность, широкие сферы применения.

Вольтметр

Принцип работы

Когда рассматривается стандартный принцип функционирования амперметра, то его действие основывается на определенных аспектах. На оси кронштейна наряду с магнитом располагается якорь из стали, на котором закреплена стрелка. Оказывая воздействие на якорь, магнит будет передавать ему магнитные качества. В такой ситуации положение якоря будет находиться вдоль силовых линий, которые проходят вдоль самого магнита.

Подобное расположение якоря определит нулевое положение стрелки на шкале. Во время протекания тока от генератора либо иного источника по шине, возле нее появляется магнитный поток. Его силовые линии в месте положения якоря направлены под наклоном 90 градусов к магниту.

Магнитный поток, который образован электротоком, будет действовать на якорь, стремящийся развернуться под прямым углом. При этом ему будет препятствовать магнитный поток, который образован в постоянном магните. Взаимодействие каждого потока будет зависеть от направления и силы электротока, который протекает по шине. На такую величину и произойдет отклонение стрелки устройства от 0.

Работа амперметра

Основой функционирования вольтметра является метод аналогово-цифрового преобразования с 2-хтактным интегрированием. Преобразователи, которые установлены в устройстве, замеряя показатели напряжения постоянного и переменного тока, его силу, сопротивление, будут преобразовывать в нормализованное напряжение и в процессе применения АЦП трансформируют в код из цифр.

Функциональная схема вольтметра функционирует, используя 4 преобразователя:

  • Масштабирующий.
  • Низкочастотное устройство, которое преобразует напряжение переменного тока в постоянный.
  • Преобразователь силы тока в напряжение.
  • Преобразователь сопротивления в напряжение.
Работа вольтметра

Характеристики приборов

Конструкция амперметра достаточно проста: стрелка с катушкой, находящейся в поле постоянного магнита. Принцип функционирования рассматриваемого устройства крайне прост: во время его включения по катушке будет течь электроток. Под воздействием силы Ампера катушка будет поворачиваться до того момента, пока упругость возвратных пружин не совпадет с силой Ампера.

Нормальное функционирование вольтметра возможно при температурных показателях воздуха не более 25 — 30 градусов с влажностью до 80% и атмосферным давлением 650 — 800 мм ртутного столба. Частота питающей электросети составляет 50 Гц и имеет показатели напряжения 220В (частота не более 400 Гц). На показатели замеров значительное воздействие окажет форма кривой переменного напряжения электросети.

Возможности приспособления оценивают посредством таких параметров и величин:

  • Сопротивление рассматриваемого устройства.
  • Диапазон замеряемых показателей напряжения.
  • Категория точности замеров.
  • Диапазон границ частоты напряжения в переменной цепи.

Разновидности

Точность измерений рассматриваемого устройства будет зависеть от принципа воздействия и разновидности приспособления. Согласно распространенной классификации все амперметры можно разделить на такие виды:

  • Магнитоэлектрические.
  • Электромагнитные.
  • Электродинамические.
  • Термоэлектрические.
  • Цифровые.
  • Ферродинамические.

Есть и иные аппараты специализированного назначения, чтобы измерять силу тока. Их применяют в узкопрофильных сферах, они не распространены настолько, как указанные выше.

Электромагнитный

Приспособления с электромагнитным принципом функционирования не оснащаются двигающейся катушкой, в отличие от магнитоэлектрических разновидностей приборов. Конструкция рассматриваемых устройств намного проще. В корпусе располагается спецустройство и 1 либо более сердечников, установленных на оси.

Рассматриваемый тип амперметра обладает меньшей восприимчивостью в сравнении с магнитоэлектрическим устройством, потому точность замеров аппарата будет значительно ниже. Достоинствами подобных приспособлений станет универсальность функционирования. Это значит, что они способны измерить силу тока в цепи постоянного и переменного токов. Это в значительной мере расширит сферу использования подобного устройства.

Электромагнитный амперметр

Магнитоэлектрический

Принцип воздействия подобной разновидности устройств основан на взаимодействии магнитного поля и двигающейся катушки, которая находится в конструкции приспособления.

Преимуществами рассматриваемого изделия станет невысокое энергопотребление при работе, повышенная восприимчивость и точность замеров. Каждый магнитоэлектрический прибор оснащается равномерным градуированием измерительной шкалы. Подобное даст возможность производить высокоточные замеры.

Важно! К минусам рассматриваемого приспособления относят сложность внутреннего устройства, присутствие двигающейся катушки. Подобное изделие не считается универсальным, поскольку оно подойдет лишь для постоянного тока.

Невзирая на минусы амперметра, такая разновидность аппарата широко распространена в разных промышленных сферах, в лабораториях.

Магнитоэлектрический амперметр

Термоэлектрический

Такая разновидность приспособлений для замера силы тока используется для электроцепей с высокочастотным током. В конструкции устройств есть магнитоэлектрический механизм, состоящий из проводов с припаянной термопарой. Во время прохождения тока подогреваются жилы проводки.

Чем больше сила, тем выше поднимаются температурные показатели. По таким параметрам спецмеханизм будет проводить перевод нагрева в показатели тока.

 

Термоэлектрический амперметр

Электродинамический

Принцип функционирования рассматриваемых приспособлений основан на взаимодействии электрополей токов, проходящих по магнитным катушкам. Устройство амперметра включает в себя подвижную и неподвижную катушки. Универсальное функционирование на каждом виде тока станет главным преимуществом рассматриваемых видов амперметра.

Из минусов следует отметить большую восприимчивость, поскольку приспособления будут реагировать даже на наименьшие магнитные поля, которые расположены в непосредственной близости. Такие поля могут создать для рассматриваемого амперметра значительные помехи, потому подобные устройства используются лишь в защищенных экраном местах.

Электродинамический амперметр

Ферродинамический

Подобные приспособления отличаются самой большой эффективностью и точностью замеров. Электромагнитные поля, которые расположены в непосредственной близости с амперметром, не будут оказывать на прибор существенного воздействия, потому отсутствует необходимость в монтаже вспомогательных экранов для защиты.

Устройство подобного изделия включает в себя замкнутую ферримагнитную проводку, сердечник и неподвижную катушку. Подобная конструкция дает возможность улучшить надежность функционирования приспособления. Потому ферродинамические разновидности амперметров зачастую используют в военных сферах и оборонных предприятиях. К основным достоинствам аппарата также относят комфорт и простоту использования, точность замеров по отношению к ранее рассмотренным разновидностям приборов.

Ферродинамический амперметр

Цифровой

Наиболее современная и комфортная разновидность устройств для замеров силы тока. В них отсутствуют стрелки, которые регулярно колеблются. Подобные приспособления оснащены монитором, где будут выведены показатели, которые отображают силу тока в амперах.

В то же время они будут давать достаточно точные сведения. К важным достоинствам цифровых устройств относят их невосприимчивость к вибрации и встряске.

Ввиду этого возможно провести замеры силы тока в автопроводке на ходу, не останавливаясь. Большинство цифровых устройств оснащаются водозащитным и антиударным корпусом, что сделает их более стойкими для применения в трудных условиях. Так как в приспособлении отсутствует стрелка, то его возможно разместить по горизонтали, по вертикали либо под наклоном. Направление устройств во время снятия замеров никоим образом не воздействует на получаемые данные.

Цифровой амперметр

Важно! Цифровым приспособлениям не страшны небольшие механические удары, которые возможны от функционирующего вблизи оборудования. Нахождение в вертикальной либо горизонтальной плоскости устройства не оказывает воздействия на его функциональность, как и изменения температурных показателей и давления. Потому подобное устройство также используют снаружи.

Схемы и способы подключения

Часто возникает вопрос, как подключать амперметр, последовательно или параллельно. Соединить рассматриваемое устройство в разрыв электроцепи не составит труда. В целях безопасности такая процедура выполняется, когда отключен источник питания. Заранее нужно удостовериться, что максимальный ток не будет превышать допустимые значения прибора. Такие шкалы дублируются в сопроводительной техдокументации. Когда подается питающее напряжение, снимаются показания. Необходимо выждать, когда прекратит колебаться стрелка. Когда она смещается в обратную сторону, то меняется полярность подключения. При чересчур сильном токе используется допшунтирование.

Схема подсоединения приспособления бывает прямой либо косвенной. В первом случае устройство непосредственно подключают в электроцепь меж источником питания и нагрузкой.

До того, как подключить приспособление необходимо учитывать:

  • постоянный либо переменный ток в электросети;
  • соблюдена ли полярность устройства;
  • стрелка приспособления должна располагаться за серединой шкалы;
  • границы измерения максимально возможных скачков тока в схеме;
  • соответствует ли внешняя среда рекомендованным показателям;
  • находится ли место измерений без влияния вибрации.
Подключение устройства

В цепь постоянного тока

Постоянный ток может проходить через разные электросхемы. В качестве примера можно привести всевозможные зарядные устройства, блоки питания. Чтобы ремонтировать подобные устройства, мастер должен иметь понимание, как подключается амперметр в электроцепь.

В домашних условиях такие навыки также не станут лишними. Они помогают человеку, который не слишком увлекается радиоэлектроникой, самому определять, например, время, на которое хватает зарядки батареи от фотоаппарата.

Чтобы провести эксперимент, понадобится в полной мере заряженный аккумулятор с номинальным напряжением, к примеру, в 3,5 В. Кроме того, нужно использовать лампу такого же номинала, чтобы создать последовательную схему:

  • аккумулятор;
  • амперметр;
  • лампочка.

Запись, которая обозначена на измерительном устройстве, фиксируется. К примеру, осветительный прибор будет потреблять электроэнергию мощностью в 150 миллиампер, а батарея имеет вместимость в 1500 миллиампер-часов. Следовательно, она будет работать в течение 10 часов, выдавая ток в 150 мА.

Цепь постоянного тока

К зарядному устройству

Часто возникает вопрос, как правильно подключать амперметр к зарядному устройству. В процессе применения зарядного устройства возникает надобность в измерении силы тока. Подобное даст возможность осуществлять контроль процесса накопления электроэнергии батареей, и избежать перезарядки с недозарядкой. Вследствие этого сроки эксплуатации аккумуляторной батареи существенно увеличатся.

Во время работы большого количества технических приспособлений появляется необходимость в контроле силы тока. Стрелки амперметра либо показатели на мониторе дискретного устройства покажут оператору такой физический параметр. Проводимые замеры нужны, чтобы поддержать рабоче состояние и для сигнализации о появлении аварийной ситуации.

Подсоединение к зарядному устройству

Как правильно использовать

Амперметр представляет собой измерительной устройство, которое предназначено в целях фиксации силы постоянного или переменного тока, который протекает в электроцепи. Вольтметр используется в аналогичных целях, только проводятся расчеты такого показателя, как напряжение. Алгоритм действий:

  • Необходимо открыть приспособление, чтобы хорошо были видны входящие и выходящие контакты: пользователь увидит как минимум 2 провода (положительный, красного цвета, и отрицательный, черного). Кроме того, иногда устройства оснащаются проводом заземления, который преимущественно окрашен в зеленый цвет.
  • Переключается измерительное устройство в позицию AC (переменный ток) либо DC (постоянный ток), с учетом того, какой ток необходимо измерить.
  • Разрывается соединение электроцепи с источником, отсоединяется от него проволока. Необходимо отметить, какой вход будет соответствовать плюсу, а какой — минусу.
  • Помещаются зонды устройства на входы источника тока. Когда в приборе источник постоянного тока, важно не перепутать положительный и отрицательный входы.
  • Снимаются показания устройства.
  • Когда первый показатель очень мал, уменьшается диапазон устройства для увеличения точности. В целях наилучшей сохранности приспособления нужно использовать наименьший диапазон, который достаточен для корректных замеров.
Использование приборов

Меры безопасности

Перед использованием амперметра или вольтметра крайне важно ознакомиться с правилами безопасной эксплуатации рассматриваемых устройств. Основные меры безопасности при работе с техникой:

  • До начала работ требуется проверить целостность изоляционного материала на проводах, который бывает нарушен вследствие длительного использования. В подобных ситуациях крайне велик риск удара электротоком.
  • Нужно не забывать, что работы производятся с электричеством, потому предпринимаются все необходимые меры, чтобы избежать повреждения и удар током. В этих целях необходимо проводить работы в сухом месте, не допускать проникновения влаги на электроцепь и измерительное устройство.
  • Запрещается подсоединять измерительный прибор к основной электросети в жилище, к примеру, к контактам распределительного щита.
  • До работ нужно удостовериться, какой тип электроцепи измеряется (переменный либо постоянный ток), так как это определяет, куда подключается положительный и отрицательный провода аппарата. Когда ток постоянный, в обязательном порядке подключается плюс к плюсу и минус к минусу. Когда же пользователь работает с переменным током, порядок подсоединения не будет играть роли.
  • Во время измерений прибор будет замыкать электроцепь, ток течет через него. Чтобы получить правильные замеры, нужно удостовериться в том, что каждый контакт правильно подключен.
  • Чтобы избежать удара током, необходимо воспользоваться зондами, которые заключены в оболочку из резины.
  • При поражении током, потерпевшему требуется оказать неотложную помощь. Потому, проводить измерения рекомендовано с напарником, который способен подстраховать при возникновении нештатной ситуации.

Для измерения силы тока в электроцепи используются устройства, которые называют амперметры. Они подключаются в электроцепь по последовательной схеме. Когда требуется измерить напряжение, то применяется вольтметр. Крайне важно при использовании рассматриваемых устройств соблюдать правила безопасности.

укажите правила подключения вольтметра и амперметра в цепь постоянного тока:А)вольтметр

. Массасы 300 г темір қората 100 г қалайы балқытылды. Егер бастапқы температуралары 32 °С болса, қоратты қыздыруға және қалайыны балқытуға қанша жылу … мөлшері жұмсалды?​

Сколько энергии необходимо затратить, чтобы расплавить свинец массой 6,3 кг, взятого при начальной температуре 38 °С. Температура плавления свинца рав … на 327 °С, удельная теплота плавления свинца 0,25⋅105 Дж/кг, удельная теплоёмкость свинца 140 Дж/кг⋅°С. (Ответ округлите до десятых). Ответ: кДж.

Для плавления бруска из железа массой 600 г потребовалось 162 кДж тепла при его температуре плавления.5 Дж/кг. (Ответ округлите … до сотых). Ответ: кг.

пожалуйста срочно!!! Сколько энергии выделится при сгорании 50 кг природного газа?​

Брусок тащат равномерно и прямолинейно по горизонтальной шероховатой поверхности с коэффициентом трения 0,2, прикладывая горизонтальную силу 5 Н. Опре … делите массу бруска.

Вариант 3. 1. Тело, двигаясь прямолинейно и равноускорено, увеличило свою скорость от 2 до 6 м/с за 4 секунды. Найдите: а) проекцию ускорения тела; б) … проекцию перемещения тела за 4с. 2. По графику определите: а) проекцию ускорения тела; б) проекцию скорости тела через 8с; в) проекцию перемещения тела за 6с (графически и аналитически).​

ДОПОМОЖІТЬ БУДЬ ЛАСКА! Яка кількість теплоти треба щоб розплавити 700 г олова взятого за температури плавлення.

Задание 1 (15 баллов). Автомобиль начал движение из состояния покоя и 15 с двигался с ускорением 2 м/с2, затем 5 с он двигался равномерно, а последние … 35 м тормозил до полной остановки. Считая, что движение происходит вдоль оси ОХ в положительном направлении, постройте графики sx(t), vx(t) и ax(t). Найдите среднюю скорость движения. Задание 2 (15 баллов). Со станции вышел товарный поезд, идущий со скоростью 36 км/ч. Через 1,5 ч в том же направлении отправился скорый поезд, скорость которого 108 км/ч. Через какое время после выхода товарного поезда его догонит скорый поезд? Задание 3 (15 баллов). Зависимость от времени координаты точки, движущейся вдоль оси х, имеет вид: x = 9 + 3t + 3t2. Опишите характер движения. Каковы начальная скорость и ускорение? Запишите уравнение для проекции скорости. Задание 4 (15 баллов). Деревянный шарик, упавший в воду с высоты 5 м, погрузился на глубину 70 см. Найдите ускорение шарика в воде (считая его постоянным). Задание 5 (15 баллов). Поезд прошёл отрезок между двумя станциями за t = 6 мин со средней скоростью vср = 60 км/ч. При этом на равноускоренные разгон в начале движения и торможение перед остановкой ушло в общей сложности t1 = 1,5 мин, а остальное время поезд двигался с постоянной скоростью. Чему равна эта скорость? Задание 6 (10 баллов). С какой скоростью нужно подбросить вертикально вверх монету, чтобы она через 3 секунды упала на землю? Определите максимальную высоту подъёма монеты. Сопротивлением воздуха пренебречь. Задание 7 (15 баллов). Прочитайте выдержки из статьи (www.redbull.com/int-en/experience-red-bull-stratos-in-new-vr-exhibit) о прыжке человека из стратосферы и ответьте на вопрос. «14 октября 2012 года австрийский парашютист Феликс Баумгартнер преодолел звуковой барьер и два других мировых рекорда во время прыжка с края космоса. И теперь вы можете испытать это на себе. …Свободное падение Баумгартнера в герметичном костюме с высоты 39 км в стратосфере над Нью-Мексико, США, позволило ему достичь скорости 1357,64 км/ч, прежде чем он раскрыл свой парашют после 4 минут 19 секунд свободного падения. …Австриец стал первым человеком, преодолевшим звуковой барьер без включения двигателя во время подвига, а также побил рекорды по максимальному полету на воздушном шаре и прыжкам на большую высоту». Какую скорость развил бы Феликс Баумгартнер перед раскрытием парашюта, если пренебречь сопротивлением воздуха и зависимостью ускорения свободного падения от высоты? Ускорение свободного падения примите равным 9,8 м/с2. пожалуйста помогите умоляю

Подключение амперметров в сети постоянного и переменного тока. Как подключить амперметр, чтобы снять показания

Люди часто задаются вопросом, как подключить амперметр в цепь. Чтобы полностью понять, как правильно это делать, стоит остановиться на физических законах протекания тока в электрической цепи. А также — рассмотреть принципы, по которым воздавался такой прибор, как амперметр. Тогда будет полностью ясно, как действовать, когда нужно измерить силу тока.

Физические основы

В методе подключения амперметра и вольтметра к электрической сети лежит закон Ома. Не будем приводить трактовку для полной цепи, где учитывается электродвижущая сила и внутреннее сопротивление источника питания. Чтобы понять, как подключить амперметр в цепь, достаточно будет упрощенного изложения для параллельного и последовательного соединения.

1. При последовательном соединении нагрузки в сети через каждый элемент протекает ток одинаковой силы. При этом падения напряжения на каждом участке пропорциональны его сопротивлению и в сумме равны напряжению на концах цепи.

2. При параллельном соединении на каждом элементе присутствует напряжение, равное приложенному ко всей цепи. Сила тока, протекающая на каждом из параллельных участков, прямо пропорциональна его сопротивлению.

Из этого краткого изложения закона Ома ясно, что правильный ответ на вопрос «как подключить амперметр в цепь» — методом последовательного включения.

Амперметр и последствия неправильного использования

Для четкого измерения силы тока в цепи, главное качество амперметра должно состоять в том, чтобы оказывать минимальное воздействие на схему в целом. Поэтому прибор делают с минимальным внутренним сопротивлением. Для измерения параметров, которые выходят за пределы устройства, можно использовать трансформаторы тока, снижающие выходные показатели.

Опасность неправильного включения состоит в том, что амперметр просто сгорит. Как подключить амперметр в цепь — имеет значение. Если просто вставить щупы в розетку или касаться точек на плате — скорее всего, результатом будет немного дыма «с запахом гуманитарного образования». Из-за того, что на прибор будет поступать высокое напряжение по закону Ома для параллельного соединения — он просто сгорит. Включайте прибор только последовательно.

Некоторые методы

В быту можно создать измерительную розетку. Для этого она, грубо, должна прерывать один из проводов, ведущих к устройству. Можно установить ее рядом с уже подключенной. Для этого отсоединяется один провод, присоединяется к измерительной розетке. Второй ее контакт соединяется перемычкой со свободной точкой подключения рабочей розетки. Теперь, включая прибор, можно вставить щупы амперметра в измерительную розетку и посмотреть результат.

В этом, собственно, заключается ответ на вопрос, как подключить амперметр в цепь. Нужно прервать один из проводников в цепи и в этом месте производить измерения. Аналогично работает методика измерения тока в лампочке, например. Если очень нужно сделать быстро — перекусите один провод кусачками и можно производить замер.

Альтернативные методы

Бывают ситуации, когда цепь невозможно разорвать и «вмонтировать» в нее амперметр последовательным включением. В таких случаях используются бесконтактные клещи. Они замеряют величину электромагнитного поля, которое возникает вокруг проводника. На основании этой оценки делается вывод о величине проходящего тока.

Амперметр. Измерение силы тока — видео

Амперметр это измерительный прибор для определения силы тока, измеряемой в амперах. В соответствии с возможностями прибора, его шкала имеет градуировку, обозначающую микроамперы, миллиамперы, амперы или килоамперы. Для проведения измерений, производится последовательное включение амперметра в с тем участком, где необходимо измерить силу тока. Чтобы увеличить пределы измерений, производится включение амперметра через шунт или трансформатор.

Наиболее распространенной является схема амперметра, где движущаяся стрелка совершает поворот на такой угол наклона, который пропорционален величине измеряемой силы.

Виды амперметров

По своему действию все амперметры разделяются на электромагнитные, магнитоэлектрические, тепловые, электродинамические, детекторные, индукционные, фото- и термоэлектрические. Все они предназначены для измерения силы постоянного или переменного тока. Среди них, наиболее чувствительными и точными, являются электродинамические и магнитоэлектрические амперметры.

Во время работы магнитоэлектрического амперметра, создается крутящий момент, через взаимодействие между полем в и током, проходящим через обмотку рамки. С этой рамкой и соединяется стрелка, движущаяся по шкале. Поворот стрелки осуществляется на величину угла, пропорциональную силе тока.

Устройство амперметра

В состав электродинамического амперметра входят подвижная и неподвижная катушки, соединенные последовательно или параллельно. Токи, проходящие через катушки, взаимодействуют между собой, в результате чего происходит отклонение подвижной катушки, с которой соединяется стрелка. При включении в электрический контур, осуществляется последовательное соединение амперметра с нагрузкой. В случае большой силы тока или высокого напряжения, соединение производится через трансформатор.

Принцип работы

Упрощенная классическая схема амперметра работает следующим образом. Параллельно с постоянным магнитом на оси кронштейна устанавливается стальной якорь со стрелкой. Постоянный магнит, воздействуя на якорь, придает ему магнитные свойства. При этом, расположение якоря проходит вдоль силовых линий, которые также проходят вдоль магнита. Такое положения якоря соответствует нулевому положению стрелки на шкале прибора.


При прохождении тока батареи или генератора по шине, вокруг нее происходит возникновение магнитного потока. Его силовые линии в месте нахождения якоря, перпендикулярны с силовыми линиями в постоянном магните. Создаваемый электрическим током магнитный поток, воздействует на якорь, стремящийся к повороту на 90 градусов. Повернуться относительно исходного положения ему мешает поток, образующийся в постоянном магните.

От того, какой величины и направления электрический ток, проходящий по шине, зависит степень взаимодействия двух магнитных потоков. На такую же величину происходит и отклонение стрелки по шкале, от нулевого деления.

Амперметр: как измерять ток

Всякий вольтметр включается параллельно тому участку цепи, напряжение на котором мы хотим измерить (рис. 89), и поэтому на него ответвляется некоторый ток от основной цепи. При его включении и ток и напряжение в основной цепи несколько изменяются, так как теперь мы имеем уже другую цепь проводников, состоящую из прежних проводников и вольтметра. Присоединив, например, вольтметр с сопротивлением параллельно лампочке, сопротивление которой равно , мы найдем по формуле (50.5) их общее сопротивление :

. (54.1)

Чем больше сопротивление вольтметра по сравнению с сопротивлением лампочки , тем меньше отличается общее их сопротивление от и тем меньше искажение, вносимое вольтметром. Мы видим, что вольтметр должен иметь большое сопротивление. Для этого последовательно с его измерительной частью (рамкой, нагревающейся нитью и т. д.) нередко включают дополнительный резистор, имеющий сопротивление несколько тысяч Ом (рис. 90).

Рис. 90. К вольтметру присоединяется последовательно дополнительное сопротивление

В противоположность вольтметру, амперметр всегда включают в цепь последовательно (§ 44). Если сопротивление амперметра равно , а сопротивление цепи равно , то при включении амперметра сопротивление цепи становится равным

. (54.2)

Для того чтобы амперметр не изменял заметно общего сопротивления цепи, собственное его сопротивление, как следует из формулы (54.2), должно быть малым по сравнению с сопротивлением цепи. Поэтому амперметры делают с очень малым сопротивлением (несколько десятых или сотых долей Ома).

54.1. Сопротивление амперметра равно 0,1 Ом. Чему равно напряжение на амперметре, если он показывает силу тока 10 А?

54.2. Сопротивление вольтметра равно 12 кОм. Какой ток проходит через вольтметр, если он показывает напряжение 120 В?

54.3. Вольтметр со шкалой 0-120 В имеет сопротивление 12 кОм. Какое сопротивление и каким способом нужно подключить к этому вольтметру, чтобы им можно было измерять напряжение до 240 В? Начертите схему включения. Изменится ли чувствительность вольтметра в предыдущей задаче, если указанное сопротивление включить параллельно вольтметру?

54.4. Вольтметр, присоединенный к горящей лампочке накаливания, показывает 220 В, а амперметр, измеряющий силу тока в лампочке, -0,5 А. Чему равно сопротивление лампочки? Начертите схему включения вольтметра и амперметра.

С измерением силы тока мы сталкиваемся очень часто. Для того чтобы узнать мощность устройства, сечения кабеля для его питания, нагрев проводов и прочих элементов – это все зависит от силы тока. Для того чтобы непосредственно измерять эту силу, придумали устройство именуемое амперметром. Амперметр подключается в измеряемую цепь только последовательно. Почему? Разберем чуть ниже.

Как известно сила тока это отношение количества зарядов ∆Q, которые прошли через некоторую поверхность за время ∆t. В системе СИ измеряется в амперах А (1 А = 1 Кл/с). Для того чтобы измерять количество прошедших зарядов, амперметр нужно включить в цепь последовательно.

Чтобы минимизировать влияние измерительного сопротивления амперметра и соответственно уменьшить мощность потерь при измерении его делают как можно меньше. Если амперметр с таким внутренним сопротивлением подключить параллельно, то в цепи произойдет короткое замыкание. Пример схемы включения:

Постоянный ток измеряют приборами в диапазоне 10 -3 – 10 2 А, электронными аналоговыми, цифровыми, магнито-электрическими, электромагнитными, электродинамическими приборами — миллиамперметрами и амперметрами. Если ток свыше 100 А применяют шунт:


Шунты как правило, изготавливают на разные токи. Шунт – это медная пластина, имеющая определенное сопротивление. При протекании тока через пластину, на ней, согласно закону Ома U=I*R падает какое-то напряжение, то есть между точками 1 и 2 возникает напряжение, которое будет воздействовать на катушку прибора.


Сопротивление шунта, как правило, подбирают из соотношений:

Где R и – сопротивление измерительной обмотки прибора, — коэффициент шунтирования, I – измеряемый, а I и – максимально допустимый ток измерительного механизма.

Если измеряют переменный ток, то важно знать какое его значение измеряется (амплитудное, среднее, действующее). Это важно, так как все шкалы градуируются обычно в значениях действующих.

Переменные значения выше 100 мкА измеряют обычно выпрямительными микроамперметрами, а ниже 100 мкА – цифровыми микроамперметрами. Для измерений в диапазоне от 10 мА до 100 А используют выпрямительные, электродинамические, электромагнитные приборы, которые работают в диапазоне частот до нескольких десятков килогерц, а также термоэлектрические, частотный диапазон которых — до сотен мегагерц.

Для измерения переменных величин от 100 А и выше используют приборы, но с использованием трансформаторов тока:


Трансформатор тока – это устройство, в котором первичная обмотка подключена к источнику тока (или как видно с рисунка ниже, первичная обмотка «одевается» на шину или кабель), а вторичная на измерительную обмотку какого-либо измерительного устройства (обмотка измерительного устройства или датчика должна иметь малое сопротивление).


Для измерения различного рода токов используют различные методы и средства. Чтобы правильно измерять необходимую величину и не нанести при этом никакого вреда, нужно правильно применять каждый метод измерения.

Измерение тока. Для измерения тока в цепи амперметр 2 (рис. 332, а) или миллиамперметр включают в электрическую цепь последовательно с приемником 3 электрической энергии.

Для того чтобы включение амперметра не оказывало влияния на работу электрических установок и он не создавал больших потерь энергии, амперметры выполняют с малым внутренним сопротивлением. Поэтому практически сопротивление его можно считать равным нулю и пренебрегать вызываемым им падением напряжения. Амперметр можно включать в цепь только последовательно с нагрузкой. Если амперметр подключить непосредственно к источнику 1, то через катушку прибора пойдет очень большой ток (сопротивление амперметра мало) и она сгорит.

Для расширения пределов измерения амперметров, предназначенных для работы в цепях постоянного тока, их включают в цепь параллельно шунту 4 (рис. 332,б). При этом через прибор проходит только часть I А измеряемого тока I, обратно пропорциональная его сопротивлению R А. Бо льшая часть I ш этого тока проходит через шунт. Прибор измеряет падение напряжения на шунте, зависящее от проходящего через шунт тока, т. е. используется в качестве милливольтметра. Шкала прибора градуируется в амперах. Зная сопротивления прибора R A и шунта R ш можно по току I А, фиксируемому прибором, определить измеряемый ток:

I = I А (R А +R ш)/R ш = I А n (105)

где n = I/I А = (R A + R ш)/R ш – коэффициент шунтирования. Его обычно выбирают равным или кратным 10. Сопротивление шунта, необходимое для измерения тока I, в n раз большего, чем ток прибора I А,

R ш = R A /(n-1) (106)

Конструктивно шунты либо монтируют в корпус прибора (шунты на токи до 50 А), либо устанавливают вне его и соединяют с прибором проводами. Если прибор предназначен для постоянной работы с шунтом, то шкала его градуируется сразу в значениях измеряемого тока с учетом коэффициента шунтирования и никаких расчетов для определения тока выполнять не требуется. В случае применения наружных (отдельных от приборов) шунтов на них указывают номинальный ток, на который они рассчитаны, и номинальное напряжение на зажимах (калиброванные шунты). Согласно стандартам это напряжение может быть равно 45, 75, 100 и 150 мВ. Шунты подбирают к приборам так, чтобы при номинальном напряжении на зажимах шунта стрелка прибора отклонялась на всю шкалу. Следовательно, номинальные напряжения прибора и шунта должны быть одинаковыми. Имеются также индивидуальные шунты, предназначенные для работы с определенным прибором. Шунты делят на пять классов точности (0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5). Обозначение класса соответствует допустимой погрешности в процентах.

Для того чтобы повышение температуры шунта при прохождении по нему тока не оказывало влияния на показания прибора, шунты изготовляют из материалов с большим удельным сопротивлением и малым температурным коэффициентом (константан, манганин, никелин и пр.). Для уменьшения влияния температуры на показания амперметра последовательно с катушкой прибора в некоторых случаях включают добавочный резистор из констан-тана или другого подобного материала.

Измерение напряжения. Для измерения напряжения U, действующего между какими-либо двумя точками электрической цепи, вольтметр 2 (рис. 332, в) присоединяют к этим точкам, т. е. параллельно источнику 1 электрической энергии или приемнику 3.

Для того чтобы включение вольтметра не оказывало влияния на работу электрических установок и он не создавал больших потерь энергии, вольтметры выполняют с большим сопротивлением. Поэтому практически можно пренебрегать проходящим по вольтметру током.

Для расширения пределов измерения вольтметров последовательно с обмоткой прибора включают добавочный резистор 4 (R д) (рис. 332,г). При этом на прибор приходится лишь часть U v измеряемого напряжения U, пропорциональная сопротивлению прибора R v .

Зная сопротивление добавочного резистора и вольтметра, можно по значению напряжения U v , фиксируемого вольтметром, определить напряжение, действующее в цепи:

U = (R v +R д )/R v * U v = nU v (107)

Величина n = U/U v =(R v +R д)/R v показывает, во сколько раз измеряемое напряжение U больше напряжения U v , приходящегося на прибор, т. е. во сколько раз увеличивается предел измерения напряжения вольтметром при применении добавочного резистора.

Сопротивление добавочного резистора, необходимое для измерения напряжения U, в п раз большего напряжения прибора Uv, определяется по формуле R д =(n- 1) R v .

Добавочный резистор может встраиваться в прибор и одновременно использоваться для уменьшения влияния температуры окружающей среды на показания прибора. Для этой цели резистор выполняется из материала, имеющего малый температурный коэффициент, и его сопротивление значительно превышает сопротивление катушки, вследствие чего общее сопротивление прибора становится почти независимым от изменения температуры. По точности добавочные резисторы подразделяются на те же классы точности, что и шунты.

Делители напряжения. Для расширения пределов измерения вольтметров применяют также делители напряжения. Они позволяют уменьшить подлежащее измерению напряжение до значения, соответствующего номинальному напряжению данного вольтметра (предельного напряжения на его шкале). Отношение входного напряжения делителя U 1 к выходному U 2 (рис. 333, а) называется коэффициентом деления . При холостом ходе U 1 /U 2 = (R 1 +R 2)/R2 = 1 + R 1 /R 2 . В делителях напряжения это отношение может быть выбрано равным 10, 100, 500 и т. д. в зависимости от того, к каким

выводам делителя подключен вольтметр (рис. 333,б). Делитель напряжения вносит малую погрешность в измерения только в том случае, если сопротивление вольтметра R v достаточно велико (ток, проходящий через делитель, мал), а сопротивление источника, к которому подключен делитель, мало.

Измерительные трансформаторы. Для включения электроизмерительных приборов в цепи переменного тока служат измерительные трансформаторы, обеспечивающие безопасность обслуживающего персонала при выполнении электрических измерений в цепях высокого напряжения. Включение электроизмерительных приборов в эти цепи без таких трансформаторов запрещается правилами техники безопасности. Кроме того, измерительные трансформаторы расширяют пределы измерения приборов, т. е. позволяют измерять большие токи и напряжения с помощью несложных приборов, рассчитанных для измерения малых токов и напряжений.

Измерительные трансформаторы подразделяют на трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Трансформатор напряжения 1 (рис. 334, а) служит для подключения вольтметров и других приборов, которые должны реагировать на напряжение. Его выполняют, как обычный двухобмоточный понижающий трансформатор: первичную обмотку подключают к двум точкам, между которыми требуется измерить напряжение, а вторичную – к вольтметру 2.

На схемах измерительный трансформатор напряжения изображают как обычный трансформатор (на рис. 334, а показано в круге).

Так как сопротивление обмотки вольтметра, подключаемого к трансформатору напряжения, велико, трансформатор практически работает в режиме холостого хода, и можно с достаточной степенью точности считать, что напряжения U 1 и U 2 на первичной и вторичной обмотках будут прямо пропорциональны числу витков? 1 и? 2 обеих обмоток трансформатора, т. е.

U 1 /U 2 = ? 1 /? 2 = n (108)

Таким образом, подобрав соответствующее число витков? 1 и? 2 обмоток трансформатора, можно измерять высокие напряжения, подавая на электроизмерительный прибор небольшие напряжения.

Напряжение U 1 может быть определено умножением измеренного вторичного напряжения U 2 на коэффициент трансформации трансформатора n.

Вольтметры, предназначенные для постоянной работы с трансформаторами напряжения, градуируют на заводе с учетом коэффициента трансформации, и значения измеряемого напряжения могут быть непосредственно отсчитаны по шкале прибора.

Для предотвращения опасности поражения обслуживающего персонала электрическим током в случае повреждения изоляции трансформатора один выэод его вторичной обмотки и стальной кожух трансформатора должны быть заземлены.

Трансформатор тока 3 (рис. 334,б) служит для подключения амперметров и других приборов, которые должны реагировать на протекающий по цепи переменный ток. Его выполняют в виде

обычного двухобмоточного повышающего трансформатора; первичную обмотку включают последовательно в цепь измеряемого тока, к вторичной обмотке подключают амперметр 4.

Схемное обозначение измерительных трансформаторов тока показано на рис. 334, б в круге.

Так как сопротивление обмотки амперметра, подключаемого к трансформатору тока, обычно мало, трансформатор практически работает в режиме короткого замыкания, и с достаточной степенью точности можно считать, что токи I 1 и I 2 , проходящие по его обмоткам, будут обратно пропорциональны числу витков? 1 и? 2 этих обмоток, т.е.

I 1 /I 2 = ? 1 /? 2 = n (109)

Следовательно, подобрав соответствующим образом число витков? 1 и? 2 обмоток трансформатора, можно измерять большие токи I 1 , пропуская через электроизмерительный прибор малые токи I 2 . Ток I 1 может быть при этом определен умножением измеренного вторичного тока I 2 на величину n.

Амперметры, предназначенные для постоянной работы совместно с трансформаторами тока, градуируют на заводе с учетом коэффициента трансформации, и значения измеряемого тока I 1 могут быть непосредственно отсчитаны по шкале прибора.

Для предотвращения опасности поражения обслуживающего персонала электрическим током в случае повреждения изоляции трансформатора один из зажимов вторичной обмотки и кожух трансформатора заземляют.

На э. п. с. применяют так называемые проходные трансформаторы тока (рис. 335). В таком трансформаторе магнитопровод 3 и вторичная обмотка 2 смонтированы на проходном изоляторе 4, служащем для ввода высокого напряжения в кузов, а роль первичной обмотки трансформатора выполняет медный стержень 1, проходящий внутри изолятора.

Условия работы трансформаторов тока отличаются от обычных. Например, размыкание вторичной обмотки трансформатора тока при включенной первичной обмотке недопустимо, так как это вызовет значительное увеличение магнитного потока и, как следствие, температуры сердечника и обмотки трансформатора, т. е. выход его из строя. Кроме того, в разомкнутой вторичной обмотке трансформатора может индуцироваться большая э. д. с, опасная для персонала, производящего измерения.

При включении приборов посредством измерительных трансформаторов возникают погрешности двух видов: погрешность в коэффициенте трансформации и угловая погрешность (при изменениях напряжения или тока отношенияU 1 /U 2 и I 1 /I 2 несколько изменяются и угол сдвига фаз между первичным и вторичным напряжениями и токами отклоняется от 180°). Эти погрешности возрастают при нагрузке трансформатора свыше номинальной. Угловая погрешность оказывает влияние на результаты измере-

ний приборами, показания которых зависят от угла сдвига фаз между напряжением и током (например, ваттметров, счетчиков электрической энергии и пр.). В зависимости от допускаемых погрешностей измерительные трансформаторы подразделяют по классам точности. Класс точности (0,2; 0,5; 1 и т. д.) соответствует наибольшей допускаемой погрешности в коэффициенте трансформации в процентах от его номинального значения.

Узнаем как подключить амперметр, чтобы снять показания

Электрические цепи стали неотъемлемым атрибутом современной жизни. Они пронизывают практически все, и люди даже не задумываются, что стоит исчезнуть электрическому току, и наш мир будет подвержен серьезной опасности. Что же такое ток, можно ли его измерить и что дадут эти показания для обычного человека?

Законы поведения тока изучают в школе, и, в принципе, каждый старшеклассник знает о направленном движении заряженных частиц. Это перемещение электронов внутри проводника и получило название электричества. Но любое движение в природе – пусть то движение воды в реке, перемещение воздушных масс или зарядов, может совершать определенную полезную работу. А это уже интересно с практической точки зрения. Зная мощность, продолжительность воздействия, направление приложения любой силы, можно использовать ее в решении определенных жизненных вопросов.

Поэтому ученые так заняты изучением окружающего и созданием приборов, позволяющих все измерить и просчитать. Для получения представлений о токе был изобретен прибор амперметр. Он позволяет определить количество заряженных частиц, которые за единицу времени проходят сквозь известное сечение проводника, то есть силу тока.

Что такое амперметр, его виды

Амперметром можно измерить ток в любой электрической цепи. Этот прибор несложно узнать, он обозначается латинской буквой А. Так как ток бывает разной величины, начиная от миллиампер и выше, существуют разные по мощности приборы или универсальные, в которых изменяется предел измерения. Причем для постоянного и переменного тока нужны разные типы амперметров.

По принципу устройства приборы бывают:

  • Электромагнитного исполнения.
  • Магнитоэлектрические.
  • Тепловые.
  • Детекторного типа.
  • Индукционные.
  • Электродинамической системы.
  • Фотоэлектрические.
  • Термоэлектрические.

Магнитоэлектрическим устройством можно определить силу тока в цепях, подключенных к постоянному напряжению. Детекторного и индукционного типа – измерять переменные токи. Все остальные виды могут быть универсальными.

Высокой чувствительностью и точностью показаний обладают амперметры электродинамического и магнитоэлектрического исполнения.

Как подключают амперметр в электрическую цепь

Амперметр любого типа включают последовательно нагрузке в электрическую цепь. Тогда через него проходит тот же ток, что и через схему. Чтобы не влиять на ток, не оказывать ему препятствие, прибор выполнен с малым входным сопротивлением. Надо запомнить, что соединив амперметр параллельно с нагрузкой (неправильное подключение), весь ток пойдет через него по принципу наименьшего сопротивления. Забыв о том, как подключить амперметр, можно попросту спалить прибор!

Прежде чем выбрать устройство необходимо узнать вид тока – переменный или постоянный. После этого взяв соответствующий амперметр (в маркировке шкалы обычно указывают знак волны для переменного напряжения и прямой линии для постоянного) выставить на нем максимальный предел измерения и только тогда подумать, как подключить амперметр в цепь. После этого необходимо снять показания прибора. Если они значительно меньше выставленного предела измерения, например, стрелка находится в первой половине шкалы считая от ноля, тогда необходимо переставить предел на один вниз. Более точными считаются показания, когда стрелка расположена во второй половине шкалы.

Измерение значений постоянного тока

Постоянные токи присутствуют во многих электронных схемах, особенно это касается блоков питания, различных зарядных устройств. Чтобы починить такие приборы, мастерам просто необходимо знать как подключить амперметр. На практике же обычный человек, не связанный с радиоэлектроникой, может тоже применить эти знания, например, чтобы определить, насколько держит заряд аккумуляторная батарея из фотоаппарата.

Берут полностью заряженную батарею. Предположим ее номинальное напряжение 3,5 вольта (В). Подбирают лампочку на такой номинал и собирают схему: батарея – измерительный прибор – лампочка. Записывают, что показывает амперметр. Например, лампочка потребляет ток 150 миллиампер (mA), а на аккумуляторе написана емкость 1500 миллиампер-часов (mAh), это означает, что хороший аккумулятор должен выдавать ток в 150 mA около 10 часов!

Измерение значений переменного тока

Любой бытовой электрический прибор является нагрузкой, которая потребляет переменный ток. Но, рассматривая вопросы бытового использования электроэнергии, важным понятием остается мощность, ведь платят именно за киловатты (кВт). Что такое амперметр в этом случае? Прибор косвенного измерения. С помощью него узнают ток и применяя формулу:

P=IU (закон Ома), где I – сила тока (А), U – напряжение (В),

рассчитывают мощность (P) (Вт).

Например, на приборе утеряна информация о его параметрах, в этом случае без замеров не обойтись. Или нужно вычислить мощность потребления электроэнергии какого-либо здания, где учесть все приборы просто невозможно. Тогда на входе от щитка питания подключают мощный амперметр и производят замеры. Но в последнем случае нужен допуск, который есть только у профессиональных электриков!

Бесконтактный способ измерения тока

Иногда разорвать электрическую цепь для включения измерительного устройства технически невозможно, а замерить ток нужно (касаемо обычных и высоковольтных электрических цепей). Как подключить амперметр в этом случае? Для этого был разработан прибор бесконтактного измерения тока – токовые клещи. Принцип его действия основан на том, что любой ток, проходя через проводник, создает некоторое электромагнитное поле. Величина этого поля тем больше, чем больше сила тока. Измеряя показатель напряженности поля и преобразуя эти данные, получают реальное значение силы, выраженное в амперах.

Это очень удобный способ проведения замеров, ведь не нужно долго думать, как подключить амперметр. К зарядному устройству и любой электрической цепи можно подсоединить клещи прямо на изолированный провод и снять показания.

Для чего нужно контролировать ток заряда в аккумуляторе

Кажется, чего проще: подсоединил автомобильный аккумулятор к зарядному, подождал часов десять и дело сделано – он заряжен. На самом деле очень важно контролировать ток заряда, перезаряд также вреден, как и не полностью заряженная батарея. Это может привести к сокращению срока ее эксплуатации. Поэтому желательно подумать, как подключить амперметр к зарядному устройству.

Когда цепь собрана и включена, амперметр показывает величину тока заряда. Если батарея исправна, но разряжена, она будет постепенно брать заряд. То есть ток заряда начнет медленно уменьшаться (в течение нескольких часов) до тех пор, пока не остановится на определенном значении. Когда это произошло, желательно отключить батарею от зарядного устройства. Если же наблюдается резкое уменьшение тока от начальной величины (в течение получаса), значит аккумулятор может быть неисправным.

В очень хороших зарядных есть функция регулировки зарядного тока. Тогда в начале процесса следует выставить ток заряда в десять раз меньший чем номинальная емкость батареи, которая указана в ее технических параметрах.

Как измерять силу электрического тока амперметром

Для измерения силы тока применяется измерительный прибор, который называется Амперметр. Силу тока приходится измерять гораздо реже, чем напряжение или сопротивление, но, тем не менее, если нужно определить потребляемую мощность электроприбором, то без зная величины потребляемого ним тока, мощность не определить.

Ток, как и напряжение, бывает постоянным и переменным и для измерения их величины требуются разные измерительные приборы. Обозначается ток буквой I, а к числу, чтобы было ясно, что это величина тока, приписывается буква А. Например, I=5 A обозначает, что сила тока в измеренной цепи составляет 5 Ампер.

На измерительных приборах для измерения переменного тока перед буквой А ставится знак “~“, а предназначенных для измерения постоянного тока ставится ““. Например, –А означает, что прибор предназначен для измерения силы постоянного тока.

О том, что такое ток и законы его протекания в популярной форме Вы можете прочитать в статье сайта «Закон силы тока». Перед проведением измерений настоятельно рекомендую ознакомиться с этой небольшой статьей. На фотографии Амперметр, рассчитанный на измерение силы постоянного тока величиной до 3 Ампер.

Схема измерения силы тока Амперметром

Согласно закону, ток по проводам течет в любой точке замкнутой цепи одинаковой величины. Следовательно, чтобы измерять величину тока, нужно прибор подключить, разорвав цепь в любом удобном месте. Надо отметить, что при измерении величины тока не имеет значение, какое напряжение приложено к электрической цепи. Источником тока может быть и батарейка на 1,5 В, автомобильный аккумулятор на 12 В или бытовая электросеть 220 В или 380 В.

На схеме измерения также видно, как обозначается амперметр на электрических схемах. Это прописная буква А обведенная окружностью.

Приступая к измерению силы тока в цепи необходимо, как и при любых других измерениях, подготовить прибор, то есть установить переключатели в положение измерения тока с учетом рода его, постоянного или переменного. Если не известна ожидаемая величина тока, то переключатель устанавливается в положение измерения тока максимальной величины.

Как измерять потребляемый ток электроприбором

Для удобства и безопасности работ по измерению потребляемого тока электроприборами необходимо сделать специальный удлинитель с двумя розетками. По внешнему виду самодельный удлинитель ничем не отличается от обыкновенного удлинителя.

Но если снять крышки с розеток, то не трудно заметить, что их выводы соединены не параллельно, как во всех удлинителях, а последовательно.

Как видно на фотографии сетевое напряжение подается на нижние клеммы розеток, а верхние выводы соединены между собой перемычкой из провода с желтой изоляцией.

Все подготовлено для измерения. Вставляете в любую из розеток вилку электроприбора, а в другую розетку, щупы амперметра. Перед измерениями, необходимо переключатели прибора установить в соответствии с видом тока (переменный или постоянный) и на максимальный предел измерения.

Как видно по показаниям амперметра, потребляемый ток прибора составил 0,25 А. Если шкала прибора не позволяет снимать прямой отсчет, как в моем случае, то необходимо выполнить расчет результатов, что очень неудобно. Так как выбран предел измерения амперметра 0,5 А, то чтобы узнать цену деления, нужно 0,5 А разделить на число делений на шкале. Для данного амперметра получается 0,5/100=0,005 А. Стрелка отклонилась на 50 делений. Значит нужно теперь 0,005×50=0,25 А.

Как видите, со стрелочных приборов снимать показания величины тока неудобно и можно легко допустить ошибку. Гораздо удобнее пользоваться цифровыми приборами, например мультиметром M890G.

На фотографии представлен универсальный мультиметр, включенный в режим измерения переменного тока на предел 10 А. Измеренный ток, потребляемый электроприбором составил 5,1 А при напряжении питания 220 В. Следовательно прибор потребляет мощность 1122 Вт.

У мультиметра предусмотрено два сектора для измерения тока, обозначенные буквами А– для постоянного тока и А~ для измерения переменного. Поэтому перед началом измерений нужно определить вид тока, оценить его величину и установить указатель переключателя в соответствующее положение.

Розетка мультиметра с надписью COM является общей для всех видов измерений. Розетки, обозначенные mA и 10А предназначены только для подключения щупа при измерении силы тока. При измеряемом токе менее 200 мA штекер щупа вставляется в розетку mA, а при токе величиной до 10 А в розетку 10А.

Внимание, если производить измерение тока, многократно превышающего 200 мА при нахождении вилки щупа в розетке mA, то мультиметр можно вывести из строя.

Если величина измеряемого тока не известна, то измерения нужно начинать, установив предел измерения 10 А. Если ток будет менее 200 мА, то тогда уже переключить прибор в соответствующее положение. Переключение режимов измерения мультиметра допустимо делать только обесточив измеряемую цепь.

Расчет мощности электроприбора по потребляемому току

Зная величину тока, можно определить потребляемую мощность любого потребителя электрической энергии, будь то лампочка в автомобиле или кондиционер в квартире. Достаточно воспользоваться простым законом физики, который установили одновременно два ученых физика, независимо друг от друга. В 1841 году Джеймс Джоуль, а в 1842 году Эмиль Ленц. Этот закон и назвали в их честь – Закон Джоуля – Ленца.

где
P – мощность, измеряется в ваттах и обозначается Вт;
U – напряжение, измеряется в вольтах и обозначается буквой В;
I – сила тока, измеряется в амперах и обозначается буквой А.

Рассмотрим, как посчитать потребляемую мощность на примере:
Вы измеряли ток потребления лампочки фары автомобиля, который составил 5 А, напряжение бортовой сети составляет 12 В. Значит, чтобы найти потребляемую мощность лампочкой нужно напряжение умножить на ток. P=12 В×5 А=60 Вт. Потребляемая лампочкой мощность составила 60 Вт.

Вам надо определить потребляемую мощность стиральной машины. Вы измеряли потребляемый ток, который составил 10 А, следовательно, мощность составит: 220 В×10 А=2,2 кВт. Как видите все очень просто.

3 Измерение постоянного тока – СтудИзба

Лекция 2

Тема – Измерение постоянного тока

Многопредельные амперметры.

При проведении отладочных работ сложной аппаратуры часто возникает потребность измерять силу тока в нескольких диапазонах значений, не перекрываемых шкалой одного прибора. Использование нескольких измерительных приборов, в этом случае неудобно. Это неудобство устраняется при использовании многопредельных амперметров.

Многопредельный амперметр получается из однопредельного, путем введения дополнительных элементов, позволяющих изменять постоянную прибора -с, или ответвляющих часть тока в дополнительный элемент.  Элемент, по которому пропускается часть тока, называется шунтом. Схема подключения шунтирующих элементов показана на Рис. 1.

Рис.1. Схема подключения шунта к амперметру.

(Rпр – активное сопротивление измерительной катушки амперметра, Rш – сопротивление шунтирующего элемента, А – идеализированный амперметр).

Измеряемый ток – IX, согласно с законом Кирхгофа, разветвляется на два тока: -IПР – ток прибора, и, IШ – ток шунта. Распределение токов по ветвям новой цепи диктуется выбором значений омических сопротивлений включенных в каждую из них.

Рекомендуемые файлы

Допустим, что нам необходимо измерить ток  IX в 10 раз, превышающий предельное значение тока, указанное на шкале амперметра IX=10IПР. Для этого необходимо выбрать сопротивление шунта таким, чтобы удовлетворить решению уравнения  10IПР = IПР + IШ, отсюда

-9-

IШ =9 IПР. Падения напряжения на приборе и шунте равны друг другу, поэтому можно записать ; . Сопротивление прибора – RПР –известно, Можно определить сопротивление шунта RШ. . Видим, что для расширения шкалы прибора в 10 раз, необходимо зашунтировать прибор сопротивлением в 9 раз меньшим, чем собственное сопротивление амперметра.

Включение дополнительных элементов в измерительную цепь вносит дополнительную погрешность в результаты измерений. Оценим эту погрешность. Погрешности, амперметра и шунта аддитивно суммируются, следовательно , отсюда, для получения многопредельного амперметра высокого класса точности шунтирующий резистор должен быть выполнен с малой погрешностью. При серийном производстве многопредельных амперметров необходимо выбирать резисторы не только с малым отклонением номинального значения, но и с малым разбросом значений сопротивления в партии резисторов.

Особое внимание необходимо обращать, при включении амперметров в электрическую цепь, на качественное выполнение соединений прибора с элементами электрической цепи. Высокое сопротивление в местах соединений является дополнительным нагрузочным элементом, включенным последовательно с сопротивлением нагрузки источника питания цепи. Причинами высоких переходных сопротивлений могут являться : – загрязнения контактных площадок, окисные пленки, недопустимые контактные пары, малое усилие сжатия контактных элементов.

Тема: – Измерение переменного тока.

Амперметр магнитоэлектрической системы

Рассмотренный  нами амперметр постоянного тока не годится для измерения переменного тока, так как сила Лоренца, действующая на проводник с переменным током, изменяет свое направление вместе с изменением направления тока.

Для построения амперметра переменного тока используется принцип взаимодействия  магнитного поля, наведенного током, протекающим по измерительной катушке, с магнитным полем, наведенным в магнитомягком материале. Схематическое устройство такого амперметра показано на Рис.2.

Рис.2. Устройство амперметра электромагнитной системы.

(W – измерительная катушка амперметра, 1 – магнитомягкий сердечник, 2 – стрелка амперметра, 3 – шкала прибора, 4 – ось вращения стрелки). Не показаны на рисунке пружина, создающая противодействующий момент и устройство гашения колебаний – демпфер.

-10-

При включении измерительной катушки в цепь переменного тока в ней создается переменное магнитное поле. Магнитное поле намагничивает сердечник из магнитомягкого материала, сердечник притягивается к катушке (втягивается в нее). Повороту стрелки противодействует связанная со стрелкой пружина. Так как под  влиянием силы притяжения магнитомягкого сердечника изменяется только угловое положение стрелки прибора, то вращающий момент, создаваемый электрическим током можно определить через электромагнитную энергию системы с индуктивным элементом WЭ.

    (1)

Вращающий момент М связан с энергией индуктивной системы выражением –             (2)

Подставляем выражение (1) в уравнение (2), получим   При измерении переменного тока электрический вращающий момент пульсирует по величине, но не изменяет знака.

Для вращающего момента пружины можно записать . Поворот стрелки завершится, когда МЭбудет равен моменту создаваемому пружиной МЭ=МП , отсюда получаем зависимость угла поворота стрелки  от силы тока.

Полученная зависимость угла поворота от силы тока близка к квадратичной, что нежелательно. Подбором параметра добиваются почти линейной шкалы прибора, для токов превышающих ~20% максимального значения шкалы амперметра. Амперметры электромагнитной системы наиболее часто используются в стационарных условиях,  там, где необходимо постоянно контролировать силу тока в цепи, они могут измерять как переменный, так и постоянный ток. Изменение пределов с помощью шунтов не допускается, это приводит к сильному снижению класса точности амперметров. Расширение возможно с использованием трансформаторов тока.

Амперметры переменного тока с преобразованием в постоянный

Для выполнения измерений в процессе отладки аппаратуры удобно совмещать в одном приборе амперметры постоянного и переменного тока. В основе такого амперметра лежит амперметр магнитоэлектрической системы с преобразованием переменного тока в постоянный. Преобразование выполняется выпрямителем переменного тока на базе полупроводниковых диодов. Схема амперметра переменного тока с однополупериодным выпрямителем приведена на Рис.3.

-11-

Рис.3. Схема электрическая принципиальная амперметра переменного тока с однополупериодным выпрямителем (R1 – токоограничивающее сопротивление, R2 – сопротивление ограничивающее обратный ток диода Д2,  Д1,Д2 – выпрямительные диоды, А – идеализированный амперметр)

При включении амперметра в электрическую цепь, на зажимы А ,Б подается переменное напряжение. Ток Iпр по цепи (Д1, А) – протекает только в том полупериоде переменного напряжения, когда потенциал зажима А выше потенциала зажима Б, в этом случае диод Д1 включен в проводящем направлении. При смене полярности на зажимах А и Б, диод Д1 запирается (не пропускает электрический ток), диод Д2 отпирается, то есть пропускает электрический ток – Iобр. Отношение этих токов называется коэффициентом выпрямления k.

Сопротивления Rпр и Rобр – сопротивление диода в прямом и обратном включении приложенного напряжения.

Полупроводниковый диод является нелинейным элементом, это означает, что зависимость тока через диод не подчиняется закону Ома. Вольт – амперная характеристика диода I = f(U) приведена на Рис. 4.

-12-


Рис.4. Вольт – амперная характеристика диода

В области прямого включения диода потенциал анода выше потенциала катоде (показано на рисунке в правой полуплоскости). Сопротивление диода уменьшается с ростом приложенного напряжения, и, когда оно достигает значения равного UОТП , сопротивление диода падает. При напряжениях выше напряжения отпирания UОТП , характеристика диода приближается к линейной. В этом случае можно записать  для напряжений U>> UОТП .

В области обратного включения диода (левая полуплоскость) потенциал анода ниже потенциала катода. Сопротивление диода велико, и, обратный ток подчиняется закону Ома, при обратных токах значительно превышающих тепловой ток диода.  – при  I >> IТЕПЛ.

В амперметрах переменного тока с однополупериодным выпрямителем через амперметр протекает пульсирующий ток. Вращающий момент создаваемый  рамкой при протекании пульсирующего тока можно записать

,

 где: – B-индукция магнитного поля в зазоре, –W – число витков измерительной катушки,-  S – площадь рамки, – i – текущее значение тока. Для синусоидального тока текущее значение выражается формулой:

i= ImSint.

Угол поворота рамки – пропорционален вращающему моменту (без учета момента, развиваемого пружиной). Среднее значение угла поворота рамки можно вычислить подставив в формулу вращающего момента среднее значение тока. 

После вычисления интеграла получаем

-13-

При использовании двухполупериодного выпрямителя в конструкции амперметра постоянного тока средний вращающий момент удваивается.

Схема амперметра переменного тока с двухполупериолным выпрямителем показана на Рис.5.


Рис.5. Включение амперметра постоянного тока в схему выпрямительного моста для измерения переменного тока.

Приведенные выше формулы позволяют оценить среднее значение тока, для практических целей нужно знать действующее значение, действующее значение связано со средним коэффициентом формы измеряемой величины. Так как  Kf =,то, подставив это выражение в формулу для угла поворота рамки, получим

.

Видим, что шкала прибора градуируется только для токов одной формы, для измерения силы тока другой формы необходимо брать прибор с другой шкалой.

В лекции рассмотрены вопросы:

– расширение пределов измерения амперметра постоянного тока, и превращение его в многопредельный амперметр,

– устройство и принцип действия амперметра магнитоэлектрической системы,

– оценка чувствительности амперметра,

– схемы амперметров переменного тока с преобразованием рода тока,

– влияние формы электрического сигнала на результат измерений.

Основная литература

1.      Паутов В.И., Секисов Ю.Н. Основы электрических измерений. Конспект лекций. Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 2008. Электронная версия.

2.      Гусев В.Г. Гусев Ю.Н. Электроника и микропроцессорная техника. М. ВШ.2005.

3.      Тартаковский Д.Ф. Метрология, стандартизация и технические средства измерений. Учебник для студентов вузов./ М.: Высш.  шк.,  2002.

Лекция “Общественность в сфере public relations” также может быть Вам полезна.

4.      Лившиц Н.С., Телешевский Б.Е. Радиотехнические измерения. М., Высш. Шк., 1992.

5.      Основы метрологии и электрические измерения: Учебник для вузов./ Под ред. Е.М.Душина. Л.: Энергоатомиздат, 1987.

6.      Измерение электрических и неэлектрических величин: Учеб.пособие для вузов. / Под ред. Н.Н.Евтихиева. М.: Энергоатомиздат, 1990.

-14-

Как включаются амперметры в цепь и в резистор?

Амперметры соединены последовательно с батареями и резистором.

Другими словами, чтобы вычислить ток, протекающий по цепи, мы должны подключить его между резистором и батареей. Амперметры измеряют ток. таким образом, они размещаются последовательно с другими компонентами в цепи, чтобы показать ток, протекающий через них.

Амперметр используется для измерения тока в цепи.для цепей постоянного тока амперметр включается в цепь последовательно. для возвратно-поступательных цепей можно использовать зажим на счетчике из-за переменного поля. Амперметр – это прибор, используемый для измерения электрического тока.

Амперметр всегда подключается последовательно с компонентом, с которым используется ток. Амперметры всегда подключаются последовательно в цепи для измерения тока. Если ваша схема – это просто батарея и резистор, вы должны разомкнуть цепь, подключить амперметр последовательно, а затем замкнуть цепь.Амперметры для измерения расхода, которые могут измерять ток без размыкания цепи, являются исключением из правил. Для этого они измеряют магнитное поле вокруг провода, по которому проходит переменный ток. Самый безопасный способ представить себе амперметр – это провод, через который будет проходить ток.

Не работает с источниками питания или батареями из-за короткого замыкания! часто используется рядом с блоком питания, если в нем нет амперметра !. амперметр подключается последовательно со схемой, которую вы хотите измерить. Один из способов сделать это – прервать одно из силовых соединений тестируемой цепи.Если вы работаете с постоянным током, положительное соединение амперметра будет подключаться к источнику питания, а отрицательное соединение измерителя будет подключено к цепи, при условии, что вы отключили положительную сторону источника питания.

Как включаются амперметры в цепь?

Амперметр используется для измерения тока в цепи. вы бы подключили его иначе, чем вольтметр, подключив его последовательно со схемой, а не параллельно. Для последовательного подключения амперметра необходимо отсоединить один из проводов от цепи и подключить его к красному проводу амперметра.Черная нить идет туда, где вы оставили схему. Амперметр покажет ток в амперах, протекающий в том месте, где вы сломали амперметр.

Амперметр что измеряет? : -ток

сколько значений вы хотите для данного показателя в данный момент времени?

где в цепи постоянный ток в любой значимый интервал времени? : – через ветку.

Амперметр предназначен для измерения тока, протекающего в электрической цепи.Чтобы измерить весь ток, протекающий по линии, амперметр должен быть последовательно размещен в соответствующей линии.

Как амперметр подключен к резистору?

Чтобы лучше понять это, предположим, что у вас есть 3 резистора, соединенных последовательно в цепи. если вам нужно найти ток, протекающий в цепи, вы должны подключить амперметр последовательно до или после любого сопротивления. Точно так же, если в цепи есть несколько ответвлений вместо одной, вы должны подключить амперметр (последовательно) к ответвлению, где должен быть измерен ток.

21.4 Вольтметры и амперметры постоянного тока – Физика колледжа, главы 1-17

Сводка

  • Объясните, почему вольтметр нужно подключать параллельно цепи.
  • Нарисуйте схему, показывающую правильно подключенный амперметр в цепь.
  • Опишите, как гальванометр можно использовать как вольтметр или амперметр.
  • Найдите сопротивление, которое необходимо подключить последовательно с гальванометром, чтобы его можно было использовать в качестве вольтметра с заданными показаниями.
  • Объясните, почему измерение напряжения или тока в цепи никогда не может быть точным.

Вольтметры измеряют напряжение, а амперметры измеряют ток. Некоторые измерители в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях являются вольтметрами или амперметрами. (См. Рис. 1.) Внутренняя конструкция простейшего из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, позволяют лучше понять применение последовательного и параллельного подключения.

Рисунок 1. Датчики топлива и температуры (крайний правый и крайний левый, соответственно) в этом Volkswagen 1996 года представляют собой вольтметры, которые регистрируют выходное напряжение «передающих» устройств, которое, как мы надеемся, пропорционально количеству бензина в баке и температура двигателя. (кредит: Christian Giersing)

Вольтметры подключаются параллельно к любому устройству, которое необходимо измерить. Параллельное соединение используется потому, что объекты, находящиеся параллельно, испытывают одинаковую разность потенциалов.(См. Рисунок 2, где вольтметр обозначен символом V.)

Амперметры подключаются последовательно к любому измеряемому устройству. Последовательное соединение используется потому, что последовательно соединенные объекты имеют одинаковый ток, проходящий через них. (См. Рисунок 3, где амперметр обозначен символом A.)

Рис. 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 напрямую через ЭДС без учета его внутреннего сопротивления, r . (b) Используемый цифровой вольтметр. (предоставлено Messtechniker, Wikimedia Commons) Рис. 3. Амперметр (A) включен последовательно для измерения тока. Весь ток в этой цепи протекает через счетчик. Амперметр будет иметь такие же показания, если он расположен между точками d и e или между точками f и a, как и в показанном положении.(Обратите внимание, что заглавная буква E обозначает ЭДС, а r обозначает внутреннее сопротивление источника разности потенциалов.)

Аналоговые счетчики имеют стрелку, которая поворачивается, чтобы указывать числа на шкале, в отличие от цифровых счетчиков , которые имеют числовые показания, аналогичные ручному калькулятору. Сердцем большинства аналоговых счетчиков является устройство под названием гальванометр , обозначенное буквой G. Ток, протекающий через гальванометр, [латекс] \ boldsymbol {I _ {\ textbf {G}}} [/ latex], производит пропорциональное отклонение стрелки. .(Это отклонение происходит из-за силы магнитного поля на провод с током.)

Двумя важнейшими характеристиками данного гальванометра являются его сопротивление и чувствительность по току. Чувствительность по току – это ток, который дает отклонение на полную шкалу стрелки гальванометра, максимальный ток, который может измерить прибор. Например, гальванометр с текущей чувствительностью [латекс] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] имеет максимальное отклонение стрелки, когда [латекс] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] проходит через него, считывает половину шкалы, когда [latex] \ boldsymbol {25 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] проходит через него, и так далее.

Если такой гальванометр имеет сопротивление [латекс] \ boldsymbol {25 – \; \ Omega} [/ latex], то напряжение только [латекс] \ boldsymbol {V = IR = (50 \; \ mu \ textbf { A}) (25 \; \ Omega) = 1,25 \; \ textbf {mV}} [/ latex] производит показание полной шкалы. Подключив 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 рисунке 4 показано, как гальванометр можно использовать в качестве вольтметра, подключив его последовательно с большим сопротивлением, [латекс] \ boldsymbol {R} [/ латекс].Значение сопротивления [латекс] \ boldsymbol {R} [/ латекс] определяется максимальным измеряемым напряжением. Предположим, вам нужно 10 В для полного отклонения вольтметра, содержащего [латексный] \ boldsymbol {25 – \; \ Omega} [/ latex] гальванометр с [латексным] \ boldsymbol {50 – \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] чувствительность. Затем 10 В, приложенное к измерителю, должно производить ток [латекс] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex]. Общее сопротивление должно быть

.

[латекс] \ boldsymbol {R _ {\ textbf {tot}} = R + r =} [/ latex] [latex] \ boldsymbol {\ frac {V} {I}} [/ latex] [latex] \ boldsymbol { =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {10 \; \ textbf {V}} {50 \; \ mu \ textbf {A}}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {= 200 \ ; \ textbf {k} \ Omega \; \ textbf {или}} [/ latex]

[латекс] \ boldsymbol {R = R _ {\ textbf {tot}} – r = 200 \; \ textbf {k} \ Omega – 25 \; \ Omega \ приблизительно 200 \; \ textbf {k} \ Omega} [ / латекс]

([латекс] \ boldsymbol {R} [/ latex] настолько велик, что сопротивление гальванометра, [латекс] \ boldsymbol {r} [/ latex], почти ничтожно.) Обратите внимание, что 5 В, приложенное к этому вольтметру, вызывает отклонение в половину шкалы, создавая ток [латекс] \ boldsymbol {25 – \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] через измеритель, и поэтому показания вольтметра пропорционально напряжению по желанию.

Этот вольтметр не годится для напряжений менее примерно половины вольта, потому что отклонение измерителя будет небольшим и его трудно будет точно прочитать. Для других диапазонов напряжения другие сопротивления устанавливаются последовательно с гальванометром. У многих метров есть выбор шкалы.Этот выбор включает последовательное включение соответствующего сопротивления с гальванометром.

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

Гальванометр как амперметр

Тот же гальванометр можно превратить в амперметр, разместив его параллельно небольшому сопротивлению [латекс] \ boldsymbol {R} [/ latex], часто называемому шунтирующим сопротивлением , как показано на рисунке 5. Поскольку шунт сопротивление невелико, большая часть тока проходит через него, что позволяет амперметру измерять токи, намного превышающие те, которые вызывают полное отклонение гальванометра.

Предположим, например, что необходим амперметр, который дает полное отклонение на 1.0 A, и содержит такой же гальванометр [latex] \ boldsymbol {25 – \; \ Omega} [/ latex] с его чувствительностью [latex] \ boldsymbol {50 – \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] . Поскольку [latex] \ boldsymbol {R} [/ latex] и [latex] \ boldsymbol {r} [/ latex] параллельны, напряжение на них одинаковое.

Эти [латекс] \ boldsymbol {IR} [/ latex] капли представляют собой [latex] \ boldsymbol {IR = I_Gr} [/ latex], так что [latex] \ boldsymbol {IR = \ frac {I_G} {I} = \ frac {R} {r}} [/ latex]. Решая для [latex] \ boldsymbol {R} [/ latex] и отмечая, что [latex] \ boldsymbol {I_G} [/ latex] – это [latex] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] и [latex] \ boldsymbol {I} [/ latex] равно 0.{-3} \; \ Omega}. [/ Латекс]

Рис. 5. Небольшое шунтирующее сопротивление R , помещенное параллельно гальванометру G, дает амперметр, полное отклонение которого зависит от выбора R . Чем больше измеряемый ток, тем меньше должно быть R . Большая часть тока ( I ), протекающего через счетчик, шунтируется через R для защиты гальванометра.(Обратите внимание, что r представляет внутреннее сопротивление гальванометра.) Амперметры также могут иметь несколько шкал для большей гибкости в применении. Различные масштабы достигаются путем переключения 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 схему, но полезно изучить обстоятельства, при которых они влияют или не влияют.

Сначала рассмотрим вольтметр, который всегда размещается параллельно с измеряемым устройством. Через вольтметр протекает очень небольшой ток, если его сопротивление на несколько порядков больше, чем сопротивление устройства, и поэтому на цепь это не оказывает заметного влияния. (См. Рис. 6 (а).) (Большое сопротивление, параллельное малому, имеет суммарное сопротивление, по существу равное малому.) Если, однако, сопротивление вольтметра сопоставимо с сопротивлением измеряемого устройства, то два параллельно подключенных устройства имеют меньшее сопротивление, что существенно влияет на цепь. (См. Рисунок 6 (b).) Напряжение на устройстве не такое, как при отключении вольтметра от цепи.

Рис. 6. (a) Вольтметр, имеющий сопротивление намного больше, чем устройство ( R Voltmeter >> R ), с которым он подключен параллельно, создает параллельное сопротивление, по существу такое же, как и устройство, и не оказывает заметного влияния измеряемая цепь.(b) Здесь вольтметр имеет такое же сопротивление, как и устройство ( R, Voltmeter, ≅ R ), так что параллельное сопротивление составляет половину от того, которое есть, когда вольтметр не подключен. Это пример значительного изменения схемы, которого следует избегать.

Амперметр подключается последовательно к ветви измеряемой цепи, так что его сопротивление добавляется к этой ветви. Обычно сопротивление амперметра очень мало по сравнению с сопротивлениями устройств в цепи, поэтому дополнительное сопротивление незначительно.(См. Рисунок 7 (a).) Однако, если задействованы очень малые сопротивления нагрузки или если сопротивление амперметра не такое низкое, как должно быть, то общее последовательное сопротивление значительно больше, а ток в ветви измеряется уменьшается. (См. Рисунок 7 (b).)

Практическая проблема может возникнуть, если амперметр подключен неправильно. Если его подключить параллельно с резистором для измерения тока в нем, вы можете повредить счетчик; низкое сопротивление амперметра позволит большей части тока в цепи проходить через гальванометр, и этот ток будет больше, поскольку эффективное сопротивление меньше.

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

Одним из решений проблемы вольтметров и амперметров, мешающих измеряемым цепям, 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, которые делают измерения с точностью до нескольких процентов. Обратите внимание, что неточность возникает из-за изменения схемы, а не из-за неисправности измерителя.

Связи: границы знаний

Выполнение измерения изменяет измеряемую систему таким образом, что приводит к погрешности измерения.Для макроскопических систем, таких как схемы, обсуждаемые в этом модуле, изменение обычно можно сделать пренебрежимо малым, но полностью исключить его нельзя. Для субмикроскопических систем, таких как атомы, ядра и более мелкие частицы, измерение изменяет систему таким образом, что невозможно сделать сколь угодно малым. Это фактически ограничивает знание системы – даже ограничивает то, что природа может знать о самой себе. Мы увидим глубокие последствия этого, когда принцип неопределенности Гейзенберга будет обсуждаться в модулях по квантовой механике.6} [/ латекс].

Проверьте свое понимание

1: Цифровые счетчики способны обнаруживать меньшие токи, чем аналоговые счетчики, использующие гальванометры. Как это объясняет их способность измерять напряжение и ток более точно, чем аналоговые измерители?

Исследование PhET: комплект для конструирования цепей (только для постоянного тока), виртуальная лаборатория

Стимулируйте нейрон и следите за тем, что происходит. Сделайте паузу, перемотайте назад и двигайтесь вперед во времени, чтобы наблюдать за перемещением ионов через мембрану нейрона.

Рис. 8. Комплект для конструирования цепей (только для постоянного тока), виртуальная лаборатория
  • Вольтметры измеряют напряжение, а амперметры измеряют ток.
  • Вольтметр помещается параллельно источнику напряжения для получения полного напряжения и должен иметь большое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
  • Амперметр подключается последовательно, чтобы через ответвление протекал полный ток, и должен иметь небольшое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
  • Оба могут быть основаны на комбинации резистора и гальванометра, устройства, которое дает аналоговые показания тока.
  • Стандартные вольтметры и амперметры изменяют измеряемую цепь и, таким образом, имеют ограниченную точность.

Концептуальные вопросы

1: Почему не следует подключать амперметр непосредственно к источнику напряжения, как показано на рисунке 9? (Обратите внимание, что скрипт E на рисунке означает ЭДС.)

Рис. 9.

2: Предположим, вы используете мультиметр (предназначенный для измерения диапазона напряжений, токов и сопротивлений) для измерения тока в цепи и случайно оставляете его в режиме вольтметра.Как измеритель повлияет на схему? Что бы произошло, если бы вы измеряли напряжение, но случайно перевели измеритель в режим амперметра?

3: Укажите точки, к которым можно подключить вольтметр для измерения следующих разностей потенциалов на Рисунке 10: (a) разность потенциалов источника напряжения; (b) разность потенциалов на [латексе] \ boldsymbol {R_1} [/ latex]; (c) через [латекс] \ boldsymbol {R_2} [/ latex]; (г) поперек [латекса] \ boldsymbol {R_3} [/ latex]; (e) через [латекс] \ boldsymbol {R_2} [/ latex] и [латекс] \ boldsymbol {R_3} [/ latex].Обратите внимание, что на каждую часть может быть несколько ответов.

Рис. 10.

4: Чтобы измерить токи, показанные на Рис. 10, замените провод между двумя точками на амперметр. Укажите точки, между которыми вы разместите амперметр, чтобы измерить следующее: (a) общий ток; (б) ток, протекающий через [латекс] \ boldsymbol {R_1} [/ latex]; (c) через [латекс] \ boldsymbol {R_2} [/ latex]; (г) через [латекс] \ boldsymbol {R_3} [/ латекс]. Обратите внимание, что на каждую часть может быть несколько ответов.

Проблемные упражнения

1: Какова чувствительность гальванометра (то есть, какой ток дает полное отклонение) внутри вольтметра, имеющего [латексный] \ boldsymbol {1,00 – \; \ textbf {M} \ Omega} [ / латекс] по шкале 30,0 В?

2: Какова чувствительность гальванометра (то есть, какой ток дает полное отклонение) внутри вольтметра, имеющего [латексный] \ boldsymbol {25.0 – \; \ textbf {k} \ Omega} [ / латекс] по шкале 100 В?

3: Найдите сопротивление, которое необходимо подключить последовательно с символом [латекс] \ bold {25.0 – \; \ Omega} [/ latex] гальванометр с чувствительностью [latex] \ boldsymbol {50.0 – \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] (такой же, как тот, который обсуждается в тексте), чтобы позволить его следует использовать как вольтметр с показаниями полной шкалы 0,100 В.

4: Найдите сопротивление, которое должно быть подключено последовательно с [латексным] \ boldsymbol {25.0 – \; \ Omega} [/ latex] гальванометром, имеющим [латексный] \ boldsymbol {50.0 – \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] чувствительность (такая же, как та, что обсуждается в тексте), позволяющая использовать его в качестве вольтметра с показаниями полной шкалы 3000 В.Включите принципиальную схему в свое решение.

5: Найдите сопротивление, которое необходимо разместить параллельно [латексному] \ boldsymbol {25.0 – \; \ Omega} [/ latex] гальванометру с [латексным] \ boldsymbol {50.0 – \; \ textbf {A }} [/ latex] чувствительность (такая же, как та, что обсуждается в тексте), позволяющая использовать его в качестве амперметра с показаниями полной шкалы 10,0 A. Включите принципиальную схему в свое решение.

6: Найдите сопротивление, которое необходимо разместить параллельно символу [латекса] \ bold {25.0 – \; \ Omega} [/ latex] гальванометр с чувствительностью [latex] \ boldsymbol {50.0 – \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] (такой же, как тот, который обсуждается в тексте), чтобы позволить его следует использовать как амперметр с показаниями полной шкалы 300 мА.

7: Найдите сопротивление, которое необходимо подключить последовательно с [латексным] \ boldsymbol {10.0 – \; \ Omega} [/ latex] гальванометром, имеющим [латексный] \ boldsymbol {100 – \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] чувствительность, позволяющая использовать его в качестве вольтметра при: (а) полномасштабном показании 300 В и (б) 0.Полномасштабное показание 300 В.

8: Найдите сопротивление, которое необходимо разместить параллельно [латексному] \ boldsymbol {10.0 – \; \ Omega} [/ latex] гальванометру с [латексным] \ boldsymbol {100 – \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] чувствительность, позволяющая использовать его в качестве амперметра с: (a) показанием полной шкалы 20,0 A и b) показанием полной шкалы 100 мА.

9: Предположим, вы измеряете напряжение на клеммах щелочного элемента на 1,585 В, имеющего внутреннее сопротивление [латекс] \ boldsymbol {0.100 \; \ Omega} [/ latex], поместив вольтметр [latex] \ boldsymbol {1.00 – \; \ textbf {k} \ Omega} [/ latex] на его клеммы. (См. Рис. 11.) (а) Какой ток течет? (b) Найдите напряжение на клеммах. (c) Чтобы увидеть, насколько близко измеренное напряжение на клеммах к ЭДС, рассчитайте их отношение.

Рис. 11.

10: Предположим, вы измеряете напряжение на клеммах литиевого элемента на 3.200 В, имеющего внутреннее сопротивление [латекс] \ boldsymbol {5.00 \; \ Omega} [/ латекс], помещая [латекс] \ boldsymbol {1.{-5} \; \ Omega} [/ latex] по шкале 3,00 A и содержит гальванометр [латекс] \ boldsymbol {10.0 – \; \ Omega} [/ latex]. Какая чувствительность у гальванометра?

12: Вольтметр [латекс] \ boldsymbol {1.00 – \; \ textbf {M} \ Omega} [/ latex] устанавливается параллельно [латексному] \ boldsymbol {75.0 – \; \ textbf {k} \ Omega} [/ latex] резистор в цепи. (а) Нарисуйте принципиальную схему подключения. б) Каково сопротивление комбинации? (c) Если напряжение на комбинации остается таким же, как на [латексе] \ boldsymbol {75.0 – \; \ textbf {k} \ Omega} [/ latex] только резистор, каков процент увеличения тока? (d) Если ток через комбинацию остается таким же, как через резистор [latex] \ boldsymbol {75.0 – \; \ textbf {k} \ Omega} [/ latex], каково процентное снижение напряжения ? (e) Являются ли изменения, обнаруженные в частях (c) и (d), значительными? Обсуждать.

13: Амперметр [latex] \ boldsymbol {0,0200 – \; \ Omega} [/ latex] последовательно с резистором [latex] \ boldsymbol {10.00 – \; \ Omega} [/ latex] в цепи схема.(а) Нарисуйте принципиальную схему подключения. (b) Рассчитайте сопротивление комбинации. (c) Если напряжение в комбинации остается таким же, каким оно было через резистор [latex] \ boldsymbol {10.00 – \; \ Omega} [/ latex], каков процент уменьшения тока? (d) Если ток остается таким же, как через резистор [latex] \ boldsymbol {10.00 – \; \ Omega} [/ latex], то каков процент увеличения напряжения? (e) Являются ли изменения, обнаруженные в частях (c) и (d), значительными? Обсуждать.

14: Необоснованные результаты

Предположим, у вас есть гальванометр [latex] \ boldsymbol {40.0 – \; \ Omega} [/ latex] с чувствительностью [latex] \ boldsymbol {25.0 – \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex]. (a) Какое сопротивление вы бы включили последовательно, чтобы его можно было использовать в качестве вольтметра с полным отклонением на 0,500 мВ? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие допущения ответственны?

15: Необоснованные результаты

(a) Какое сопротивление вы бы поставили параллельно с символом [латекс] \ bold {40.0 – \; \ Omega} [/ latex] гальванометр с чувствительностью
[латекс] \ boldsymbol {25.0 – \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex], позволяющий использовать его в качестве амперметра с полное отклонение для [латекса] \ boldsymbol {10.0 – \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex]? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие допущения ответственны?

Глоссарий

вольтметр
прибор для измерения напряжения
амперметр
прибор для измерения силы тока
аналоговый счетчик
измерительный прибор, дающий показания в виде движения стрелки над отмеченным датчиком
цифровой счетчик
Измерительный прибор, дающий показания в цифровом виде
гальванометр
аналоговое измерительное устройство, обозначенное буквой G, которое измеряет ток, используя отклонение стрелки, вызванное силой магнитного поля, действующей на токопроводящий провод
чувствительность по току
максимальный ток, который может считывать гальванометр
полный прогиб
максимальное отклонение стрелки гальванометра, также известное как чувствительность по току; гальванометр с полным отклонением [латекс] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] имеет максимальное отклонение стрелки, когда [латекс] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] проходит через него
шунтирующее сопротивление
небольшой резистор [латекс] \ boldsymbol {R} [/ latex], помещенный параллельно гальванометру G для получения амперметра; чем больше измеряемый ток, тем меньше должен быть [латекс] \ boldsymbol {R} [/ latex]; большая часть тока, протекающего через счетчик, шунтируется через [латекс] \ boldsymbol {R} [/ latex] для защиты гальванометра

Решения

Проверьте свое понимание

1: Поскольку цифровые счетчики требуют меньшего тока, чем аналоговые, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики.{-4} \; \ Omega} [/ латекс]

7: (a) [латекс] \ boldsymbol {3.00 \; \ textbf {M} \ Omega} [/ latex]

(b) [латекс] \ boldsymbol {2.99 \; \ textbf {k} \ Omega} [/ latex]

9: (a) 1,58 мА
(b) 1,5848 В (необходимо четыре цифры, чтобы увидеть разницу)

(c) 0,99990 (нужно пять цифр, чтобы увидеть разницу от единицы)

11: [латекс] \ boldsymbol {15.0 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex]

13: (а)

Рисунок 12.{-1}} [/ latex] процент увеличения

(e) Не имеет значения.

15: (a) [латекс] \ boldsymbol {-66.7 \; \ Omega} [/ латекс]

(b) У вас не может быть отрицательного сопротивления.

(c) Неразумно, что [latex] \ boldsymbol {I_G} [/ latex] больше, чем [latex] \ boldsymbol {I _ {\ textbf {tot}}} [/ latex] (см. Рисунок 5). Вы не можете добиться полного отклонения, используя ток, меньший, чем чувствительность гальванометра.

Как измерить ток в цепи с помощью амперметра

Ток – это мера скорости потока электрических зарядов по проводнику.Он измеряется в единицах ампер. Это измерение тока в цепи в основном выполняется с помощью Амперметр .

Амперметр

Амперметр измеряет электрический ток в цепи. Название происходит от единицы измерения электрического тока в системе СИ – ампера. Чтобы измерить электрический ток в цепи, амперметр должен быть подключен последовательно, потому что при последовательном подключении амперметр испытывает то же количество тока, которое протекает в цепи. Амперметр рассчитан на работу с малой долей вольт.Так что падение напряжения должно быть минимальным.

Обозначение амперметра

Заглавная A представляет собой амперметр в цепи.

Символ амперметра

Как пользоваться амперметром

Прежде чем мы начнем измерять ток, мы сначала установим диапазон амперметра. Сохранение максимального диапазона предотвратит взрыв внутреннего предохранителя амперметра. Затем установите тип тока, то есть постоянного или переменного тока.

Теперь соедините клеммы амперметра последовательно с сопротивлением или нагрузкой.При таком расположении амперметр испытывает то же количество тока, которое протекает в цепи. Например, допустим простая схема; к аккумулятору подключена лампочка. Положительный полюс батареи подключен к положительной клемме лампы, а отрицательный полюс батареи – к отрицательной клемме лампы.

Теперь отсоедините любую клемму лампочки и подключите амперметр таким образом, чтобы один щуп амперметра был подключен к батарее, а другой – к лампочке.

Теперь вы можете наблюдать показания амперметра, и это количество тока, протекающего в вашей цепи.

Теперь, когда вы отметили показания амперметра, отсоедините амперметр и подключите провода, как в простой схеме.

ВНИМАНИЕ:

Для измерения силы тока необходимо принять некоторые меры предосторожности. Не подключайте щупы амперметра напрямую к батарее, чтобы проверить ток этой батареи. Это вызовет короткое замыкание в амперметре, и иногда это может привести к перегоранию внутреннего предохранителя амперметра.Поэтому, пожалуйста, не выполняйте это действие.

Если вы хотите проверить ток батареи. Добавьте сопротивление к батарее и последовательно подключите амперметр. Показания будут правильными и точными, не о чем беспокоиться.

Шунт амперметра

Другие методы измерения силы тока


Магнитный метод

Магнитный метод, мы используем эффект Холла для измерения силы тока. Когда провод лежит с потоком электронов, внутри него течет ток.Но в них нет электрического потенциала. Если этот провод помещен в магнитное поле, разница потенциалов возникает перпендикулярно магнитному полю и направлению тока. Эта разность потенциалов будет прямо пропорциональна текущему потоку. Здесь заряды взаимодействуют с магнитным полем, вызывая изменение распределения тока, что создает напряжение Холла.

Преимущество этого магнитного метода в том, что он позволяет измерять большие токи.

Измерение тока гальванометром

Гальванометр – это устройство, которое используется только для определения наличия тока в цепи. Отклонение гальванометра указывает направление потока тока, т. Е. Отклонение вправо; ток течет в правильном направлении и наоборот. В гальванометре соответствующее сопротивление шунта было подключено параллельно катушке гальванометра, чтобы преобразовать его в амперметр для измерения тока.

Это два широко используемых метода помимо измерения амперметром.

Итак, вот как следует пользоваться амперметром с соблюдением всех мер предосторожности и мер. Амперметр упростил расчет тока в электрических устройствах, и теперь с помощью амперметра мы можем измерять малые токи в мА (миллиампер) до больших токов в кА (килоампер).

Лаборатория 3 – Цепи постоянного тока и закон Ома

Введение

В течение девятнадцатого века было сделано столько успехов в понимании электрической природы материи, что это было названо «веком электричества».«Одно из таких достижений было сделано немецким физиком по имени Георг Симон Ом. Ом интересовался исследованием относительной проводимости металлов и исследованием взаимосвязи между электродвижущей силой (разностью потенциалов) и током в проводнике. Взяв провода, сделанные из разных материалов, но одинаковой толщины, пропустив через эти провода ток и измерив электродвижущую силу, то есть разность потенциалов между концами проводящего провода, он смог экспериментально определить относительную проводимость некоторых металлы, такие как серебро, медь и золото.В другом эксперименте с использованием устройства, которое он построил, Ом исследовал влияние тока в проводнике на падение напряжения на проводнике. Он обнаружил, что для данного проводника падение напряжения прямо пропорционально току в проводе. Когда напряжение отображается в зависимости от тока в данном проводнике, данные могут быть сопоставлены с прямой линией, наклон которой равен сопротивлению проводника. Этот результат был опубликован в 1826 году. В знак признания работы Ома это эмпирическое соотношение носит его имя.

Обсуждение принципов

Закон Ома можно записать алгебраически как Δ В = RI , где Δ В , измеренное в вольтах, представляет падение потенциала или разность потенциалов на проводнике, I – ток в проводнике, измеренный в амперах, и R – сопротивление проводника, измеренное в единицах, называемых «омами», символизируемых Ω, греческой омегой в верхнем регистре. Примечание. В некоторых учебниках для разности потенциалов используется значение В , а не Δ В .

Сопротивление и резисторы

Сопротивление – это свойство материалов. Резисторы представляют собой проводящие устройства, изготовленные из материалов, удовлетворяющих закону Ома. Если разность потенциалов на резисторе установлена ​​равной 1 вольт, и если в проводнике измеряется ток в 1 ампер, то его сопротивление определяется как 1 Ом или 1 Ом. Вместо использования тонких проводов, как Ом в своем первоначальном эксперименте, вы воспроизведете его результаты, используя небольшие цилиндрические керамические резисторы.

Рисунок 1 : Керамические резисторы с цветовой кодировкой

Вы заметите цветные полосы на резисторах. Эти полосы образуют код, который указывает сопротивление резистора. Позже мы обсудим, как читать этот цветовой код.

Комбинации резисторов

Резисторы могут быть объединены в простые схемы, которые увеличивают или уменьшают общее сопротивление в цепи. Эти схемы называются последовательными и параллельными цепями.На рис. 2 (a) показаны два резистора, соединенных последовательно, а на рис. 2 (b) показаны резисторы, расположенные параллельно.

Рисунок 2 : Последовательные и параллельные резисторы

Чтобы заряды перемещались в проводнике, должна быть разность потенциалов на проводнике, и должен быть полный путь, ведущий от источника ЭДС и обратно (на рис. 2). В последовательной схеме, показанной на рис. 2 (а), ток I в цепи проходит через каждый резистор.Если мы вычислим падение потенциала Δ В 1 на R 1 с использованием закона Ома, оно составит

ΔV 1 = IR 1 .

Аналогично, перепад на R 2 составляет

ΔV 2 = IR 2 .

Падение потенциала на обоих резисторах составляет

ΔV = ΔV 1 + ΔV 2

, что равно. Можно представить, что приложенное напряжение делится между двумя последовательными резисторами R 1 и R 2 .В параллельной схеме, показанной на рис. 2 (b), ток делится на переходе A и рекомбинирует на переходе B. Следовательно, ток через R, , 1, и R, , , 2, , будет другим. Обратите внимание, что в этом случае

ΔV = ΔV 1 = ΔV 2 .

То есть падение потенциала на каждом резисторе одинаковое. Используя алгебру, можно получить соотношения для определения эквивалентного сопротивления R eq для резисторов, включенных последовательно и / или параллельно.

(1)

Серия R экв = R 1 + R 2 +. . .

Эквивалентное сопротивление – это сумма отдельных сопротивлений.

(2)

Параллельный = + +. . .

Значение , обратное эквивалентного сопротивления, является суммой обратных значений отдельных сопротивлений.

Измерение тока и напряжения

Амперметры используются для измерения тока, протекающего в цепи.Для этого амперметр следует подключить последовательно к тому элементу цепи, через который вы хотите измерять ток. Включение амперметра в цепь не должно влиять на протекание тока в цепи, и, следовательно, амперметры имеют очень низкое сопротивление. Вольтметры используются для измерения разности потенциалов или падения напряжения на элементе схемы. Для этого вольтметр должен быть подключен к двум точкам, между которыми вы хотите измерить разность потенциалов.Другими словами, вольтметр следует подключать параллельно элементу схемы. Вольтметры не должны влиять на ток, протекающий через элемент схемы, поэтому вольтметры имеют высокое сопротивление. Это предотвращает протекание через них тока.

Считывание кода резистора

Сопротивление большинства керамических резисторов можно определить по цветным полосам, нанесенным на резистор. Каждый цвет представляет собой цифру от 0 до 9.
черный 0 зеленый 5
коричневый 1 синий 6
красный 2 фиолетовый 7
оранжевый 3 серый 8
желтый 4 белый 9
Первые две полосы указывают мантиссу числа в научной записи; третий указывает степень десяти.Четвертая полоса указывает допуск или неопределенность, выраженную в процентах от значения сопротивления (золото: ± 5%, серебро: ± 10%, отсутствие четвертой полосы: ± 20%). Поэтому, чтобы знать, с какого конца резистора начинать при считывании цветового кода, полезно помнить, что 4-я полоса, если она есть, имеет металлический цвет (золотой или серебряный). Если вместо этих металлических полос присутствуют обычные цвета, иногда цветные полосы будут располагаться по-другому или располагаться ближе к одному концу резистора, чтобы помочь указать, с какого конца начинать чтение.Мы не будем касаться пятиполосных резисторов в этой лабораторной работе. Если пятая полоса присутствовала, первые три полосы указывают мантиссу, четвертая указывает степень десяти, а пятая указывает допуск (коричневый, красный, оранжевый, желтый или золотой). См. Пример на рис. 3 ниже.

Рисунок 3 : Считывание цветового кода

Цель

Цель этого эксперимента – использовать закон Ома для определения сопротивления нескольких отдельных резисторов и эквивалентного сопротивления последовательных и параллельных комбинаций.Вы будете прикладывать различные напряжения к резистору (или цепи), используя источник питания, и измерять ток I через резистор и напряжение Δ В на резисторе для каждой настройки источника питания. Из графика зависимости Δ V от I вы определите сопротивление. Вы сравните измеренное значение сопротивления со значением производителя.

Оборудование

  • Печатная плата PASCO с двумя неизвестными резисторами
  • Источник питания постоянного тока – регулируется от 0 до 5 В
  • Два портативных мультиметра
  • Соединительные провода

Процедура

Распечатайте лист для этой лабораторной работы.Этот лист понадобится вам для записи ваших данных.

Вы создадите простую цепь постоянного тока с одним резистором и измерите ток, протекающий через резистор, и разность потенциалов на нем. Из графика зависимости напряжения от тока вы определите сопротивление резистора. Повторите этот процесс со вторым неизвестным резистором. Вы будете использовать два неизвестных резистора, чтобы создать последовательную комбинацию и экспериментально определить эквивалентное сопротивление комбинации и сравнить его с теоретическим эквивалентным сопротивлением.Вы подключите два резистора параллельно и найдете эквивалентное сопротивление этой параллельной комбинации и сравните это эквивалентное сопротивление с теоретическим эквивалентным сопротивлением.

Процедура A: Определение номинала резистора с использованием цветового кода

1

Введите цвет четырех полос для двух резисторов в Таблицу данных 1.

2

Определите номинал резистора для резисторов и введите эти значения в Таблицу данных 1. Вы будете использовать эти значения в качестве ожидаемых значений или значений производителя при сравнении с экспериментальными значениями.

Контрольная точка 1:
Попросите своего технического специалиста проверить, как вы читаете цветовой код.

Процедура B: Определение

R 1 Чтобы определить сопротивление, вы настроите следующую схему. Вы будете использовать универсальный интерфейс Pasco в качестве регулируемого источника питания. Подключите провода от выхода интерфейса 1, как показано для источника питания, и откройте соответствующий файл Capstone для цепей постоянного тока и закона Ома.

Рисунок 4a

Рисунок 4b : Принципиальная схема для процедуры A

На рис. 4а показаны принципиальная схема и схема для последовательного подключения одного резистора к источнику питания и амперметру. На рис. 4а мультиметр представлен как амперметр, а мультиметр – как вольтметр. Вы будете использовать печатную плату, показанную на рис. 5 ниже. Точки подключения пронумерованы на схеме печатной платы, показанной на рис.5 (б). Обращайтесь к этим номерам при подключении к каждой части лаборатории.

Рисунок 5 : Фотография и схема печатной платы

На рис. 6 ниже показаны подключения каждого отдельного резистора с помощью печатной платы. Для наглядности соединительные провода на этой и других последующих схемах нарисованы разными цветами. Эти цвета не соответствуют истинным цветам соединительных проводов, которые вы будете использовать.

Рисунок 6 : Принципиальная схема резистора 100 Ом

3

Убедитесь, что питание отключено.

4

Подключите схему, показанную на рис. 6, для резистора 100 Ом. Меры предосторожности : Если мультиметры не установлены на правильную шкалу, это может привести к их повреждению. Перед тем, как включить источник питания, ТА должен проверить вашу цепь.

Контрольная точка 2:
Попросите своего технического специалиста проверить вашу схему и настройки мультиметра.

5

Установите источник питания на 3 В.Запишите показания амперметра и вольтметра на листе. Запишите фактическое показание вольтметра, а не значение на источнике питания, так как эти два показания могут немного отличаться.

6

Увеличивайте выходную мощность источника питания с шагом в 1 вольт и запишите показания амперметра и вольтметра на своем листе, чтобы получить в общей сложности пять различных показаний вольтметра.

7

Постройте график зависимости Δ V от I с помощью Excel. См. Приложение G.

8

Используйте опцию линии тренда в Excel, чтобы получить наиболее подходящую линию и определить сопротивление по наклону графика.См. Приложение H.

9

Вычислите погрешность в процентах между значением сопротивления, указанным производителем (из таблицы данных 1), и экспериментальным значением. См. Приложение Б.

Контрольная точка 3:
Попросите своего технического специалиста проверить вашу диаграмму, расчеты и график Excel, прежде чем продолжить.

Процедура C: Определение

R 2

10

Отключите первый резистор и подключите второй резистор, как показано на рис.7.

Рисунок 7 : Принципиальная схема резистора 33 Ом

11

Повторите шаги с 5 по 9 для этого второго резистора и заполните таблицу данных 3 на рабочем листе.

12

Вычислите погрешность в процентах между значением сопротивления, указанным производителем (из таблицы данных 1), и экспериментальным значением.

Контрольная точка 4:
Попросите своего технического специалиста проверить вашу диаграмму, расчеты и график Excel, прежде чем продолжить.

Процедура D: Определение эквивалентного сопротивления – последовательное расположение

13

Соедините два резистора, которые вы использовали ранее, последовательно. Подключите один мультиметр последовательно с двумя резисторами, чтобы измерить ток, протекающий в цепи. См. Рис.8.

Рисунок 8 : Соединения для последовательной цепи

Другой мультиметр вы будете использовать в качестве вольтметра для измерения разности потенциалов в последовательной комбинации (как показано на рис.8), а затем по каждому отдельному резистору R 1 и R 2 . См. Рис. 9 и 10 ниже.

Рисунок 9 : Измерение разности потенциалов на резисторе 100 Ом

Рисунок 10 : Измерение разности потенциалов на резисторе 33 Ом

Контрольная точка 5:
Попросите своего технического специалиста проверить вашу цепь, прежде чем продолжить.

14

Установите источник питания на 3 В. Запишите показания вольтметра для комбинации и показания амперметра в первых двух столбцах таблицы данных 4 на рабочем листе.

15

Измерьте Δ В 1 и Δ В 2 , потенциал падает на R 1 и R 2 соответственно. Введите их в столбцы 3 и 4 таблицы данных 4 на рабочем листе.

16

Повторите шаги 14 и 15 для еще четырех показаний источника питания.

17

Используйте первые два столбца таблицы данных 4, чтобы построить график в Excel и определить эквивалентное сопротивление комбинации серий по наклону графика.

19

Вычислите погрешность в процентах между измеренным и рассчитанным значениями эквивалентного сопротивления. Запишите это на листе.

20

Используйте данные в столбцах 3 и 4 таблицы данных 4, чтобы определить полное напряжение в последовательной комбинации.Введите эти значения в ту же таблицу данных.

21

Сравните измеренное и рассчитанное полное падение напряжения на последовательной комбинации, вычислив процентную разницу между двумя значениями. Запишите их в Таблицу данных 4.

Контрольная точка 6:
Попросите своего технического специалиста проверить вашу диаграмму, расчеты и график Excel, прежде чем продолжить.

Процедура E: Определение эквивалентного сопротивления – параллельное расположение

22

Подключите два резистора, которые вы использовали ранее, параллельно.Подключите вольтметр, чтобы измерить разность потенциалов в параллельной комбинации. См. Рис. 11 ниже.

Рисунок 11 : Подключение параллельной цепи

Вы будете использовать второй мультиметр в качестве амперметра для измерения тока I , вытекающего из источника питания, а также I 1 и I 2 , токов, протекающих через R 1 и R 2 соответственно.Для этого сначала последовательно подключите амперметр к источнику питания (как на рис. 11) для измерения I . Затем отсоедините амперметр и подключите его сначала последовательно с R 1 (см. Рис. 12), а затем последовательно с R 2 (см. Рис. 13) для измерения I 1 и I 2 .

Рисунок 12 : Измерение тока через резистор 100 Ом

Рисунок 13 : Измерение тока через резистор 33 Ом

Контрольная точка 7:
Попросите своего технического специалиста проверить вашу цепь, прежде чем продолжить.

23

Установите источник питания на 3 В. Запишите показания вольтметра в первом столбце таблицы данных 5 на рабочем листе.

24

Измерьте I , I 1 и I 2 , токи, протекающие от источника питания, и через R 1 и R 2 , соответственно. Введите их в столбцы 2, 3 и 4 таблицы данных 5 на рабочем листе.

25

Повторите шаги 23 и 24 для еще четырех показаний источника питания.

26

Используйте первые два столбца таблицы данных 5 для построения графика. Затем используйте параметр линии тренда в Excel, чтобы нарисовать наиболее подходящую линию и определить эквивалентное сопротивление по наклону графика.

28

Вычислите погрешность в процентах между измеренным и рассчитанным значениями эквивалентного сопротивления. Запишите это на листе.

29

Используйте данные в столбцах 3 и 4 таблицы данных 5, чтобы определить общий ток, протекающий через комбинацию.Введите эти значения в ту же таблицу данных.

30

Сравните измеренный и рассчитанный полный ток в цепи, вычислив процентную разницу между двумя значениями. Запишите их в Таблицу данных 5.

Контрольная точка 8:
Попросите своего технического специалиста проверить вашу диаграмму, расчеты и график Excel, прежде чем продолжить.

Авторские права © 2012 Advanced Instructional Systems, Inc.и государственный университет Северной Каролины | Кредиты

Что необходимо учитывать перед использованием амперметра? – Mvorganizing.org

Что необходимо учитывать перед использованием амперметра?

Амперметры должны всегда подключаться последовательно с проверяемой цепью. Всегда начинайте с самого высокого диапазона амперметра. Выключите и полностью разрядите цепь перед подключением или отключением амперметра. В амперметрах постоянного тока соблюдайте правильную полярность цепи, чтобы не повредить измеритель.

Какие меры предосторожности необходимо соблюдать при использовании вольтметра постоянного тока?

Всегда начинайте с самого высокого диапазона вольтметра. Перед подключением или отключением вольтметра отключите питание и полностью разрядите цепь. В вольтметрах постоянного тока соблюдайте полярность цепи, чтобы не повредить измеритель. Никогда не используйте вольтметр постоянного тока для измерения переменного напряжения.

Какие две важные вещи следует помнить о вольтметре?

Самое главное помнить, что вольтметр нужно подключать параллельно лампочке.Это означает, что вы всегда можете подключить вольтметр последним. Вам не нужно отключать какие-либо элементы схемы, чтобы правильно добавить вольтметр в схему.

Как работает амперметр?

Амперметры предназначены для измерения электрического тока путем измерения тока через набор катушек с очень низким сопротивлением и индуктивным сопротивлением. Если амперметр был подключен параллельно, путь может стать коротким, так что весь ток будет проходить через амперметр, а не через цепь.

Где разместить вольтметр?

Вольтметр устанавливается параллельно источнику напряжения для получения полного напряжения и должен иметь большое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь. Амперметр подключается последовательно, чтобы получить полный ток, протекающий через ответвление, и должен иметь небольшое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.

Что произойдет, если счетчик подключен неправильно?

ЕСЛИ счетчик подключен правильно, ВСЯ энергия, необходимая для его внутреннего использования, не взимается, так как он потребляется перед измерением (она будет частью потерь энергии в коммунальном хозяйстве).Если счетчик подключен неправильно, пользователю придется платить за использованную энергию. Чтобы проверить это.

Что будет, если параллельно подключить амперметр?

Когда амперметр подключен параллельно цепи, сопротивление цепи уменьшается. Следовательно, от батареи потребляется больший ток, что приводит к повреждению амперметра.

Что будет, если последовательно подключить вольтметр?

ЕСЛИ ВОЛЬТМЕТР ИЛИ НАПРЯЖЕНИЕ ПОДКЛЮЧЕНЫ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО, ТО ИЗ-ЗА ВЫСОКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТОК НЕ ПРОХОДИТ ЧЕРЕЗ ЦЕПЬ, ПОЭТОМУ НЕ ПРОИСХОДИТ ПЕРЕПАД НАПРЯЖЕНИЯ.

Что будет, если последовательно подключить вольтметр 10?

Вольтметр имеет высокое сопротивление. Когда вольтметр с высоким сопротивлением подключен последовательно, через цепь не будет протекать ток. Следовательно, последовательно включенный вольтметр действует скорее как резистор, а не как вольтметр.

Может ли вольтметр замкнуть электрическую цепь?

Одна из наиболее часто используемых функций мультиметра – это вольтметр. Вольтметр может проводить измерения по всей цепи и сообщать техническим специалистам разницу в напряжении между двумя точками.Вольтметр можно использовать для измерения падения напряжения.

Почему вольтметр имеет высокое сопротивление?

Вольтметр измеряет разность напряжений между двумя разными точками (скажем, на противоположных сторонах резистора), но не регулирует величину тока, проходящего между этими двумя точками через устройство. Следовательно, он будет иметь очень высокое сопротивление, чтобы не пропускать через него ток.

4.4 Вольтметры и амперметры постоянного тока

Измерения изменяют схему

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 схему, но полезно изучить обстоятельства, при которых они влияют или не влияют.

Сначала рассмотрим вольтметр, который всегда размещается параллельно с измеряемым устройством. Через вольтметр протекает очень небольшой ток, если его сопротивление на несколько порядков больше, чем сопротивление устройства, поэтому это не оказывает заметного влияния на цепь (см. Рисунок 4.34 (a)). Большое сопротивление, параллельное малому, имеет суммарное сопротивление, по существу равное малому.Если, однако, сопротивление вольтметра сопоставимо с сопротивлением измеряемого устройства, то два параллельно включенных устройства имеют меньшее сопротивление, что существенно влияет на схему (см. Рисунок 4.34 (b)). Напряжение на устройстве не такое, как при отключенном вольтметре от цепи.

Рисунок 4.34 (a) Вольтметр, имеющий сопротивление намного больше, чем устройство (RVoltmeter >> RRVoltmeter >> R size 12 {V “>>” R} {}), с которым он подключен параллельно, создает параллельное сопротивление, по существу такое же, как прибора и не оказывает заметного влияния на измеряемую цепь.(b) Здесь вольтметр имеет такое же сопротивление, как и устройство (RVoltmeter≅RRVoltmeter≅R size 12 {V simeq R} {}), так что параллельное сопротивление составляет половину от того, которое есть, когда вольтметр не подключен. Это пример значительного изменения схемы, которого следует избегать.

Амперметр подключается последовательно к ветви измеряемой цепи, так что его сопротивление добавляется к этой ветви. Обычно сопротивление амперметра очень мало по сравнению с сопротивлениями устройств в цепи, поэтому дополнительное сопротивление незначительно (см. Рисунок 4.35 (а)). Однако, если задействованы очень малые сопротивления нагрузки или если сопротивление амперметра не такое низкое, как должно быть, то общее последовательное сопротивление значительно больше, и ток в измеряемой ветви уменьшается (см. Рисунок 4.35 (b)). ).

Практическая проблема может возникнуть, если амперметр подключен неправильно. Если его подключить параллельно с резистором для измерения тока в нем, вы можете повредить счетчик; низкое сопротивление амперметра позволит большей части тока в цепи проходить через гальванометр, и этот ток будет больше, поскольку эффективное сопротивление меньше.

Рис. 4.35 (a) Амперметр обычно имеет настолько малое сопротивление, что общее последовательное сопротивление в измеряемой ветви существенно не увеличивается. Схема практически не изменилась по сравнению с отсутствием амперметра. (b) Здесь сопротивление амперметра такое же, как сопротивление ветви, так что общее сопротивление удваивается, а ток вдвое меньше, чем без амперметра. Этого существенного изменения схемы следует избегать.

Одним из решений проблемы вольтметров и амперметров, мешающих измеряемым цепям, 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, которые делают измерения с точностью до нескольких процентов. Обратите внимание, что неточность возникает из-за изменения схемы, а не из-за неисправности измерителя.

Связи: границы знаний

Выполнение измерения изменяет измеряемую систему таким образом, что приводит к погрешности измерения.Для макроскопических систем, таких как схемы, обсуждаемые в этом модуле, изменение обычно можно сделать пренебрежимо малым, но полностью исключить его нельзя. Для субмикроскопических систем, таких как атомы, ядра и более мелкие частицы, измерение изменяет систему таким образом, что невозможно сделать сколь угодно малым. Это фактически ограничивает знание системы – даже ограничивает то, что природа может знать о самой себе. Мы увидим глубокие последствия этого, когда принцип неопределенности Гейзенберга будет обсуждаться в модулях по квантовой механике.

Существует еще один метод измерения, основанный на полном отсутствии тока и, следовательно, без изменения схемы. Они называются нулевыми измерениями и являются темой нулевых измерений. Цифровые измерители, которые используют твердотельную электронику и нулевые измерения, могут достигать точности одной части 106.106. размер 12 {“10” rSup {размер 8 {6}}} {}

Проверьте свое понимание

Цифровые счетчики способны обнаруживать меньшие токи, чем аналоговые счетчики, использующие гальванометры.Как это объясняет их способность измерять напряжение и ток более точно, чем аналоговые измерители?

Решение

Поскольку цифровые счетчики требуют меньшего тока, чем аналоговые счетчики, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики. Их сопротивление в качестве вольтметра может быть намного больше, чем у аналогового измерителя, а их сопротивление в качестве амперметра может быть намного меньше, чем у аналогового измерителя. См. Рис. 4.30 и рис. 4.31 и их обсуждение в тексте.

Правильное подключение амперметра.

Если вы не знаете примерное значение тока в цепи, следует взять чтение в максимальном диапазоне амперметра; тогда вы должны постепенно переключаться на более низкий колеблется до тех пор, пока не будет получено подходящее значение. Большинство шкал амперметра показывают текущий измеряется в возрастающих значениях слева направо. Если подключить счетчик без соблюдая полярность, указатель можно отклонить назад (справа налево).Это действие часто нарушает движение счетчика. Убедитесь, что амперметр всегда подключен так, что ток будет течь на отрицательный вывод и выводить положительный Терминал. На рисунке 3-6 показаны различные схемы и правильное подключение амперметра. методы измерения тока в различных частях цепи.

Рисунок 3-6. – Правильное подключение амперметра.

Q.12 Амперметр всегда должен быть подключен, чтобы ток протекал в какую клемму а из какого терминала?

Чувствительность амперметра

Чувствительность амперметра определяется величиной тока, требуемого катушкой измерителя. произвести полное отклонение указателя.Чем меньше ток требуется для создания этого отклонения, тем больше чувствительность измерителя. Метр движение, которое требует всего 100 микроампер для полного отклонения, имеет большую чувствительность, чем у измерительного прибора, которому для такого же отклонения требуется 1 миллиампер.

Q.13 (Верно или неверно) Чем больше ток, необходимый для создания полного отклонения катушки измерителя, тем лучше чувствительность измерителя.

Хорошая чувствительность особенно важна для амперметров, используемых в цепях, в которых текут небольшие токи.Поскольку счетчик включен последовательно с нагрузкой, ток течет через метр. Если внутреннее сопротивление счетчика составляет большую часть нагрузки сопротивления, произойдет эффект, известный как ЗАГРУЗКА СЧЕТЧИКА. Загрузка счетчика – это условие который существует, когда включение счетчика в схему изменяет работу этого схема. Это условие нежелательно. Цель включения счетчика в схему позволяет измерять ток в цепи в нормальном рабочем состоянии.Если счетчик изменяет работу схемы и меняет величину протекающего тока, показания вы получите по ошибке. Пример этого показан на рисунке 3-7.

Рисунок 3-7. – Эффект нагрузки амперметра.

Q.14 Какие условия существуют, когда включение счетчика в цепь изменяет работа схемы?

В соответствии с рисунком А на рис. 3-7, тестируемая цепь имеет приложенное напряжение 100 милливольт и сопротивление 100 Ом.Ток, обычно протекающий в этой цепи, равен 1 миллиампер. С точки зрения B, амперметр, требующий 1 миллиампер для полного отклонения и который имеет внутреннее сопротивление 100 Ом. С 1 миллиампер текущий поток показан на виде A, вы, естественно, можете предположить, что со вставленным счетчиком в цепи произойдет полное отклонение. Вы также можете предположить, что 1 будет измерен ток цепи в миллиамперах. Однако ни одно из этих предположений неверно. верный.Когда в цепь вставлен амперметр, как показано на виде B, общая сопротивление цепи 200 Ом. При приложенном напряжении 100 милливольт, применяя Закон Ома показывает, что фактический ток (I цепь ) равен 0,5. миллиампер.

Поскольку счетчик показывает 0,5 миллиампер вместо нормального значения тока, счетчик показывает, что имеет место определенный эффект нагрузки. В таких случаях использование амперметры, которые имеют меньшее внутреннее сопротивление и лучшую чувствительность по току, желательно.

ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА

До этого момента мы обсуждали 100-микроамперный механизм Д’Арсонваля и его использование в качестве амперметра. Однако его также можно использовать для измерения напряжения, если МНОЖИТЕЛЬ (высокое сопротивление) включен последовательно с подвижной катушкой измерителя. Для низкого напряжения в приборах, это сопротивление физически установлено внутри корпуса измерителя с Д’Арсонваль движение. Последовательное сопротивление состоит из проволочного сопротивления, которое имеет низкий температурный коэффициент, намотанный либо на катушку, либо на каркас карты.Для высокого напряжения диапазонов, последовательное сопротивление может быть подключено извне.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.