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

Внутреннее сопротивление – амперметр – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Внутреннее сопротивление – амперметр

Cтраница 1

Внутреннее сопротивление амперметра 1 мОм ( миллиОм), устанавливаемое по умолчанию, в большинстве случаев оказывает пренебрежимо малое влияние на работу схемы. Можно снизить это сопротивление, однако использование амперметра с очень низким сопротивлением в схемах с высоким выходным импедансом ( относительно выводов амперметра) может привести к математической ошибке во время моделирования работы схемы.  [1]

Внутренние сопротивления амперметров составляют десятые сотые доли ома, миллиамперметров – единицы ом, вольтметров – сотни и тысячи ом, милливольтметров – десятки ом.  [2]

Определить внутреннее сопротивление амперметра для задачи 7 – 32, если известно сопротивление резистора / ч10 Ом.

 [3]

Оценим внутренние сопротивления амперметра RA, вольтметра Ну и сопротивление jR исследуемой проволоки.  [4]

В этом случае внутреннее сопротивление амперметра для разных пределов измерения приблизительно обратно пропорционально квадрату отношения пределов измерения.  [5]

I б) внутреннее сопротивление амперметра f 1 йЧ U U Равно нулю.  [6]

Эта поправка значительна при небольших значениях R, меньших внутреннего сопротивления амперметра или соизмеримых с ним.  [8]

Падение напряжения, создаваемое током нагрузки на резисторе R14 и внутреннем сопротивлении амперметра РА1, приложено к эмиттерному переходу транзистора V22, причем полярность этого напряжения такова, что при его увеличении транзистор открывается.

Последний, в свою очередь, еще более открывает V22 – процесс протекает лавинообразно. При этом регулирующий элемент ( V23V24) закрывается, и выходное напряжение блока становится близким к нулю. Одновременно включается сигнальная лампа Н2 Перегрузка.  [9]

По схеме б) аналогично получим: & RX Ra, где Ra – внутреннее сопротивление амперметра.  [10]

Если г УГА ГУ -, то ключ Кг ставится в положение 2, здесь ГА – внутреннее сопротивление амперметра; г у – внутреннее сопротивление милливольтметра.  [11]

Включенный в цепь прибор оказывает на ее режим определенное влияние, для уменьшения которого необходимо строго выполнять следующие условия:

внутреннее сопротивление амперметра RA должно быть много меньше сопротивления нагрузки RH; внутреннее сопротивление вольтметра должно быть много больше сопротивления нагрузки. Невыполнение этих условий приводит к систематической методической погрешности, которая приблизительно совпадает со значениями отношений RA / R и RjRv Условие Rv J Ra особенно трудно выполнить при измерении напряжения на участках ( нагрузках) с большим сопротивлением в так называемых слаботочных цепях. Для этой цели применяют электронные вольтметры с входным сопротивлением до сотен мегаом.  [12]

Появление этих погрешностей связано с тем, что при расчете по схеме а) из показаний вольтметра не вычитается падение напряжения на внутреннем сопротивлении амперметра, а при расчете по схеме б) из показаний амперметра не вычитается сила тока, ответвляющегося в вольтметр.  [13]

Во втором случае, если внутреннее сопротивление амперметра имеет величину более 2 % измеренного сопротивления, то погрешность будет завышенной.  [15]

Страницы:      1    2    3

Как найти внутреннее сопротивление амперметра

Лабораторная работа №2

Тема. Измерение напряжения в цепях постоянного тока

Цель. Провести измерение напряжения в цепи постоянного тока прямым методом. Ознакомится со способам расширения верхних пределов измерений вольтметров постоянного тока, с методам расчета добавочных сопротивлений.

Определить внутренне сопротивление вольтметра.

Определить сопротивление добавочного резистора.

Сделать выводы по результатам работы.

Для измерения напряжения U, действующего между какими-либо двумя точками электрической цепи, вольтметр 2 (рис. 1, а) 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 (RД) (рис. 1, б). При этом на прибор приходится лишь часть UV измеряемого напряжения U, пропорциональная сопротивлению прибора RV.

Зная сопротивление добавочного резистора и вольтметра, можно по значению напряжения

UV, фиксируемого вольтметром, определить напряжение, действующее в цепи:

(1)

Величина показывает, во сколько раз измеряемое напряжение U больше напряжения UV, 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 n раз большего напряжения прибора UV, определяется по формуле

(2)

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.

Рис. 1. Схемы для измерения напряжения

Внутреннее сопротивление вольтметра. Для определения внутреннего сопротивления вольтметра его необходимо подключить последовательно с резистором (с ) к источнику напряжения (рис. 2) . Напряжение источника поделится между резистором и вольтметром пропорционально их сопротивлениям

(3)

(4)

Рис. 2. Схема для определения внутреннего сопротивления вольтметра

Собрать схему, как на рис. 2.

Сопротивления R выбрать с помощью магазинов сопротивлений так, чтобы напряжения UR и UV

были приблизительно равнями ().

Собрать схему, как на рис. 3 ( ).

Рассчитать значение добавочного сопротивления RД (2) для каждого из значений UИП и коэффициент n.

Используя показание вольтметра 15 В и значение коэффициента n, определить напряжение UИП (1). Убедиться, что его значение совпадает с действительным.

Заполнить таблицу 1.

Рис. 3. Использование добавочного сопротивления

Для контроля величины тока применяется прибор называемый амперметром. Из практики могу сказать, что не всегда под рукой оказывается прибор с нужным диапазоном измерения. Как правило, диапазон либо мал, либо велик. Здесь мы разберем, как изменить рабочий диапазон амперметра. Амперметры на большие токи от 20 ампер и выше имеют в своём составе внешний шунтирующий резистор. Он подключается параллельно амперметру. На рисунке 1 приведена схема включения амперметра с шунтирующем резистором.

В качестве примера в экспериментах будет использован амперметр M367 со шкалой до 150 ампер, соответственно при таком токе амперметр используется с внешним шунтирующим сопротивлением.

Если убрать шунтирующий резистор, то амперметр станет миллиамперметром с максимальным током отклонения стрелки 30 мА (далее будет пояснение, откуда это значение взялось). Таким образом, используя разные шунтирующие сопротивления можно сделать амперметр практически с любым диапазоном измерения.

Рассмотрим подробнее имеющийся измерительный прибор. Из его маркировок можно узнать следующее. Маркировка в верхнем правом углу (цифра 1 на изображении). Модель измерительной головки М367. Сделан на краснодарском заводе измерительных приборов (это можно определить по ромбику с буковками ЗИП). Год выпуска 1973. Серийный номер 165266.

Маркировка в нижнем левом углу (цифра 2 на изображении). Слева на право. Прибор предназначен для измерения постоянного тока. Магнитоэлектрический прибор с подвижной рамкой. Напряжение между корпусом и мангнитоэлектрической системой не должно превышать 2 КВ. Рабочее положение шкалы прибора вертикальное. Класс точности прибора в процентах 1,5. ГОСТ8711-60. Измерительная головка рассчитана на измерения силы тока до 150 ампер с использованием внешнего шунтирующего сопротивления рассчитанного на падение на нём напряжения номиналом в 75 милливольт.

Итак, это максимум что удалось узнать из маркировки амперметра. Теперь перейдём к расчетам. Сопротивление шунта определяется по формуле:

где :
Rш – сопротивление шунтирующего резистора;

Rприб – внутреннее сопротивление амперметра;
Iприб – максимально измеримый ток амперметром без шунта;
Iраб – максимально измеримый ток с шунтом (требуемое значение)

Если все данные для расчёта имеются, то можно приступать к самому расчёту. Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором ниже:

В нашем случае из формулы видно, что данных не достаточно. Нам известен только максимальный измеряемый ток с шунтом. То есть, то, что мы хотим видеть в случае максимального отклонения стрелки амперметра.

Из маркировки прибора удалось узнать падение напряжения на шунтирующем сопротивлении. И это уже что-то. Из этого параметра ясно, что при подаче на прибор напряжения номиналом 0,075 вольт (75мВ) стрелка отклониться до крайнего значения на шкале 150 ампер. Таким образом, получается, что максимальное отклонение стрелки прибора достигается подачей напряжения 75 мВ. Вроде как данных для расчета по-прежнему не хватает. Необходимо узнать сопротивление прибора и ток, при котором стрелка откланяется до максимального значения без шунтирующего резистора. Далее предлагаю несколько способов для определения нужных параметров и решения задачи.

Способ первый. При помощи блока питания выясняем максимальное отклонение стрелки по току и напряжению без шунта. В нашем случае напряжение уже известно. Его замерять не будем. Измеряем ток и отклонение стрелки. Так как блока питания под рукой не оказалось, то пришлось воспользоваться очень разряженой батарейкой типа АА. Ток, который батарейка могла ещё отдать, составил 12 мА (по показаниям мультиметра). При этом токе стрелка прибора отклонилась до значения на циферблате 60А. Далее определяем цену деления и рассчитываем полное (максимальное) отклонение стрелки. Поскольку шкала циферблата амперметра размечена равномерно, то не составит труда узнать (рассчитать) ток максимального отклонения стрелки.

Цена деления прибора рассчитывается по формуле:

где:
х1 – меньшее значение,
х2 – большее значение,
n – количество промежутков (отрезков) между значениями

Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором ниже:

Расчёт показал, что цена деления прибора штатной шкалы составляет 5 ампер. При токе 12 мА стрелка отклонялась до показания 60А. Таким образом, цена одного деления без шунта составляет 1 мА. Всего делений 30, соответственно максимальное отклонение стрелки до значения 150А без шунта составляет 30 мА.

Далее при помощи закона Ома находим сопротивление прибора. 0,075/0,03=2,5 Ом

Расчёт:
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(10-0,03)=0,00752 Ом для шкалы 10А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(5-0,03)=0,01509 Ом для шкалы 5А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(3-0,03)=0,02525 Ом для шкалы 3А мах

Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором расчёта сопротивления шунтирующего сопротивления выше.

Второй вариант. При помощи прецизионного мультиметра замеряем сопротивление амперметра и далее при помощи закона Ома (зная напряжение максимального отклонения стрелки) находим ток максимального отклонения стрелки. Измерения выполнялись прецизионными мультиметрами Mastech MS8218 и Uni-t UT71E. При измерении сопротивления амперметра значение составило 2,50-2,52 Ом прибором UT71E и 2,52-2,53 прибором MS8218.

Формула для расчёта тока отклонения стрелки до максимального значения:

Для упрощения вычислений максимального тока отклонения стрелки амперметра можно воспользоваться калькулятором ниже:

Далее, как и в первом варианте выполняем расчёт сопротивления шунтирующего резистора (калькулятор выше). Для расчёта было принято среднее показание измеренного сопротивления амперметра двумя мультиметрами Rприб = 2,52Ом

Расчёт:
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(10-0,02976)=0,00752 Ом для шкалы 10А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(5-0,02976)=0,01508 Ом для шкалы 5А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(3-0,02976)=0,02524 Ом для шкалы 3А мах

Если сравнить расчёты двух методик между собой, то получились совпадение данных до четвёртого знака после запятой, а в некоторых случаях даже до пяти знаков.

О тонкостях изготовления шунтирующего сопротивления расскажу в следующей статье.

1. Необходимо измерить ток потребителя в пределах 20 – 25 А. Имеется микроамперметр с пределом измерения 200мкА, внутренним сопротивлением 300 Ом и максимальным числом делений 100. Определить сопротивление шунта для расширения предела измерения до 30 А и определить относительную погрешность измерения на отметке 85 делений, если класс точности прибора 1,0.

Решение:

2. Предел измерения Iпр амперметра с внутренним сопротивлением RА должен быть расширен до значения 8 Iпр. Найти значение RШ.

Решение:

3. Предел измерения микроамперметра на 150 мкА должен быть расширен до 15 А. Определить сопротивление шунта, если внутреннее его сопротивление RА = 400 А.

Решение:

4. Амперметр с внутренним сопротивлением RА = 0,015 Ом и пределом измерения 20 А имеет шунт сопротивлением 0,005 Ом. Определить предел измерения амперметра с шунтом, а также ток в цепи, если его показание равно 12 А.

Решение:

5. Милливольтметр с пределом измерения 75 мВ и внутренним сопротивлением RВ = 25 Ом имеет 150 делений шкалы. Определить сопротивление шунта, чтобы прибором можно было измерять предельное значение тока 30 А. Определить цену деления прибора в обоих случаях.

Решение:

6. Микроамперметр с пределом измерения 1000 мкА и внутренним сопротивлением RА =300 Ом необходимо использовать в качестве вольтметра на предел 30 В. Определить добавочное сопротивление.

Решение:

7. Милливольтметр с пределом измерения 750 мВ необходимо переделать в многопредельный вольтметр с пределами 7,5; 15; 75; 150В. Добавочное сопротивление на пределе 7,5 В составляет 1350 Ом. Определить добавочное сопротивление на каждом из пределов, сопротивление и ток полного отклонения прибора.

Решение:

8. У вольтметра электродинамической системы с пределом измерения U = 300 В и внутренним сопротивлением Rв = 30 кОм необходимо расширить предел до 1500 В. Определить добавочное сопротивление вольтметра и максимальную потребляемую мощность на основном и расширенном пределах.

Решение:

9. Предел измерения вольтметра электромагнитной системы составляет 7,5 В при внутреннем сопротивлении Rв = 200 Ом. Определить добавочное сопротивление, которое необходимо включить для расширения предела измерения до 600 В.

Решение:

10. Амперметром с внутренним сопротивлением RA = 1 Ом следует измерить ток в 10, 100 и 1000 раз больше его номинального значения. Найти соотношение между сопротивлениями амперметра и шунтов, подобранных для выполнения указанных измерений.

Решение:

11. Амперметр, имеющий внутреннее сопротивление 0,2 Ом и предел измерения 10 А, необходимо использовать для измерения тока до 500 А. Определить сопротивление шунта прибора и падение напряжения на амперметре и шунте.

Решение:

12. Номинальный ток амперметра Iн = 1 А, сопротивление шунта Rш = 0,5 Ом Определить сопротивление амперметра, если номинальное значение тока в нем было при общем токе цепи 5 А.

Решение:

13. Номинальный ток амперметра 1 А, его внутреннее сопротивление 0,08 Ом. Какой ток проходит в электрической цепи, если амперметр с шунтом сопротивлением 0,03 Ом показывает ток 0,9 А?

Решение:

14. Необходимо измерить напряжение в пределах 30-40 В. Какой из вольтметров позволяет произвести измерение с большей точностью:

1 ) с верхним пределом 50 В и классом точности 2,5;

2) с верхним пределом 100 В и классом точности 1,5;

3) с верхним пределом 300 В и классом точности 0,5; 4) с верхним пределом 150 В и классом точности 1.

Решение:

15. Вольтметром с внутренним сопротивлением Rv требуется измерить напряжение в 10, 100 и 1000 раз больше его номинального значения. Найти соотношение между внутренним сопротивлением вольтметра и сопротивлениями добавочных резисторов, подобранных для выполнения указанных условий.

Решение:

16. Номинальное напряжение вольтметра 10 В, внутреннее его сопротивление 5 кОм. Какое допустимое напряжение может быть в измеряемой цепи, если к вольтметру подключен добавочный резистор, сопротивление которого 150 кОм?

Решение:

17. Вольтметр рассчитан для измерения напряжения до 15 В. Определить сопротивление добавочного резистора, который необходимо подключить к вольтметру с Rv = 50 кОм, чтобы с его помощью измерять напряжение 220 В. Каковы при этом потери мощности в обмотке вольтметра и добавочном резисторе?

Решение:

Рис. 3.1

18. Номинальное напряжение вольтметра 30 В, его внутреннее сопротивление 10 кОм. Каково напряжение в измеряемой цепи, если показание вольтметра 10 В соответствует сопротивлению добавочного резистора 50 кОм?

Решение:

19. Для измерения ЭДС генератора к его зажимам присоединен вольтметр (рис, 3.1), сопротивление которого Rv = 10000 Ом. Сопротивление якоря генератора Rа = 0,2 Ом. Определить, на сколько процентов делаем ошибку, считая показание вольтметра, равным ЭДС генератора.

Решение:

20. Амперметр, сопротивление которого RА = 0,3 Ом, имеет шкалу в 150 делений и постоянная прибора СА = 0,001 А/дел. Определить сопротивление шунта RШ, при помощи которого можно было измерять ток до 300 А.

Решение:

21. Амперметр, сопротивление которого RА = 0,3 Ом, имеет шкалу в 150 делений и постоянная прибора СА = 0,001 А/дел. Определить; какое сопротивление RД необходимо последовательно включить с амперметром, чтобы этим прибором можно было измерять напряжение до 150В.

Решение:

22. Какой ток можно измерять амперметром (сопротивление RА = 0,3 Ом, шкала имеет 150 делений и постоянная прибора СА =0,001 А/дел), если имеется шунт с сопротивлением Ом?

Решение:

23. Необходимо подобрать к амперметру с сопротивлением RА шунты, расширяющие пределы измерения в 10 и 100 раз. Каковы будут соотношения между сопротивлением амперметра и шунта?

Решение:

24. Вольтметр с ценой деления 1В/дел, шкала которого содержит 150 делений, имеет сопротивление RВ = 10 000 Ом. Какое добавочное сопротивление RД необходимо включить последовательно с вольтметром, чтобы им можно было измерять напряжение до 600 В?

Решение:

25. Через амперметр, включенный в цепь через трансформатор тока ТЛ-35К, рассчитанный на ток 600/5 А, проходит ток I2 = 4,25 А, Определить ток в первичной цепи.

Решение:

26. Амперметр, рассчитанный на 5А, со шкалой 0 — 500 делений включен в цепь через трансформатор тока 400/5 А. Какой ток проходит в первичной и вторичной обмотках трансформатора, если амперметр показывает 350 делений?

Решение:

27. Ваттметр, имеющий пределы измерения U = 150 В, I = 5 А и число делений шкалы 150, включены через измерительный трансформатор, напряжения 6000/100 В и трансформатор тока 500/5 А. Определить мощность первичной цепи, если показания ваттметра — 124 деления.

Решение:

28. Через трансформатор тока 500/5А и трансформатор напряжения 6000/100В в сеть переменного тока включены амперметр, вольтметр и ваттметр. Определить ток, напряжение, активную мощность и коэффициент мощности цепи, если амперметр показал I = 4 А, вольтметр — U = 100 В, а ваттметр — 350 Вт.

Решение:

29. Обмотки ваттметра, рассчитанные на номинальную мощность Рном = 500 Вт, присоединены к сети переменного тока через измерительный трансформатор напряжения НОМ-6 (3000/100 В) и трансформатор тока ТПЛ-10 (400/5 А). Определять мощность первичной цепи, если мощность в цепи ваттметра Р = 380 Вт.

Решение:

30. К трансформатору напряжения НОМ-10 (номинальное напряжение первичной обмотки 10 000 В) подключили вольтметр, рассчитанный на 150 В. Определить напряжение на вольтметре, если напряжение в первичной цепи понизилось до 9950 В.

Решение:

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 9825 – | 7406 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Какое сопротивление должны иметь амперметр и вольтметр — MOREREMONTA

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.

Внутреннее сопротивление вольтметра

Вольтметр обладает внутренним сопротивлением. Чем больше величина внутреннего сопротивления, тем более точно прибор показывает измеряемую величину. В идеальном вольтметре эта величина должна равняться бесконечности.

Внутреннее сопротивление можно измерить с помощью чувствительного амперметра, источника питания и вольтметра. Подключив приборы к источнику питания, по показаниям приборов, используя закон Ома можно вычислить искомое значение сопротивления.

Также можно взять аккумуляторную батарею(RБ), сопротивление(R) и вольтметр. Измерить напряжение на вольтметре с включенным последовательно в цепь сопротивлением, записать показания U1. Измерить напряжение на вольтметре с закороченным сопротивлением, и также записать показания U2. Затем по формуле отыскать значение сопротивления. RВ=R/(U2/U1-1)-RБ. Чем выше величина R, тем точнее будут измерения.

Добавочное сопротивление вольтметра

Добавочное сопротивление используют для расширения величины измеряемого напряжения вольтметра. Оно подключается последовательно к прибору

Величина рассчитывается по формуле Rдоб=RВ(n-1)

Где Rдоб — добавочное сопротивление вольтметра, RВ – внутреннее сопротивление вольтметра, n – отношение величины желаемого измеряемого напряжения к реально измеряемому напряжению.

Добавочное сопротивление состоит из проволоки, намотанной на каркас и располагают внутри прибора или вне прибора. Для измерения больших напряжений вольтметр включают через измерительный трансформатор напряжения.

Вольтметр (вольт + гр. μετρεω измеряю) — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определениянапряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

Идеальный вольтметр должен обладать бесконечным внутренним сопротивлением. В реальном вольтметре, чем выше внутреннее сопротивление, тем меньше влияния прибор будет оказывать на измеряемый объект и, следовательно, тем выше будет точность и разнообразнее области применения.

Содержание

· 1 Классификация и принцип действия

o 1.1 Классификация

o 1.2 Аналоговые электромеханические вольтметры

o 1.3 Аналоговые электронные вольтметры общего назначения

o 1.4 Цифровые электронные вольтметры общего назначения

o 1.5 Диодно-компенсационные вольтметры переменного тока

o 1.6 Импульсные вольтметры

o 1.7 Фазочувствительные вольтметры

o 1.8 Селективные вольтметры

· 2 Наименования и обозначения

o 2.1 Видовые наименования

o 2.2 Обозначения

· 3 Основные нормируемые характеристики

o 5.1 Другие средства измерения напряжений и ЭДС

o 5.2 Прочие ссылки

· 6 Литература и документация

o 6. 1 Литература

o 6.2 Нормативно-техническая документация

Классификация и принцип действия[править | править вики-текст]

Классификация[править | править вики-текст]

· По принципу действия вольтметры разделяются на:

· электромеханические — магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические, выпрямительные, термоэлектрические;

· электронные — аналоговые и цифровые

· По конструкции и способу применения:

Аналоговые электромеханические вольтметры[править | править вики-текст]

· Магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические и электростатические вольтметры представляют собойизмерительные механизмы соответствующих типов с показывающими устройствами. Для увеличения предела измерений используются добавочные сопротивления. Технические характеристики аналогового вольтметра во многом определяются чувствительностью магнитоэлектрического измерительного прибора. Чем меньше его ток полного отклонения, тем более высокоомные добавочные резисторы можно применить. А значит, входное сопротивление вольтметра будет более высоким. Тем не менее, даже при использовании микроамперметра с током полного отклонения 50 мкА (типичные значения 50..200 мкА), входное сопротивление вольтметра составляет всего 20 кОм/В (20 кОм на пределе измерения 1 В, 200 кОм на пределе 10 В). Это приводит к большим погрешностям измерения в высокоомных цепях (результаты получаются заниженными), например при измерении напряжений на выводах транзисторов и микросхем, и маломощных источников высокого напряжения.

· ПРИМЕРЫ: М4265, М42305, Э4204, Э4205, Д151, Д5055, С502, С700М

· Выпрямительный вольтметр представляет собой сочетание измерительного прибора, чувствительного к постоянному току (обычно магнитоэлектрического), и выпрямительного устройства.

· ПРИМЕРЫ: Ц215, Ц1611, Ц4204, Ц4281

· Термоэлектрический вольтметр — прибор, использующий ЭДС одной или более термопар, нагреваемых током входного сигнала.

· ПРИМЕРЫ: Т16, Т218

Аналоговые электронные вольтметры общего назначения[править | править вики-текст]

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Аналоговые электронные вольтметры содержат, помимо магнитоэлектрического измерительного прибора и добавочных сопротивлений, измерительный усилитель(постоянного или переменного тока), который позволяет иметь более низкие пределы измерения (до десятков — единиц милливольт и ниже), существенно повысить входное сопротивление прибора, получить линейную шкалу на малых пределах измерения переменного напряжения.

Цифровые электронные вольтметры общего назначения[править | править вики-текст]

Дополнительные сведения: [[Цифровой мультиметр]]

Принцип работы вольтметров дискретного действия состоит в преобразова­нии измеряемого постоянного или медленно меняющегося напряжения в электрический код с помощью аналого-цифрового преобразователя, который отображается на табло в цифровой форме.

Диодно-компенсационные вольтметры переменного тока[править | править вики-текст]

Принцип действия диодно-компенсационных вольтметров состоит в сравнении с помощью вакуумного диода пикового значения измеряемого напряжения с эталонным напряжением постоянного тока с внутреннего регулируемого источника вольтметра. Преимущество такого метода состоит в очень широком рабочем диапазоне частот (от единиц герц до сотен мегагерц), с весьма хорошей точностью измерения, недостатком является высокая критичность к отклонению формы сигнала от синусоиды.

· ПРИМЕРЫ: В3-49, В3-63 (используется пробник 20 мм)

В настоящее время разработаны новые типы вольтметров, такие как В7-83 (пробник 20 мм) и ВК3-78 (пробник 12 мм), с характеристиками аналогичными диодно-компенсационным. Последние в скором времени могут быть допущены к примирению в качестве рабочих эталонов. Из иностранных аналогов можно выделить вольтметры серии URV фирмы Rohde&Schwarz с пробниками диаметром 9 мм.

Импульсные вольтметры[править | править вики-текст]

1. Импульсные вольтметры предназначены для измерения амплитуд периодических импульсных сигналов с большой скважностью и амплитуд одиночных импульсов.

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Фазочувствительные вольтметры[править | править вики-текст]

Фазочувствительные вольтметры (векторметры) служат для измерения квадратурных составляющих комплексных напряжений первой гармоники. Их снабжают двумя индикаторами для отсчета действительной и мнимой составляющих комплексного напряжения. Таким образом, фазочувствительный вольтметр дает возможность определить комплексное напряжение, а также его составляющие, принимая за нуль начальную фазу некоторого опорного напряжения. Фазочувствительные вольтметры очень удобны для исследования амплитудно-фазовых характеристик четырехполюсников, например усилителей.

Селективные вольтметры[править | править вики-текст]

Селективный вольтметр способен выделять отдельные гармонические составляющие сигнала сложной формы и определять среднеквадратичное значение их напряжения. По устройству и принципу действия этот вольтметр аналогичен супергетеродинному радиоприёмнику без системы АРУ, в качестве низкочастотных цепей которого используется электронный вольтметр постоянного тока. В комплекте с измерительными антеннами селективный вольтметр можно применять какизмерительный приёмник.

· ПРИМЕРЫ: В6-4, В6-6, В6-9, В6-10, SMV 8. 5, SMV 11, UNIPAN 233 (237), Селективный нановольтметр «СМАРТ»

Наименования и обозначения[править | править вики-текст]

Видовые наименования[править | править вики-текст]

· Нановольтметр — вольтметр с возможностью измерения очень малых напряжений (менее 1мкВ)

· Микровольтметр — вольтметр с возможностью измерения очень малых напряжений (менее 1мВ)

· Милливольтметр — вольтметр для измерения малых напряжений (единицы — сотни милливольт)

· Киловольтметр — вольтметр для измерения больших напряжений (более 1 кВ)

· Векторметр — фазочувствительный вольтметр

Обозначения[править | править вики-текст]

· Электроизмерительные вольтметры обозначаются в зависимости от их принципа действия

· Дxx — электродинамические вольтметры

· Мxx — магнитоэлектрические вольтметры

· Сxx — электростатические вольтметры

· Тxx — термоэлектрические вольтметры

· Фxx, Щxx — электронные вольтметры

· Цxx — вольтметры выпрямительного типа

· Эxx — электромагнитные вольтметры

· Радиоизмерительные вольтметры обозначаются в зависимости от их функционального назначения по ГОСТ 15094

· В2-xx — вольтметры постоянного тока

· В3-xx — вольтметры переменного тока

· В4-xx — вольтметры импульсного тока

· В5-xx — вольтметры фазочувствительные

· В6-xx — вольтметры селективные

· В7-xx — вольтметры универсальные

Основные нормируемые характеристики[править | править вики-текст]

· Диапазон измерения напряжений

· Допустимая погрешность или класс точности

· Диапазон рабочих частот

История[править | править вики-текст]

Первым в мире вольтметром был «указатель электрической силы» русского физика Г. В. Рихмана (1745). Принцип действия «указателя» используется в современном электростатическом вольтметре.

Внутреннее сопротивление — амперметр

Внутреннее сопротивление амперметра 1 мОм ( миллиОм), устанавливаемое по умолчанию, в большинстве случаев оказывает пренебрежимо малое влияние на работу схемы. Можно снизить это сопротивление, однако использование амперметра с очень низким сопротивлением в схемах с высоким выходным импедансом ( относительно выводов амперметра) может привести к математической ошибке во время моделирования работы схемы. [1]

Внутренние сопротивления амперметров составляют десятые сотые доли ома, миллиамперметров — единицы ом, вольтметров — сотни и тысячи ом, милливольтметров — десятки ом. [2]

Определить внутреннее сопротивление амперметра для задачи 7 — 32, если известно сопротивление резистора / ч10 Ом. [3]

Оценим внутренние сопротивления амперметра RA , вольтметра Ну и сопротивление jR исследуемой проволоки. [4]

В этом случае внутреннее сопротивление амперметра для разных пределов измерения приблизительно обратно пропорционально квадрату отношения пределов измерения. [5]

I б) внутреннее сопротивление амперметра f 1 йЧ U U Равно нулю. [6]

Эта поправка значительна при небольших значениях R, меньших внутреннего сопротивления амперметра или соизмеримых с ним. [8]

Падение напряжения, создаваемое током нагрузки на резисторе R14 и внутреннем сопротивлении амперметра РА1, приложено к эмиттерному переходу транзистора V22, причем полярность этого напряжения такова, что при его увеличении транзистор открывается. Последний, в свою очередь, еще более открывает V22 — процесс протекает лавинообразно. При этом регулирующий элемент ( V23V24) закрывается, и выходное напряжение блока становится близким к нулю. Одновременно включается сигнальная лампа Н2 Перегрузка. [9]

По схеме б) аналогично получим: & RX Ra, где Ra — внутреннее сопротивление амперметра . [10]

Если г УГА ГУ -, то ключ Кг ставится в положение 2, здесь ГА — внутреннее сопротивление амперметра ; г у — внутреннее сопротивление милливольтметра. [11]

Включенный в цепь прибор оказывает на ее режим определенное влияние, для уменьшения которого необходимо строго выполнять следующие условия: внутреннее сопротивление амперметра RA должно быть много меньше сопротивления нагрузки RH; внутреннее сопротивление вольтметра должно быть много больше сопротивления нагрузки. Невыполнение этих условий приводит к систематической методической погрешности, которая приблизительно совпадает со значениями отношений RA / R и RjRv Условие Rv J Ra особенно трудно выполнить при измерении напряжения на участках ( нагрузках) с большим сопротивлением в так называемых слаботочных цепях. Для этой цели применяют электронные вольтметры с входным сопротивлением до сотен мегаом. [12]

Появление этих погрешностей связано с тем, что при расчете по схеме а) из показаний вольтметра не вычитается падение напряжения на внутреннем сопротивлении амперметра , а при расчете по схеме б) из показаний амперметра не вычитается сила тока, ответвляющегося в вольтметр. [13]

Во втором случае, если внутреннее сопротивление амперметра имеет величину более 2 % измеренного сопротивления, то погрешность будет завышенной. [15]

Расчет сопротивления шунта амперметра

Часто при электротехнических измерениях необходимо узнать величину тока протекающего в цепи. Для этого используется амперметр. Как и другие измерительные приборы, амперметр имеет свой максимальный предел измерения, в тех случаях, когда его недостаточно, применяют шунтирование амперметра.

Шунт – это сопротивление, которое подключается параллельно к зажимам амперметра, с целью увеличения диапазона измерений. Добавление шунта параллельно амперметру вызывает разделение тока I, который протекает через данную цепь, на две составляющие – Iа и Iш.

По закону Кирхгофа известно, что сумма токов сходящихся в узле равна нулю, а значит, ток I представляет собой сумму токов Iа и Iш. Чем меньше сопротивление шунта Rш , тем ток Iш больше, а значит ток Iа, который протекает через амперметр – меньше. Зная, как соотносятся сопротивление амперметра Ra и шунта Rш, можно узнать величину измеряемого тока I или напротив, зная ток I, можно рассчитать необходимое сопротивление шунта Rш.

Формула для расчета сопротивления шунта:

Для увеличения диапазона измерения амперметра в n раз, формула для шунта:

Пример 1

Рассчитайте сопротивление шунта, который увеличит диапазон электромагнитного амперметра до 10 А, если известно, что амперметр имеет внутреннее сопротивление 5 Ом и измеряет ток до 1 А.

Измеряемый ток в 10 А, делится на два тока Iа = 1 А, и Iш, который равен:

Отсюда измеряемый ток должен разделиться в соотношении:

Так как по закону Ома сопротивление обратно пропорционально току, то

Откуда Rш:

Ответ: 0.556 Ом

Пример 2

Определите, какое должно быть сопротивление шунта, для того, чтобы увеличить предел измерения амперметра в 5 раз, если известно, что внутреннее сопротивление амперметра 2 Ом.

Сопротивление шунта рассчитывается по следующей формуле:

Ответ: 0,5 Ом.

Пример 3

Амперметр дает полное отклонение стрелки при токе в 3 А. Необходимо измерить с помощью него ток в 150 А. Определите сопротивление шунта, если известно, что внутреннее сопротивление амперметра 1 Ом.

Для проведения измерения необходимо увеличить ток в n раз:

По уже знакомой формуле рассчитаем сопротивление шунта:

Ответ: 0. 02 Ом.

  • Просмотров: 29002
  • влияние электроизмерительных приборов на режим работы электрической цепи

     

    2.8.  Влияние электроизмерительных приборов

    на режим работы электрической цепи

     

    Как отмечалось выше, мощность, потребляемая прибором от измерительной цепи, должна быть мала, чтобы не вносить дополнительных погрешностей в измерения. Мощность, выделяющуюся на участке электрической цепи, можно найти по одной из трех формул:   P=I2R,   P=IU,   P=U2/R.

    Амперметр включается в цепь последовательно с нагрузкой, а вольтметр параллельно нагрузке. Поэтому мощность, выделяющуюся на амперметре, удобно рассчитывать по формуле P=I2R, а на вольтметре – P=U2/R. Чтобы мощность, потребляемая измерительным прибором, была наименьшей, то необходимо, как следует из этих формул, чтобы внутреннее сопротивление амперметра было как можно меньше (для идеального амперметра равно нулю), а внутреннее сопротивление вольтметра было как можно больше (в идеальном случае – бесконечно).

    Для демонстрации влияния внутреннего сопротивления электроизмерительных приборов на режим работы электрической цепи проведем серию экспериментов. 

     

     

    В первом эксперименте покажем, что внутреннее сопротивление амперметра должно быть как можно меньше, и что переход на более чувствительный предел измерения может увеличить влияние прибора на режим работы цепи. Для этого будем использовать одинаковые  лампочки (1 В, 0,068 А), амперметр комбинированного прибора АВО-63, амперметр комбинированного прибора Щ4313, вольтметр комбинированного прибора Щ4313. Соберем приборы по схеме, изображенной на рисунке 2.7 и подадим постоянное напряжение 1В от источника ИЭПП-2 или аналогичного. Ключи SA1 и SA2 первоначально замкнуты. Таким образом, на лампочки HL1, HL2 подается номинальное напряжение. Лампочка HL3 является контрольной при проведении эксперимента, на нее всегда подается номинальное напряжение питания. АВО-63 включим на пределе 500 мА, а Щ4313 на пределе 2000 мА. Размыкая ключи SA1 и SA2, наблюдаем, что накал лампочки HL1 уменьшился, а накал лампочки HL2 практически не изменился. Параллельно лампочке HL1 подключим еще 6 таких же лампочек. Лампочка HL1 и подключенные к ней параллельно 6 лампочек не горят, а контрольная лампочка HL3 продолжает нормально гореть. Замкнем ключ SA1. Все лампочки загораются. Проделав аналогичные эксперименты с лампочками в цепи с амперметром прибора Щ4313, убеждаемся, что влияние прибора Щ4313 на режим работы лампочек существенно меньше, чем влияние прибора АВО-63. Включив 2 лампочки в цепь амперметра Щ4313, переключим предел измерения прибора с 2000 мА на 200 мА. Накал лампочек в этом случае уменьшится.

     

     

    Измерим внутреннее сопротивление амперметров. Для этого подключим поочередно параллельно каждому из амперметров вольтметр Щ4313 (изменение режима работы электрической цепи приборами не фиксируется) и измерим напряжение на зажимах амперметра. Зная протекающей через амперметр ток, по закону Ома для участка цепи определим внутреннее сопротивление амперметра. Схема подключения приборов для определения внутреннего сопротивления амперметра приведена на рисунке 2.8. При определении внутреннего сопротивления прибора Щ4313 на пределе 2000 мА необходимо правильно выбрать точки подключения вольтметра, чтобы исключить сопротивление идущих к амперметру проводов.

    Внутреннее сопротивление амперметра постоянного тока для прибора Щ4313 на разных пределах измерения приведено в таблице:

     

    Предел измерения, мА

    0,2

    2

    20

    200

    2000

    Внутр. сопротивл., Ом

    1000

    100

    10

    1

    0,1

     

     

    Сопротивление амперметра постоянного тока АВО-63 на пределе измерения 500 мА равно  1,8 Ом, а на пределе измерения 50 мА – 18 Ом.

    Повторим эксперимент с лампочками на 2,5В, 0,068А. В этом случае влияние внутреннего сопротивления амперметра на накал электрической лампочки меньше по сравнению с лампочкой, рассчитанной на меньшее напряжение. Затем соединим последовательно 5 лампочек на 2,5В, 0,068А и подадим на них номинальное напряжение питания 12,5 В. В ходе эксперимента делаем вывод, что включение в цепь амперметра практически не изменяет накал лампочек. Из этих экспериментов следует, что в низковольтных цепях включение амперметра последовательно с нагрузкой оказывает существенное влияние на режим работы электрической цепи (приводит к уменьшению силы тока).

    Следующий эксперимент позволяет обосновать необходимость учета внутреннего сопротивления вольтметра при измерении напряжения на участках цепи. Для этого будем использовать делители напряжения.

    Рассмотрим три делителя напряжения на резисторах с одинаковыми коэффициентами передачи  (рис. 2.9). Будем измерять выходное напряжение указанных делителей напряжения вольтметрами приборов АВО-63 и Щ4313. Выберем пределы измерения напряжения 2В на каждом из приборов. Постоянное напряжение 3–4 В можно снимать с источника электропитания  ИЭПП-2.

     

     

    При измерениях поочередно каждым вольтметром получаем, что напряжение на резисторе R2 практически равно половине напряжения питания. На резисторе R4 вольтметр Щ4313 показывает напряжение чуть меньше половины U1, а  вольтметр АВО-63 показывает третью часть напряжения U1. На резисторе R6 вольтметр Щ4313 показывает третью часть напряжения питания, а вольтметр АВО-63 практически нуль. Если включать одновременно оба вольтметра, то их показания будут одинаковыми (в пределах класса точности каждого прибора) и примерно равными показаниям АВО-63, когда он подключался один. Из экспериментов делаем вывод, что если внутреннее сопротивление вольтметра сравнимо с сопротивлением резистора, на котором измеряется напряжение, то измерительный прибор нарушает режим работы электрической цепи.

    Определить внутреннее сопротивление вольтметра можно одним из следующих способов. На рисунке 2.10а приведена схема с использованием вольтметра и микроамперметра. Микроамперметр измеряет протекающий через вольтметр ток, а вольтметр – напряжение на себе самом. Разделив показания вольтметра на показания микроамперметра, найдем внутреннее сопротивление вольтметра.

    Внутреннее сопротивление вольтметра можно найти также, имея набор резисторов известного сопротивления. Вначале вольтметром измеряют напряжение на зажимах источника с малым внутренним сопротивлением (U1). Затем последовательно с вольтметром включают резистор известного сопротивления и снова измеряют напряжение – U2 (рис. 2.10б). Ток, протекающий через вольтметр, рассчитывают по формуле I=(U1 – U2)/Rэт. Внутреннее сопротивление вольтметра определяют по формуле RV  =U2/I. После эксперимента с делителем напряжения  можно сделать вывод о том, что прибор АВО-63 больше изменяет режим работы электрической цепи как при измерении силы тока, так и при измерении напряжения.

     

     

    Особенно велико влияние измерительных приборов на режим работы электрических цепей с нелинейными элементами. Рассмотрим измерение сопротивления полупроводникового диода в прямом направлении. Измерим сопротивление диода в прямом направлении омметром прибора АВО-63 на пределах x1 и x10. Различие показаний прибора объясняется тем, что при измерениях на пределах x1 и x10 во внешней цепи омметра протекают разные токи, что приводит к изменению режима работы диода.  Омметр прибора АВО-63 имеет последовательную схему питания. Проведем измерения омметром, имеющим параллельную схему питания. Прибор Ц4353 имеет как параллельную (для измерения малых сопротивлений), так и последовательную схемы питания омметров. При измерении на пределе kW x 0,01 сопротивление диода Д226Б  оказалось равным 140 Ом. Попытка измерить сопротивление этого же диода на пределе W дает бесконечно большое сопротивление диода (на подключение диода стрелка прибора никак не реагирует). На пределе kW x 0,1 сопротивление диода 1,1 кОм, а на пределе  kW x 1 сопротивление диода равно 8 кОм. На пределе kW x 0,01 сопротивление диода Д7В равно 50 Ом.

    Результаты измерений сопротивления диодов приведены в таблице:

     

    Пределы измерения Ц4353

    W

    kW x 0,01

    kW x 0,1

    kW x 1

    Сопротивление диода Д226Б (Ом)

    ¥

    140

    1100

    8000

    Сопротивление диода Д7В (Ом)

    150

    50

    200

     

     

    Существенные различия в результатах измерения сопротивления диода на разных пределах измерения объясняются влиянием омметра на режим работы полупроводникового диода (сопротивление диода зависит от приложенного к нему напряжения). Утверждение о том, что сопротивление диода в прямом направлении равно столько-то Ом, нельзя признать корректным. Обязательно необходимо добавлять при каком напряжении на диоде определялось сопротивление диода, либо какой измерительный прибор и на каком пределе измерения использовался.

     

    При каких условиях использование вольтметра будет более точным, чем амперметр для измерения тока?

    Давайте возьмем два примера: один с высоким током и низким сопротивлением, а другой с низким током и высоким сопротивлением. Давайте также предположим, что наш амперметр имеет сопротивление 1 Ом 1 Ω и наш вольтметр имеет сопротивление 1 М Ω 1 M Ω

    смоделировать эту схему – схема, созданная с использованием CircuitLab

    В этой схеме у нас очень низкий источник сопротивления и низкое сопротивление нагрузки. Эта ситуация не очень хороша для амперметра, так как это шунтирующее сопротивление 1 Ом 1 Ω собирается изменить общее сопротивление 11 Ом 11 Ω , что довольно много изменений. Однако вольтметр имеет такой высокий импеданс по сравнению с нагрузочным резистором, что почти не влияет на него. Кроме того, поскольку выходное сопротивление источника очень низкое, параллельное добавление нагрузки будет очень мало влиять на напряжение на V1. В этом случае, предполагая, что сопротивление нагрузки точно известно, вольтметр является лучшим выбором.

    смоделировать эту схему

    В этой схеме полное сопротивление нагрузки и источника высокое. Если мы поместим вольтметр параллельно с R1, то 1 М Ω 1 M Ω входной импеданс довольно близок к R1, и изменит его на 90,9 кОм 90,9 К Ω , Тем не менее, амперметр 1 Ом 1 Ω сопротивление вряд ли повлияет на реальное сопротивление нагрузки, так как оно намного ниже, чем 100 кОм 100 К Ω , Кроме того, поскольку импеданс V1 очень высок, добавление последовательной нагрузки к нему вряд ли повлияет на ток, который он производит. В этом случае добавление амперметра в серии является лучшим выбором.

    Как вы можете видеть, выбор прибора с высоким импедансом, когда импеданс источника низкий, и импедансом низким, когда импеданс источника высокий, являются наилучшим выбором, чтобы минимизировать ошибку, вызванную добавлением инструмента в цепь.

    Как найти показания амперметра формула

    помогите решить пожалуйста,не знаю что делать с 3 источниками ЭДС,получится что только один будет гнать напряжение(который 12в)?

    • Попроси больше объяснений
    • Следить
    • Отметить нарушение

    Grelinka 13.04.2013

    Ответ

    По закону Ома, ток в замкнутом контуре равен алгебраической сумме ЭДС, действующих в контуре, деленному на полное сопротивление цепи.

    Алгебраическая сумма ЭДС равна Е=12В-10В+2В=4В

    Полное сопротивление цепи равно R=r1+r2+r3+R1234+R56

    R1234 состоит из двух папаллельно включенных цепочек из двух последовательно включенных сопротивлений (R1,R2 и R3,R4 соответственно)

    Полное сопротивление цепи равно 4+1+4+7.2+1=17,2 Ом

    Амперметр А” показывает полный ток в цепи, и он покажет 4В/17,2Ом=”0,232558А” или примерно 0,233А

    Чтобы найти показания амперметра А1, найдем напряжение на R56. U56=I2*R56=I2*1

    Ток I1=U56/2=I2/2=0.116279А или примерно 0,116 А

    Показание вольтметра равно разности падения напряжения на сопротивлениях R2 и R4. Чтобы найти эти значения, найдем падение напряжения на всей цепочке сопротивлений R1R2R3R4. U1234=I2*R1234=I2*7,2

    Падение напряжения на R2 U2=U1234/(R1+R2)*R2=I2*7,2*12/18=I2*7,2*2/3

    Падение напряжения на R4 U4=U1234/(R3+R4)*R4=I2*7,2*8/12=I2*7,2*2/3

    Разность напряжений на R2 и R4 равна U2-U4=I2*7,2*2/3-I2*7,2*2/3=0, следовательно, показания вольтметра будут равны нулю.

    Ответ: амперметр А2 покажет ток примерно 0,233А, амперметр А1 примерно 0,116А, а вольтметр покажет 0

    Приветствую всех читателей на нашем сайте и сегодня в рамках курса “Электроника для начинающих” мы будем изучать основные способы измерения силы тока, напряжения и других параметров электрических цепей. Естественно, без внимания не останутся и основные измерительные приборы, такие как вольтметр, амперметр и др.

    Измерение тока.

    И начнем мы с измерения тока. Прибор, используемый для этих целей, называется амперметр и в цепь он включается последовательно. Рассмотрим небольшой примерчик:

    Как видите, здесь источник питания подключен напрямую к резистору. Кроме того, в цепи присутсвует амперметр, включенный последовательно с резистором. По закону Ома сила тока в данной цепи должна быть равна:

    Получили величину, равную 0.12 А, что в точности совпадает с практическим результатом, который демонстрирует амперметр в цепи 🙂

    Важным параметром этого прибора является его внутреннее сопротивление . Почему это так важно? Смотрите сами – при отсутствии амперметра ток определяется по закону Ома, как мы и рассчитывали чуть выше. Но при наличии амперметра в цепи ток изменится, поскольку изменится сопротивление, и мы получим следующее значение:

    Если бы амперметр был абсолютно идеальным, и его сопротивление равнялось нулю, то он бы не оказал никакого влияния на работу электрической цепи, параметры которой необходимо измерить, но на практике все не совсем так, и сопротивление прибора не равно 0. Конечно, сопротивление амперметра достаточно мало (поскольку производители стремятся максимально его уменьшить), поэтому во многих примерах и задачах им пренебрегают, но не стоит забывать, что оно все-таки и есть и оно ненулевое.

    При разговоре об измерении силы тока невозможно не упомянуть о способе, который позволяет расширить пределы, в которых может работать амперметр. Этот метод заключается в том, что параллельно амперметру включается шунт (резистор), имеющий определенное сопротивление:

    В этой формуле n – это коэффициент шунтирования – число, которое показывает во сколько раз будут увеличены пределы, в рамках которых амперметр может производить свои измерения. Возможно это все может показаться не совсем понятным и логичным, поэтому сейчас мы рассмотрим практический пример, который позволит во всем разобраться.

    Пусть максимальное значение, которое может измерить амперметр составляет 1А. А схема, силу тока в которой нам нужно определить имеет следующий вид:

    Отличие от предыдущей схемы заключается в том, что напряжение источника питания на этой схеме в 100 раз больше, соответственно, и ток в цепи станет больше и будет равен 12 А. Из-за ограничения на максимальное значение измеряемого тока напрямую использовать наш амперметр мы не сможем. Так вот для таких задач и нужно использовать дополнительный шунт:

    В данной задаче нам необходимо измерить ток . Мы предполагаем, что его значение превысит максимально допустимую величину для используемого амперметра, поэтому добавляем в схему еще один элемент, который будет выполнять роль шунта. Пусть мы хотим увеличить пределы измерения амперметра в 25 раз, это значит, что прибор будет показывать значение, которое в 25 раз меньше, чем величина измеряемого тока. Нам останется только умножить показания прибора на известное нам число и мы получим нужное нам значение. Для реализации нашей задумки мы должны поставить шунт параллельно амперметру, причем сопротивление его должно быть равно значению, которое мы определяем по формуле:

    В данном случае n = 25, но мы проведем все расчеты в общем виде, чтобы показать, что величины могут быть абсолютно любыми, принцип шунтирования будет работать одинаково.

    Итак, поскольку напряжения на шунте и на амперметре равны, мы можем записать первое уравнение:

    Выразим ток шунта через ток амперметра:

    Измеряемый ток равен:

    Подставим в это уравнение предыдущее выражение для тока шунта:

    Но сопротивление шунта нам также известно (). В итоге мы получаем:

    Вот мы и получили то, что и хотели. Значение, которое покажет амперметр в данной цепи будет в n раз меньше, чем сила тока, величину которой нам и нужно измерить 🙂

    С измерениями тока в цепи все понятно, давайте перейдем к следующему вопросу, а именно определению напряжения.

    Измерение напряжения.

    Прибор, предназначенный для измерения напряжения называется вольтметр, и, в отличие от амперметра, в цепь он включается параллельно участку цепи, напряжение на котором необходимо определить. И, опять же, в противоположность идеальному амперметру, имеющему нулевое сопротивление, сопротивление идеального вольтметра должно быть равно бесконечности. Давай разберемся с чем это связано:

    Если бы в цепи не было вольтметра, ток через резисторы был бы один и тот же и определялся по Закону Ома следующим образом:

    Итак, величина тока составила бы 1 А, а соответственно напряжение на резисторе 2 было бы равно 20 В. С этим все понятно, а теперь мы хотим измерить это напряжение вольтметром и включаем его параллельно с . Если бы сопротивление вольтметра было бы бесконечно большим, то через него просто не потек бы ток (), и прибор не оказал бы никакого воздействия на исходную цепь. Но поскольку имеет конечную величину и не равно бесконечности, то через вольтметр потечет ток и, в связи с этим напряжение на резисторе уже не будет таким, каким бы оно было при отсутствии измерительного прибора. Вот поэтому идеальным был бы такой вольтметр, через который не проходил бы ток.

    Как и в случае с амперметром, есть специальный метод, который позволяет увеличить пределы измерения напряжения для вольтметра. Для осуществления этого необходимо включить последовательно с прибором добавочное сопротивление, величина которого определяется по формуле:

    Это приведет к тому, что показания вольтметра будут в n раз меньше, чем значение измеряемого напряжения. По традиции давайте рассмотрим небольшой практический пример 😉

    Здесь мы добавили в цепь добавочное сопротивление . Перед нами стоит задача измерить напряжение на резисторе : . Давайте определим, что при таком включении будет на экране вольтметра:

    Подставим в эту формулу выражение для расчета сопротивления добавочного резистора:

    Таким образом: . То есть показания вольтметра будут в n раз меньше, чем величина напряжения, которое мы измеряли. Так что, используя данный метод, возможно увеличить пределы измерения вольтметра 🙂

    В завершении статьи пару слов об измерении сопротивления и мощности.

    Для решения обеих задач возможно совместное использование амперметра и вольтметра. В предыдущих статьях (про мощность и сопротивление) мы подробно останавливались на понятиях сопротивления и мощности и их связи с напряжением и сопротивлением, таким образом, зная ток и напряжение электрической цепи можно произвести расчет нужного нам параметра. Ну а кроме того есть специальные приборы, которые позволяют произвести измерения сопротивления участка цепи – омметр – и мощности – ваттметр.

    В общем-то, на этом, пожалуй, на сегодня закончим, следите за обновлениями и заходите к нам на сайт! До скорых встреч!

    Приветствую всех читателей на нашем сайте и сегодня в рамках курса “Электроника для начинающих” мы будем изучать основные способы измерения силы тока, напряжения и других параметров электрических цепей. Естественно, без внимания не останутся и основные измерительные приборы, такие как вольтметр, амперметр и др.

    Измерение тока.

    И начнем мы с измерения тока. Прибор, используемый для этих целей, называется амперметр и в цепь он включается последовательно. Рассмотрим небольшой примерчик:

    Как видите, здесь источник питания подключен напрямую к резистору. Кроме того, в цепи присутсвует амперметр, включенный последовательно с резистором. По закону Ома сила тока в данной цепи должна быть равна:

    Получили величину, равную 0.12 А, что в точности совпадает с практическим результатом, который демонстрирует амперметр в цепи 🙂

    Важным параметром этого прибора является его внутреннее сопротивление . Почему это так важно? Смотрите сами – при отсутствии амперметра ток определяется по закону Ома, как мы и рассчитывали чуть выше. Но при наличии амперметра в цепи ток изменится, поскольку изменится сопротивление, и мы получим следующее значение:

    Если бы амперметр был абсолютно идеальным, и его сопротивление равнялось нулю, то он бы не оказал никакого влияния на работу электрической цепи, параметры которой необходимо измерить, но на практике все не совсем так, и сопротивление прибора не равно 0. Конечно, сопротивление амперметра достаточно мало (поскольку производители стремятся максимально его уменьшить), поэтому во многих примерах и задачах им пренебрегают, но не стоит забывать, что оно все-таки и есть и оно ненулевое.

    При разговоре об измерении силы тока невозможно не упомянуть о способе, который позволяет расширить пределы, в которых может работать амперметр. Этот метод заключается в том, что параллельно амперметру включается шунт (резистор), имеющий определенное сопротивление:

    В этой формуле n – это коэффициент шунтирования – число, которое показывает во сколько раз будут увеличены пределы, в рамках которых амперметр может производить свои измерения. Возможно это все может показаться не совсем понятным и логичным, поэтому сейчас мы рассмотрим практический пример, который позволит во всем разобраться.

    Пусть максимальное значение, которое может измерить амперметр составляет 1А. А схема, силу тока в которой нам нужно определить имеет следующий вид:

    Отличие от предыдущей схемы заключается в том, что напряжение источника питания на этой схеме в 100 раз больше, соответственно, и ток в цепи станет больше и будет равен 12 А. Из-за ограничения на максимальное значение измеряемого тока напрямую использовать наш амперметр мы не сможем. Так вот для таких задач и нужно использовать дополнительный шунт:

    В данной задаче нам необходимо измерить ток . Мы предполагаем, что его значение превысит максимально допустимую величину для используемого амперметра, поэтому добавляем в схему еще один элемент, который будет выполнять роль шунта. Пусть мы хотим увеличить пределы измерения амперметра в 25 раз, это значит, что прибор будет показывать значение, которое в 25 раз меньше, чем величина измеряемого тока. Нам останется только умножить показания прибора на известное нам число и мы получим нужное нам значение. Для реализации нашей задумки мы должны поставить шунт параллельно амперметру, причем сопротивление его должно быть равно значению, которое мы определяем по формуле:

    В данном случае n = 25, но мы проведем все расчеты в общем виде, чтобы показать, что величины могут быть абсолютно любыми, принцип шунтирования будет работать одинаково.

    Итак, поскольку напряжения на шунте и на амперметре равны, мы можем записать первое уравнение:

    Выразим ток шунта через ток амперметра:

    Измеряемый ток равен:

    Подставим в это уравнение предыдущее выражение для тока шунта:

    Но сопротивление шунта нам также известно (). В итоге мы получаем:

    Вот мы и получили то, что и хотели. Значение, которое покажет амперметр в данной цепи будет в n раз меньше, чем сила тока, величину которой нам и нужно измерить 🙂

    С измерениями тока в цепи все понятно, давайте перейдем к следующему вопросу, а именно определению напряжения.

    Измерение напряжения.

    Прибор, предназначенный для измерения напряжения называется вольтметр, и, в отличие от амперметра, в цепь он включается параллельно участку цепи, напряжение на котором необходимо определить. И, опять же, в противоположность идеальному амперметру, имеющему нулевое сопротивление, сопротивление идеального вольтметра должно быть равно бесконечности. Давай разберемся с чем это связано:

    Если бы в цепи не было вольтметра, ток через резисторы был бы один и тот же и определялся по Закону Ома следующим образом:

    Итак, величина тока составила бы 1 А, а соответственно напряжение на резисторе 2 было бы равно 20 В. С этим все понятно, а теперь мы хотим измерить это напряжение вольтметром и включаем его параллельно с . Если бы сопротивление вольтметра было бы бесконечно большим, то через него просто не потек бы ток (), и прибор не оказал бы никакого воздействия на исходную цепь. Но поскольку имеет конечную величину и не равно бесконечности, то через вольтметр потечет ток и, в связи с этим напряжение на резисторе уже не будет таким, каким бы оно было при отсутствии измерительного прибора. Вот поэтому идеальным был бы такой вольтметр, через который не проходил бы ток.

    Как и в случае с амперметром, есть специальный метод, который позволяет увеличить пределы измерения напряжения для вольтметра. Для осуществления этого необходимо включить последовательно с прибором добавочное сопротивление, величина которого определяется по формуле:

    Это приведет к тому, что показания вольтметра будут в n раз меньше, чем значение измеряемого напряжения. По традиции давайте рассмотрим небольшой практический пример 😉

    Здесь мы добавили в цепь добавочное сопротивление . Перед нами стоит задача измерить напряжение на резисторе : . Давайте определим, что при таком включении будет на экране вольтметра:

    Подставим в эту формулу выражение для расчета сопротивления добавочного резистора:

    Таким образом: . То есть показания вольтметра будут в n раз меньше, чем величина напряжения, которое мы измеряли. Так что, используя данный метод, возможно увеличить пределы измерения вольтметра 🙂

    В завершении статьи пару слов об измерении сопротивления и мощности.

    Для решения обеих задач возможно совместное использование амперметра и вольтметра. В предыдущих статьях (про мощность и сопротивление) мы подробно останавливались на понятиях сопротивления и мощности и их связи с напряжением и сопротивлением, таким образом, зная ток и напряжение электрической цепи можно произвести расчет нужного нам параметра. Ну а кроме того есть специальные приборы, которые позволяют произвести измерения сопротивления участка цепи – омметр – и мощности – ваттметр.

    В общем-то, на этом, пожалуй, на сегодня закончим, следите за обновлениями и заходите к нам на сайт! До скорых встреч!

    Определение внутреннего сопротивления амперметра с помощью шунта

    Я думаю, что многие упускают из виду суть альтернативной процедуры (которая сама по себе не является математически точной, но является приближением – деталь, к которой я вскоре расскажу).


    Альтернативная процедура представлена ​​из-за неопределенности номиналов резисторов. Возможно, эта процедура была даже более важной «в те времена», когда 10% резисторов были обычным явлением, а 5% резисторов были дорогими. Сегодня, конечно, нетрудно найти резисторы 1% и 2%.Так что процедура может быть несколько менее важной, чем была раньше.

    Предположим, вы установили напряжение и выбрали резистор для ограничения тока в пределах диапазона амперметра. Тогда оценка сопротивления амперметра будет:

    $$ R_ \ text {METER} = \ frac {V_ \ text {SET}} {I_ \ text {MEASURED}} – R_ \ text {LIMIT} $$

    Обратите внимание, что \ $ R_ \ text {METER} \ $ обычно довольно мало по сравнению с типичными значениями \ $ R_ \ text {LIMIT} \ $. Предположим, вы установили источник питания с напряжением в \ $ 6 \: \ text {V} \ pm50 \: \ text {mV} \ $ и выбрали резистор, чтобы ограничить ток примерно до \ $ 30 \: \ text {mA} \ $.Выберем \ $ R_ \ text {LIMIT} = 220 \: \ Omega \ pm5 \ $%, чтобы мы были уверены, что ток не превысит \ $ 30 \: \ text {mA} \ $. Мы подаем питание и проводим измерение с помощью амперметра и обнаруживаем, что \ $ I_ \ text {MEASURED} = 27 \: \ text {mA} \ pm250 \: \ mu \ text {A} \ $. (Допустим, на этом амперметре есть деления \ $ \ frac12 \: \ text {mA} \ $.)

    Тогда мы найдем:

    $$ \ begin {align *} R_ \ text {METER} & = \ frac {6 \: \ text {V} \ pm50 \: \ text {mV}} {27 \: \ text {mA} \ pm250 \: \ mu \ text {A}} -220 \: \ Омега \ pm5 \% \ end {align *} $$

    Обратите внимание, что если значение резистора точно известно, мы все равно найдем \ $ – 1.65 \: \ Omega \ le R_ \ text {METER} \ le 6.17 \: \ Omega \ $. В основном бесполезный диапазон. Но если мы включим также ошибку резистора, мы обнаружим, что \ $ – 12.65 \: \ Omega \ le R_ \ text {METER} \ le 17.17 \: \ Omega \ $. Как бы плохо ни была ситуация, обратите внимание, что ошибка резистора преобладает, и теперь ситуация намного, намного хуже. Мы знаем, что отрицательные значения неверны. Но это все равно очень тревожно.


    В качестве примечания я решил, что в приведенных выше расчетах сопротивление амперметра равно \ $ 3 \: \ Omega \ $.


    А теперь давайте снова рассмотрим описанную выше ситуацию. Но на этот раз я знаю из вышесказанного, что сопротивление амперметра должно быть ниже \ $ 17 \: \ Omega \ $. (Легко догадаться, теперь, когда у нас есть первое измерение с использованием вышеуказанной логики.) Итак, теперь давайте выберем резистор, который находится посередине между \ $ 0 \: \ Omega \ $ и \ $ 17 \: \ Omega \ $, просто как разумное предположение. Здесь мы выбираем \ $ R_ \ text {PARALLEL} = 8.2 \: \ Omega \ $ и проводим еще одно измерение. Теперь мы находим значение \ $ I_ \ text {NEW} = 19.5 \: \ text {mA} \ pm 250 \: \ mu \ text {A} \ $.

    Уравнение точного решения будет:

    $$ R_ \ text {METER} = R_ \ text {PARALLEL} \ cdot \ frac {I_ \ text {MEASURED} -I_ \ text {NEW}} {I_ \ text {NEW} – \ frac {R_ \ text { ПАРАЛЛЕЛЬНО}} {R_ \ text {LIMIT}} \ cdot \ left (I_ \ text {MEASURED} -I_ \ text {NEW} \ right)} $$

    Однако вы можете заметить, что \ $ \ frac {R_ \ text {PARALLEL}} {R_ \ text {LIMIT}} \ $ маленький, а \ $ I_ \ text {MEASURED} \ приблизительно 2 \ cdot I_ \ text { NEW} \ $, если мы выбрали резистор где-то рядом с сопротивлением амперметра. Так что последний член в знаменателе можно «по большей части игнорировать.”(Любое разумное значение напряжения потребует, чтобы \ $ R_ \ text {LIMIT} \ $ был на два порядка больше, чем \ $ R_ \ text {PARALLEL} \ $.)

    Игнорирование последнего члена дает указанное вами приближение:

    $$ R_ \ text {METER} = R_ \ text {PARALLEL} \ cdot \ frac {I_ \ text {MEASURED} -I_ \ text {NEW}} {I_ \ text {NEW}} $$

    Обратите внимание, что \ $ R_ \ text {LIMIT} \ $ сейчас даже не отображается в этом приближении. Мы исключили любой термин, связанный с этим значением, убедившись, что \ $ R_ \ text {PARALLEL} \ $ по сравнению с ним мало.

    Теперь, с этой новой процедурой и с учетом всех различных ошибок, получается \ $ 2.76 \: \ Omega \ le R_ \ text {METER} \ le 3.58 \: \ Omega \ $.


    Слон здесь в том, что если вы не сделаете это второе измерение (используя значение параллельного резистора где-то рядом с приблизительным значением сопротивления амперметра), то вы застрянете со всей неопределенностью \ $ R_ \ text {LIMIT } \ $. На самом деле это может быть довольно много. Даже при наличии более точных значений. Гораздо лучше избавиться от зависимости от его стоимости.И это достигается с помощью параллельного резистора. (Обратите также внимание на то, что вы получаете начальную полосу на номинале параллельного резистора для использования, как только вы сделаете свое первое измерение без параллельного резистора, уменьшив вдвое положительную оценку наихудшего случая и используя вашу первую идею формулы.)


    Я только что взял с полки наугад амперметр. Это дешевый TP7040 от TekPower. Самый низкий диапазон амперметра – \ $ 50 \: \ mu \ text {A} \ $ full-scale, и эта же настройка (разъем) также является самым низким диапазоном вольтметра, указанным как \ $ 100 \: \ text {mV} \ $ full- шкала.Это говорит о том, что движение измерителя Д’Арсонваля (а это и есть то, что это такое, в том числе и с зеркалом), теоретически составляет сопротивление \ $ 2 \: \ text {k} \ Omega \ $. Он включает настройку для \ $ 5 \: \ text {mA} \ $ и для \ $ 50 \: \ text {mA} \ $ и для \ $ 500 \: \ text {mA} \ $ (и отдельную объединенную настройку для \ $ 10 \: \ text {A} \ $.)

    Я решил выполнить описанные выше экспериментальные процедуры с этим измерителем, установленным на \ $ 50 \: \ text {mA} \ $, используя источник питания TekPower TP3005T, установленный на \ $ 6.00 \: \ text {V} \ $. (Я НЕ проверял шину напряжения питания своим 6 1/2 разрядным мультиметром HP, откалиброванным NIST.Я просто принял показания на его панели.)

    Для первого шага я решил использовать резистор серии \ $ 150 \: \ Omega \ $. TP7040 читается как \ $ 38 \: \ text {mA} \ $. Затем я вычислил \ $ \ frac {6 \: \ text {V}} {38 \: \ text {mA}} – 150 \: \ Omega \ приблизительно 7.9 \: \ Omega \ $. Исходя из этого, я решил взять резистор \ $ 10 \: \ Omega \ $ (2%) из коробки, поместить его на амперметр и перечитать новое значение \ $ 17.5 \: \ text {mA} \ $ (Я вижу стрелку точно на полпути между двумя отметками.) Исходя из этого, я использовал упрощенную формулу, приведенную выше, и вычислил сопротивление амперметра, равное \ $ 11.7 \: \ Омега \ $. Используя полную формулу, это более полное вычисление дало сопротивление амперметра \ $ 12.7 \: \ Omega \ $.

    Затем я взял свой измеритель Tektronix DMM916, приложил его непосредственно к выводам TP7040 и измерил \ $ 12.65 \: \ Omega \ $ как сопротивление амперметра TP7040. Замыкая выводы получаю примерно десятую Ом. Таким образом, скорректированный результат должен быть, возможно, \ $ 12.5 \: \ Omega \ $. На самом деле, довольно близко. И намного ближе, чем первоначальная оценка, использующая только первое чтение для вычисления примерно \ $ 7.9 \: \ Omega \ $.

    Обратите внимание, что я НЕ использовал высокоточное оборудование для измерения сопротивления любого резистора, чтобы достичь этого результата. Также обратите внимание, что если бы я использовал расчетное напряжение полной шкалы \ $ 100 \: \ text {mV} \ $ (для минимального значения) в качестве моей оценки для параметра \ $ 50 \: \ text {mA} \ $, я бы получил ошибочно определено сопротивление амперметра \ $ \ frac {100 \: \ text {mV}} {50 \: \ text {mA}} = 2 \: \ Omega \ $. Так что предположить, что падение напряжения такое же, в данном случае было бы неправильно. Фактическое падение напряжения полной шкалы, измеренное DMM916, составляет \ $ 611 \: \ text {mV} \ $, предполагая \ $ 12.22 \: \ Омега \ $.

    Цифровая логика

    – как найти внутреннее сопротивление мультиметра, как в вольтметре, так и в амперметре?

    В режиме измерения напряжения вы можете настроить делитель напряжения с двумя известными номиналами резисторов и известным источником напряжения. Затем вы можете очень просто вычислить ожидаемое напряжение, которое вы измерили бы на одном из резисторов. Во-первых, убедитесь, что ваш вольтметр обнулен без каких-либо подключений. Во-вторых, просто приложите вольтметр к самому источнику напряжения и запишите это значение как \ $ V_ {source} \ $.(Или измените напряжение источника напряжения так, чтобы получить желаемое значение показания.) Теперь примените вольтметр к выбранному резистору и получите показание как \ $ V_ {mes} \ $.

    Предположим, что \ $ R_1 \ $ – это резистор, на котором вы не измеряете напряжение. Предположим, что \ $ R_2 \ $ – это резистор, на котором вы измеряете . Тогда эффективное сопротивление вашего вольтметра будет:

    .

    $$ R_ {V} = \ frac {R_1 R_2} {\ left (\ frac {V_ {source}} {V_ {mes}} – 1 \ right) R_2 – R_1} $$

    Это, вероятно, будет работать лучше, когда значения \ $ R_1 \ $ и \ $ R_2 \ $ равны друг другу и в пределах 5 раз больше или меньше ожидаемого импеданса вашего вольтметра.

    Аналогичный метод может быть разработан, если у вас есть источник тока и несколько резисторов, близких к ожидаемому импедансу вашего режима амперметра. Разница в том, что вы установите два резистора параллельно, а не последовательно, и, конечно, вы будете проводить текущее измерение с помощью амперметра последовательно с \ $ R_2 \ $, а не поперек него. Тогда:

    $$ R_ {I} = \ left (\ frac {I_ {source}} {I_ {mes}} – 1 \ right) R_1 – R_2 $$

    Тем не менее, вы сможете решить приведенные выше уравнения.

    Вольтметр должен иметь относительно высокий импеданс, а амперметр – довольно низкий импеданс. Так что не ждите подобных значений.


    Но ваш счетчик – это \ $ 6 \: \ frac {1} {2} \ $ разрядный мультиметр! Возможно, у вас не будет такого же точного оборудования, чтобы судить об этом. Но у вас должна быть возможность примерно проверить это. Начните с режима вольтметра и используйте пару значений резистора \ $ 2.2 \: \ textrm {M} \ Omega \ $ для начала. Используйте значение напряжения питания, которое будет проверять каждый из допустимых диапазонов напряжения.(Имеется 5 диапазонов, см. Руководство.)

    Почему внутреннее сопротивление амперметра равно нулю, а внутреннее сопротивление вольтметра высокое?

    Ноль – это идеальное сопротивление для амперметра , потому что весь измеренный ток и добавление дополнительного сопротивления повлияют на силу измеряемой силы тока. На самом деле это не может быть с нулевым сопротивлением , потому что амперметр должен иметь небольшое падение напряжения, чтобы гальванометр приводил в действие показания.

    Нажмите, чтобы увидеть полный ответ


    Аналогично, почему вольтметр должен иметь высокое сопротивление, а амперметр – низкое сопротивление?

    Амперметр имеет низкое сопротивление , потому что это прибор, который измеряет электрический ток в амперах в ветви цепи. Он должен быть включен последовательно с измеряемой ветвью, а должен иметь очень низкое сопротивление , чтобы избежать значительного изменения тока, который он должен измерять. Значит, должен иметь высокое сопротивление .

    Аналогично, каково значение внутреннего сопротивления амперметра? Практически присутствующий (2017 г.) амперметр сопротивление составляет всего 0,01–2 Ом. Насколько мне известно. Амперметр используется для измерения тока в электрической цепи, он всегда подключается последовательно с цепью, поэтому его введение не должно изменять ток, поэтому он имеет низкое сопротивление .

    Следовательно, имеет ли амперметр высокое внутреннее сопротивление?

    Так же, как вольтметры, амперметры имеют тенденцию влиять на величину тока в цепях, к которым они подключены.Однако, в отличие от идеального вольтметра, идеальный амперметр имеет внутреннее сопротивление ноль , внутреннее сопротивление , чтобы при протекании тока через него падать как можно меньше напряжения.

    Почему внутреннее сопротивление амперметра очень низкое?

    Причина, по которой сопротивление амперметра имеет низкое значение , заключается в том, что он может точно считывать ток, протекающий в цепи. Когда сопротивление амперметра составляет низкий , почти весь ток в цепи может проходить через амперметр .Это потому, что в этом случае амперметр сам будет препятствовать прохождению тока.

    [PDF] Лабораторная работа 2: Назначение лаборатории цепей постоянного тока

    Скачать лабораторную работу 2: Задание по работе с цепями постоянного тока …

    2 учебных дня

    Лаборатория 2: Лабораторное задание цепей постоянного тока 1. Кривая ВАХ для различных компонентов Источник: Curtis, 1.2.1. (HH 1.1, 1.2, 1.3)

    Пассивный элемент – это двухконтактное устройство, не содержащее источника энергии или энергии; элемент, имеющий источник питания, называется активным элементом.В первой части лаборатории вы должны измерить и построить кривую ВАХ для различных пассивных элементов схемы. Вы также должны построить график зависимости рассеиваемой мощности в каждом элементе от приложенного напряжения. Вам нужно решить, какие из элементов схемы резистивные, а какие нет. Для резистивных элементов определите сопротивление R. Для выполнения этих измерений вы подключите тестируемое устройство к источнику питания с переменным напряжением и измеряете I и V, изменяя напряжение источника питания.Составьте таблицу всех ваших точек данных и постройте их по мере продвижения. Измените полярность приложенного напряжения, изменив ориентацию элемента; это позволяет выполнять измерения от -15 до +15 вольт на питании. Измерьте ВАХ и рассеиваемую мощность следующих элементов. При проведении этих измерений запишите приложенное напряжение от источника питания, напряжение на устройстве с вольтметра и ток через устройство: • резистор 10 кОм • резистор 1 кОм • лампа № 47: следуйте инструкциям и ответьте на все вопросы из HH 1.2 • диод: внимательно следуйте инструкциям HH 1.3. Ответьте / выполните все части на странице 27. Не отвечайте на вопросы на странице 28. Постройте график зависимости рассеиваемой мощности от приложенного напряжения. Укажите уравнение, используемое для расчета мощности.

    2. Влияние приборов на ваши показания Источник: http://www2.hawaii.edu/~jrand/EE211/Labs/01_analog_measuring_equipment.doc (HH 1.1)

    Часть A – Вольтметр Идеальный вольтметр имеет бесконечное сопротивление: It это обрыв цепи. Хотя невозможно создать физический вольтметр с бесконечным сопротивлением, хорошо спроектированный вольтметр демонстрирует очень большое внутреннее входное сопротивление.В некоторых экспериментах важно учитывать конечное неидеальное внутреннее сопротивление. Чтобы определить внутреннее сопротивление вольтметра, настройте схему, показанную на рисунке 1. Вольтметр считывает напряжение на самом себе, которое включает его внутреннее сопротивление. Поскольку схема имеет только одну ветвь, ток, протекающий через резистор, также течет через вольтметр. Ток задается уравнением: I = Vsource – Vmeter (1) R Из закона Ома, если мы знаем ток (I) и напряжение измерителя (Vm), мы можем вычислить Rm.Rm =

    R * Vm Vs – Vm

    (2)

    1M

    10V + –

    Вольтметр

    Рисунок 1: Схема измерения сопротивления вольтметра. 1. Выберите резистор 1 МОм и измерьте его значение с помощью мультиметра. 2. Установите источник питания на 10 В (помните, всегда измеряйте напряжение источника питания с помощью вольтметра или осциллографа. Не полагайтесь на цифровой дисплей на передней панели источника питания.) 3. Запись напряжение, измеренное вольтметром.4. Вычислите внутреннее сопротивление вольтметра. Какое полное сопротивление у вольтметра?

    Часть B – Амперметр Идеальный амперметр имеет нулевое сопротивление, поэтому цепь, в которую он установлен, не нарушается. Идеальный амперметр – это короткое замыкание. Однако, как и в случае с вольтметром, ни один амперметр не может быть идеальным, и поэтому все амперметры имеют небольшое внутреннее сопротивление. Для определения сопротивления амперметра воспользуемся схемой, показанной на рисунке 2.

    100 Ом

    + 10V –

    Амперметр

    Рисунок 2.Цепь для измерения сопротивления амперметра. Общее сопротивление в этой цепи равно: Rtotal = R + Rmeter

    (3)

    Согласно закону Ома, ток в этой цепи можно найти с помощью уравнения: I =

    Vs Rtotal

    (4)

    Используя известные величины I, Vs и R, мы можем найти неизвестную величину Rm. В следующей процедуре чрезвычайно важно проводить точные и точные измерения. Записывайте каждое измерение настолько точно, насколько позволяет прибор.1. Выберите резистор 100 Ом. Измерьте и запишите его фактическое значение. 2. Соберите схему, показанную на рисунке 2. Установите мультиметр в режим амперметра для измерения постоянного тока. 3. С помощью осциллографа измерьте напряжение на источнике постоянного тока. 4. Измерьте значение тока с помощью амперметра. 5. Определите значение Rm из приведенных выше уравнений. Какое полное сопротивление у амперметра?

    3. Делители напряжения Источник: Eyler lab 1 (HH 1.4, 1.6)

    В общем виде теорема Тевенина говорит нам, что любая двухконтактная сеть из пассивных линейных компонентов может быть заменена одним источником напряжения последовательно с одним импеданс – невозможно определить разницу никакими внешними измерениями.Самый прямой способ найти эквивалентное напряжение Тевенина VTh – измерить напряжение холостого хода между клеммами 1 и 2, когда нагрузка не подключена. Далее вы можете измерить ток короткого замыкания Isc, подключив низкоомный амперметр непосредственно между выводами. Сопротивление, эквивалентное Тевенину, RTh находится из соотношения V RTh = Th I sc. При этом в лаборатории есть очевидные подводные камни. Вольтметры имеют конечный входной импеданс и поэтому могут изменять напряжение холостого хода.Амперметры не только показывают конечное сопротивление, но также могут вызвать проблемы, если ток короткого замыкания настолько велик, что сгорит предохранитель (или что-то взорвется). По этой причине ток короткого замыкания редко измеряется напрямую, но сегодня мы сделаем исключение, выбрав относительно безопасную схему. Обычно используется более мягкий подход.

    + 12V

    1. Постройте на макете сеть резистивного моста, показанную на рисунке выше. Эта классическая схема представляет собой нетривиальную сеть, для которой оба закона Кирхгофа должны использоваться в прямом анализе.Измерьте поведение этой цепи, подключив не менее четырех разных резисторов между клеммами 1 и 2, измеряя ток и напряжение нагрузки в каждом случае. Рекомендуются значения резистора нагрузки RL в диапазоне от 100 Ом до 10 кОм. После первых нескольких измерений вы заметите, что ток нагрузки можно рассчитать гораздо точнее, чем его можно измерить, так что вы можете прекратить его измерения. Почему это так?

    2. Измерьте напряжение холостого хода и ток короткого замыкания вашей мостовой схемы, затем постройте эквивалентную схему Тевенина, используя источник переменного тока постоянного тока.Используйте последовательную комбинацию резисторов или переменный резистор (потенциометр), чтобы приблизить требуемое значение RTh в пределах 5%. Теперь повторите измерения части 1 на этой эквивалентной схеме. Используйте законы Кирхгофа, чтобы найти прямое решение для напряжения и тока как функции сопротивления нагрузки RL. Сравните результаты с вашими измерениями из части 1. Прокомментируйте точность ваших результатов из части 2. Какой вклад в ошибку дает неточное значение, которое вы использовали для RTh? От конечного сопротивления вольтметра? От конечного сопротивления измерителя тока?

    4.Номинальная мощность резистора Источник: Практический опыт 2.2.1

    Внимание! При выполнении следующего упражнения необходимо соблюдать осторожность, чтобы не допустить ожогов. Резистор в следующем упражнении станет очень горячим и может даже загореться (ненадолго). Держите корпус резистора над макетной платой. Не касайтесь резистора пальцами. Удалите разрушенный резистор с помощью плоскогубцев или аналогичного инструмента. Убедитесь, что питание выключено, и соберите показанную схему, используя углеродно-пленочный резистор на 1/4 Вт.

    Эту схему можно использовать для демонстрации разрушающей силовой нагрузки.Учтите, что резистор быстро нагревается. Вы можете заменить резистор на 100 Ом, если у нас нет никаких 68. Для этого упражнения вы должны использовать переменный источник питания постоянного тока! Включите питание и понаблюдайте за воздействием на резистор. Обязательно отключите питание, как только резистор начнет дымиться. Запишите свои наблюдения и комментарии. Вычислите мощность, рассеиваемую резистором до того, как он сгорел. Какое минимальное сопротивление резистора можно безопасно использовать в этой схеме? (Предположим, что доступны только резисторы на 1/4 Вт.) Рассчитайте ток, который протекал через резистор (до того, как он перегорел). Обратите внимание, что даже несмотря на то, что напряжение было низким, а ток значительно ниже 1 А, повреждения все же были нанесены! Поскольку сопротивление вашего тела велико, низкое напряжение не может вызвать у вас шок, но в неправильных обстоятельствах они все равно могут вызвать проблемы. Ключ к безопасной работе с электроникой – это всегда оценивать рассеиваемую мощность в компонентах перед включением питания и следить за тем, чтобы вы не превышали номинальные значения.

    Внутреннее сопротивление батареи

    Университетская физика, Лаборатория 3: Внутреннее сопротивление батареи

    В этом эксперименте вы будете измерять внутреннее сопротивление обычной батареи (размер D, 1.5 Вольт).

    Аппарат:

    Два мультиметра, набор из нескольких лампочек, две D аккумуляторы, провода, аккумуляторный отсек с концевыми проводниками.

    Меры предосторожности:

    Убедитесь, что вы понимаете правильное подключение Амперметр к цепи. Если вы не обязательно спросите у инструктора. Подключение параллельный амперметр может вызвать перегорание предохранителя. Обратите внимание, что у амперметра очень низкое внутреннее сопротивление; поэтому если подключенный к источнику питания, это вызовет короткое замыкание.Правильный выбор подключения щупа к измеритель и правильный выбор положения ручки требуется для подготовки мультиметра для использования в качестве амперметра. Зарезервировать большой мультиметр как амперметр. Его провода должны быть подключены правильно, а шкала должна быть в мА.

    Процедура:

    Лампочка I-One:

    Используйте пример цветовой кодировки, показанный ниже (на следующей странице), чтобы установить правильно подключите схему.Если есть различных цветных измерительных щупов, адаптируйте их к порядку цветовой кодировки, указанному в пример. В показанной схеме внизу, r – внутреннее сопротивление батареи, R1 – лампочка, и R2 – общее сопротивление всех используемых измерительных проводов.

    Подключите цепь, как показано, и измерьте напряжение V ab (это напряжение замкнутой цепи аккумулятора) и ток I. Затем отсоедините один из выводов от аккумуляторного отсека и измерьте ЭДС (е) на его выводах (это напряжение холостого хода).Запишите ответы ниже, используя правильные единицы измерения.

    V ab : _________

    e: ____________

    И: _____________

    II. Две лампочки параллельно:

    Подключите другую лампочку параллельно первой и повторите измерения.

    V ab : _________

    e: ____________

    И: _____________

    Расчеты:
    Для каждого набора данных найти r из,

    и сравните результат двух наборов.

    r (с использованием данных одной лампы) ___________ r (с использованием данных двух ламп) ________

    Эти значения должны представлять внутреннее сопротивление аккумулятор.Посетите веб-страницу некоторых из производителей, чтобы узнать, предоставляют ли они какую-либо информацию о том, что внутреннее сопротивление должно быть для свежего аккумулятора.

    Вы можете попросить инструктора предоставить вам, если у него / нее есть один – со свежей батареей, чтобы повторить эксперимент.

    Цель обучения: Чтобы понять роль внутреннего сопротивления различных устройства и использование …

  • 2. Батарея изготавливается с ЭДС 40,0 В и внутренним сопротивлением…

    2. Батарея изготавливается с ЭДС 40,0 В и внутренним сопротивлением 5,0 9. Когда батарея подключена к резистору 15,0, какова разница напряжений на резисторе 15,0? a) 10 В b) 20 В c) 30 В d) 40 В e) Невозможно определить 3. Резистор и конденсатор подключены последовательно к источнику напряжения в момент времени t = 0. Напряжение на конденсаторе: a) Остается постоянным. со временем б) …

  • На рисунке вольтметр сопротивления Rv = 480 с2 и амперметр сопротивления…

    На рисунке вольтметр с сопротивлением Rv = 480 с2 и амперметр с сопротивлением RA = 2,03 12 используются для измерения сопротивления R в цепи, которая также содержит Ro = 100 1 и идеальную батарею с ЭДС ε = 12,0 В. Сопротивление. R определяется как Vli, где V – потенциал на R, а i – показание амперметра. Показание вольтметра равно V ‘, что составляет V плюс разность потенциалов на …

  • Задача 19.72 (Многоступенчатый) Изогнутый стержень Высокоомный провод длиной 43 см с прямоугольным поперечным сечением…

    Нужна помощь!! Только физическая часть 7. Задача 19.72 (Многоступенчатый) Изогнутый стержень Высокоомный провод длиной 43 см с прямоугольным сечением 7 мм на 3 мм подключается к 12-вольтовой батарее через амперметр, как показано на рисунке. Сопротивление провода 58 Ом. Сопротивление амперметра и внутреннее сопротивление батареи можно считать пренебрежимо малыми по сравнению с сопротивлением провода. Приводит к высокому сопротивлению …

  • сопротивление и разность потенциалов

    На рисунке 27-59 вольтметр с сопротивлением RV = 373 Ом и амперметр с сопротивлением RA = 1.77 Ом используются для измерения сопротивления R в цепи, которая также содержит R0 = 100 Ом и идеальную батарею с ЭДС ε = 12,0 В. Сопротивление R определяется величиной V / i, где V – потенциал через R, а i – показание амперметра. Показание вольтметра равно V ‘, которое равно V плюс разность потенциалов на амперметре. Таким образом, соотношение показаний двухметров не …

  • Когда переключатель S на рисунке разомкнут, вольтметр V батарея читает 3.09 …

    Когда переключатель S на рисунке разомкнут, вольтметр V батарея читает 3.09 В. Когда переключатель замкнут, показание вольтметра падает до 2,96 В, а амперметр А показывает 1,66 А. Предположим, что два метров идеальны, поэтому не влияют на схему. (Фигура 1) – Отсюда находим, что ЭДС E = 3,09 В Найдите внутреннее сопротивление батареи r.

  • Просмотр для печати Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления батареи

    Когда переключатель S на рисунке разомкнут, вольтметр V батареи показывает 3,05. Когда переключатель замкнут, показания вольтметра падают до 2.94, а амперметр A показывает 1,62. Предположим, что два измерителя идеальны, чтобы они не влияли на схему. Найдите внутреннее сопротивление батареи. Я не совсем уверен, какое уравнение я собираюсь использовать.

  • Когда переключатель S на рисунке разомкнут, вольтметр V батареи показывает 3,08 …

    Когда переключатель S на рисунке разомкнут, вольтметр V батарея показывает 3,08 В. Когда переключатель замкнут, Показания вольтметра упадут до 2,98 В, а амперметр А покажет 1.64 A. Предположим, что два метра идеально, чтобы они не влияли на цепь. a) Найдите ЭДС. b) Найдите внутреннее сопротивление батареи c) Найдите сопротивление цепи R.

  • *** Проблема 3 Когда переключатель S на Рисунке 1 разомкнут, вольтметр V показывает 3,08 …

    *** Проблема 3 Когда переключатель S на Рисунке 1 разомкнут, вольтметр V показывает 3,08 В. Когда переключатель замкнут, показание вольтметра падает до 2,97 В, а амперметр показывает 1,65 А. (Примечание: r – внутреннее сопротивление батарея.) fr Рисунок 1: Предположим, что два измерителя идеальны и не влияют на ток в цепи. a Какая ЭДС, V, вырабатывается аккумулятором? б) Каково литературное сопротивление r …

  • Когда переключатель S на рисунке (Рисунок 1) разомкнут, вольтметр V батареи читает …

    Когда переключатель S на рисунке (Рисунок 1) разомкнут, вольтметр V батареи показывает 3,13 В. Когда переключатель замкнут, Показания вольтметра упадут до 2,99 В, а амперметр А покажет 1.70 А . Предположим, что эти два метра идеальны, поэтому они не влияют на схема. 1) Найдите ЭДС. 2) Найдите внутреннее сопротивление аккумулятора. 3) Найдите сопротивление цепи R. www d. 3

  • Идеальный вольтметр V подключен к резистору 2,0 Ом и аккумулятор с эдс …

    Идеальный вольтметр V подключен к резистору 2,0 Ом и аккумулятор с ЭДС 5,0 В и внутреннее сопротивление 0,5 Ом, как показано на рисунке на в верно. (а) Какой ток в резисторе 2,0 Ом? (б) Что такое терминал напряжение батареи? (c) Какое значение показывает вольтметр? Объяснять ваши ответы.

  • Карточки

    MCAT: Амперметры | Предполагаемый врач

    Что такое амперметры? Кен Тао, эксперт MCAT, объясняет, что амперметр – это устройство, которое используется для измерения силы тока. Если вы хотите измерить ток, проходящий через резистор, вам необходимо подключить амперметр последовательно. Узнайте больше об этом в этом видео!


    Полная транскрипция

    В этом видео-карточке мы поговорим о амперметрах.

    Амперметр – это устройство, которое используется для измерения силы тока.Вы можете увидеть, как работают амперметры, на этом чертеже доски. Итак, у нас есть схема с батареей, резистором и амперметром. Если мы хотим измерить ток, который проходит через этот резистор, нам нужно подключить к нему последовательно амперметр, как показано на этой схеме. Причина, по которой важно подключить любителя последовательно, заключается в том, что ток одинаков для элементов схемы, которые соединены последовательно. Это означает, что любой ток, проходящий через этот резистор, также будет проходить через амперметр, и именно так наш амперметр может измерять ток, который проходит через этот резистор.

    Амперметр – это элемент схемы, поэтому он имеет внутреннее сопротивление. Важный вопрос: хотим ли мы, чтобы у амперметра было высокое или низкое внутреннее сопротивление? И вы можете ответить на этот вопрос, вспомнив, как сопротивление работает последовательно. Итак, если вы помните, сопротивление добавляется последовательно.

    Это означает, что мы хотим вычислить полное сопротивление цепи, оно будет равно сумме сопротивления резистора и внутреннего сопротивления амперметра.Так, как это работает?

    Что ж, когда у вас есть амперметр, вы хотите, чтобы он мог измерять ток, проходящий через резистор. Добавление амперметра в схему не должно влиять на схему. В противном случае вы не сможете точно измерить ток, проходящий через резистор. Это означает, что если вы посмотрите на это уравнение, вы хотите, чтобы внутреннее сопротивление амперметра имело наименьшее возможное влияние. И это произойдет, если у вас очень и очень маленькое внутреннее сопротивление.Если вы посмотрите на это уравнение, если внутреннее сопротивление амперметра очень мало, то наличие или отсутствие амперметра будет иметь минимальное влияние на общее сопротивление цепи.

    Итак, при работе с амперметром следует помнить о двух важных вещах. Итак, амперметр – это устройство, используемое для измерения тока, и вы хотите подключить его последовательно в свою схему, и вы хотите, чтобы они имели низкое внутреннее сопротивление.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.