Каким прибором измеряют силу тока как его включают в цепь: Измерение тока. Виды и приборы. Принцип измерений и особенности

Содержание

Измерение тока. Виды и приборы. Принцип измерений и особенности

Нагрузка в электрической цепи характеризуется силой тока, измерение тока в амперах. Силу тока иногда приходится измерять для проверки допустимой величины нагрузки на кабель. Для прокладки электрической линии применяются кабели разного сечения. Если кабель работает с нагрузкой выше допустимой величины, то он нагревается, а изоляция постепенно разрушается. В результате это приводит к короткому замыканию и замене кабеля.

Измерение тока рекомендуется делать в следующих случаях:

После прокладки нового кабеля необходимо измерить проходящий через него ток при всех работающих электрических устройствах.
Если к старой электропроводке подключена дополнительная нагрузка, то также следует проверить величину тока, которая не должна превышать допустимые пределы.
При нагрузке, равной верхнему допустимому пределу, проверяется соответствие тока, протекающего через электрические автоматы. Его величина не должна превышать номинальное значение рабочего тока автоматов. В противном случае автоматический выключатель обесточит сеть из-за перегрузки.
Измерение тока также необходимо для определения режимов эксплуатации электрических устройств. Измерение токовой нагрузки электродвигателей выполняется не только для проверки их работоспособности, но и для выявления превышения нагрузки выше допустимой, которая может возникнуть из-за большого механического усилия при работе устройства.
Если измерить ток в цепи работающего обогревателя, то он покажет исправность нагревательных элементов.
Работоспособность теплого пола в квартире также проверяется измерением тока.

Мощность тока

Кроме силы тока, существует понятие мощности тока. Этот параметр определяет работу тока, выполненную в единицу времени. Мощность тока равна отношению выполненной работы к промежутку времени, за которое эта работа была выполнена. Обозначают буквой «Р» и измеряют в ваттах.

Мощность рассчитывается путем перемножения напряжения сети на силу тока, потребляемого подключенными электрическими устройствами: Р = U х I. Обычно на электроприборах указывают потребляемую мощность, с помощью которой можно определить ток. Если ваш телевизор имеет мощность 140 Вт, то для определения тока делим эту величину на 220 В, в результате получаем 0,64 ампера. Это значение максимального тока, на практике ток может быть меньше при снижении яркости экрана или других изменениях настроек.

Измерение тока приборами

Для определения потребления электрической энергии с учетом эксплуатации потребителей в разных режимах, необходимы электрические измерительные приборы, способные выполнить измерение параметров тока.

Амперметр. Для измерения величины тока в цепи используют специальные приборы, называемые амперметрами. Они включаются в измеряемую цепь по последовательной схеме. Внутреннее сопротивление амперметра очень мало, поэтому он не влияет на параметры работы цепи.Шкала амперметра может быть размечена в амперах или других долях ампера: микроамперах, миллиамперах и т.д. Существует несколько видов амперметров: электронные, механические и т.д.

Мультиметр является электронным измерительным прибором, способным измерить различные параметры электрической цепи (сопротивление, напряжение, обрыв проводника, пригодность батарейки и т.д.), в том числе и силу тока. Существуют два вида мультиметров: цифровой и аналоговый. В мультиметре имеются различные настройки измерений.

Порядок измерения силы тока мультиметром:

Выяснить, какой интервал измерения вашего мультиметра. Каждый прибор рассчитан на измерение тока в некотором интервале, который должен соответствовать измеряемой электрической цепи. Наибольший допустимый ток измерения должен быть указан в инструкции.
Выбрать соответствующий режим измерений. Многие мультиметры способны работать в разных режимах, и измерять разные величины. Для замеров силы тока нужно переключиться на соответствующий режим, учитывая вид тока (постоянный или переменный).
Установить на приборе необходимый интервал измерений. Лучше установить верхний предел силы тока несколько выше предполагаемой величины. Снизить этот предел можно в любое время. Зато будет гарантия, что вы не выведете прибор из строя.
Вставить измерительные штекеры проводов в гнезда. В комплекте прибора имеются два провода со щупами и разъемами. Гнезда должны быть отмечены на приборе или изображены в паспорте.

Для начала измерения необходимо подключить мультиметр в цепь. При этом следует соблюдать правила безопасности и не касаться токоведущих частей незащищенными частями тела. Нельзя проводить измерения во влажной среде, так как влага проводит электрический ток. На руки следует надеть резиновые перчатки. Чтобы разорвать цепь для проведения измерений, следует разрезать проводник и зачистить изоляцию на обоих концах. Затем подсоединить щупы мультиметра к зачищенным концам провода и убедиться в хорошем контакте.
Включить питание цепи и зафиксировать показания прибора. В случае необходимости откорректировать верхний предел измерений.
Отключить питание цепи и отсоединить мультиметр.
Измерительные клещи. Если необходимо произвести измерение тока без разрыва электрической цепи, то измерительные клещи будут отличным вариантом для выполнения этой задачи. Этот прибор выпускают нескольких видов, и разной конструкции. Некоторые модели могут измерять и другие параметры цепи. Пользоваться измерительными токовыми клещами очень удобно.

Способы измерения тока

Для измерения силы тока в электрической цепи, необходимо один вывод амперметра или другого прибора, способного измерять силу тока, подключить к положительной клемме источника тока или блока питания, а другой вывод к проводу потребителя. После этого можно измерять силу тока.

При измерениях необходимо соблюдать аккуратность, так как при размыкании действующей электрической цепи может возникнуть электрическая дуга.

Для измерения силы тока электрических устройств, подключаемых непосредственно к розетке или кабелю бытовой сети, измерительный прибор настраивается на режим переменного тока с завышенной верхней границей. Затем измерительный прибор подключают в разрыв провода фазы.

Все работы по подключению и отключению допускается производить только в обесточенной цепи. После всех подключений можно подавать питание и измерять силу тока. При этом нельзя касаться оголенных токоведущих частей, во избежание поражения электрическим током. Такие методы измерения неудобны и создают определенную опасность.

Значительно удобнее проводить измерения токоизмерительными клещами, которые могут выполнять все функции мультиметра, в зависимости от исполнения прибора. Работать такими клещами очень просто. Необходимо настроить режим измерения постоянного или переменного тока, развести усы и охватить ими фазный провод. Затем нужно проконтролировать плотность прилегания усов между собой и измерить ток. Для правильных показаний необходимо охватывать усами только фазный провод. Если охватить сразу два провода, то измерения не получится.

Токоизмерительные клещи служат только для замеров параметров переменного тока. Если их использовать для измерения постоянного тока, то усы сожмутся с большой силой, и раздвинуть их можно будет только, отключив питание.

Каким прибором можно измерить силу тока — MOREREMONTA

Для измерения величины тока в цепях постоянного и переменного тока используют электроизмерительный прибор амперметр. Амперметр включается в цепь последовательно с источником тока.

Поскольку ток — это упорядоченное движение заряженных частиц вдоль проводника (через поперечное сечение проводника), то для измерения его величины необходимо пропустить измеряемый ток еще и через амперметр. Поэтому амперметр включается именно в разрыв исследуемой цепи, когда нужно измерить ток, а ни в коем случае не параллельно ей.

В выходной цепи современного амперметра обычно находится шунт — калиброванный резистор повышенной точности и довольно малого сопротивления (считанные доли ома), на котором электронная схема прибора измеряет падение напряжения, и по нему косвенным путем вычисляет ток (или как говорят — силу тока).

Амперметр, как отдельный измерительный прибор или как одна из функций мультиметра, имеет несколько диапазонов измерения тока. Выбор диапазона осуществляется при помощи переключателя, расположенного на лицевой панели прибора.

Обычно на мультиметре можно выбрать одно из следующих значений (максимальное значение для диапазона): 200мкА, 2мА, 20мА, 200мА, 10А и т.д. Кроме того у некоторых мультиметров есть возможность измерения постоянного, переменного, либо и постоянного и переменного тока.

Вид тока также выбирается на шкале переключателя. Для измерения тока и напряжения у мультиметров имеются два отдельных гнезда для подключения щупов: одно гнездо — для измерения напряжения, второе гнездо — для измерения тока. Третье — общий провод, который остается на своем месте независимо от того, что измеряется, ток или напряжение.

Подключите щупы к соответствующим гнездам мультиметра или амперметра. Включите прибор и переведите его в режим измерения тока, выбрав вид тока и диапазон с помощью переключателя. Если диапазон неизвестен, то стоит начать с самого большого значения из доступных на шкале переключателя, потом можно будет уменьшить. Обесточьте цепь, в которой необходимо будет измерить ток.

Присоедините щупы (соблюдая осторожность!) так, чтобы прибор оказался включен в разрыв цепи. Подайте ток в цепь. Спустя пару секунд прибор отобразит на своем дисплее действующее значение измеренного тока.

Если диапазон 10А или более, то значение измеренного тока будет отображено в амперах. Если диапазон например 200мА, 20мА или 2мА (порядок величин таков, но в принципе значения на шкале могут отличаться от этих), то на дисплее будут показания в миллиамперах. Если выбран диапазон 200мкА (или такого же порядка) — на дисплее будут показаны микроамперы.

Амперметр никогда нельзя подключать параллельно источнику тока, ибо в этом случае ток короткого замыкания пройдет через измерительный шунт внутри прибора и если ток окажется больше предельно допустимого для прибора, то прибор мгновенно сгорит.

Если источником тока является, например, розетка или другой источник с низким внутренним сопротивлением, это может закончиться трагедией с жертвами, а в самом лучшем случае — быстрым выходом прибора из строя.

Если вам необходимо измерить ток короткого замыкания пальчиковой батарейки — такое может пройти для амперметра безвредно, но правилом включения амперметра лучше не пренебрегать никогда.

Амперметр включается всегда последовательно в цепь и только в тот момент, когда эта цепь обесточена! Потребители в исправной цепи сами ограничат ток рабочей величиной.

Особенной разновидностью амперметра являются электроизмерительные токовые клещи. Они имеют очень большой диапазон измеряемых токов, и их невозможно включить неправильно. Токовые клещи просто накидываются в обхват участка цепи, ток в которой нужно измерить, и сразу показывают ток. Более распространены токовые клещи для измерения переменного тока, но существуют и модели для измерения постоянного тока (на базе датчика холла).

Измерение тока рекомендуется делать в следующих случаях:

После прокладки нового кабеля необходимо измерить проходящий через него ток при всех работающих электрических устройствах.
Если к старой электропроводке подключена дополнительная нагрузка, то также следует проверить величину тока, которая не должна превышать допустимые пределы.
При нагрузке, равной верхнему допустимому пределу, проверяется соответствие тока, протекающего через электрические автоматы. Его величина не должна превышать номинальное значение рабочего тока автоматов. В противном случае автоматический выключатель обесточит сеть из-за перегрузки.
Измерение тока также необходимо для определения режимов эксплуатации электрических устройств. Измерение токовой нагрузки электродвигателей выполняется не только для проверки их работоспособности, но и для выявления превышения нагрузки выше допустимой, которая может возникнуть из-за большого механического усилия при работе устройства.

Если измерить ток в цепи работающего обогревателя, то он покажет исправность нагревательных элементов.
Работоспособность теплого пола в квартире также проверяется измерением тока.

Мощность тока

Измерение тока приборами

Амперметр. Для измерения величины тока в цепи используют специальные приборы, называемые амперметрами. Они включаются в измеряемую цепь по последовательной схеме. Внутреннее сопротивление амперметра очень мало, поэтому он не влияет на параметры работы цепи.Шкала амперметра может быть размечена в амперах или других долях ампера: микроамперах, миллиамперах и т.д. Существует несколько видов амперметров: электронные, механические и т.д.

Мультиметр является электронным измерительным прибором, способным измерить различные параметры электрической цепи (сопротивление, напряжение, обрыв проводника, пригодность батарейки и т.д.), в том числе и силу тока. Существуют два вида мультиметров: цифровой и аналоговый. В мультиметре имеются различные настройки измерений.

Порядок измерения силы тока мультиметром:

Выяснить, какой интервал измерения вашего мультиметра. Каждый прибор рассчитан на измерение тока в некотором интервале, который должен соответствовать измеряемой электрической цепи. Наибольший допустимый ток измерения должен быть указан в инструкции.
Выбрать соответствующий режим измерений. Многие мультиметры способны работать в разных режимах, и измерять разные величины. Для замеров силы тока нужно переключиться на соответствующий режим, учитывая вид тока (постоянный или переменный).
Установить на приборе необходимый интервал измерений. Лучше установить верхний предел силы тока несколько выше предполагаемой величины. Снизить этот предел можно в любое время. Зато будет гарантия, что вы не выведете прибор из строя.

Вставить измерительные штекеры проводов в гнезда. В комплекте прибора имеются два провода со щупами и разъемами. Гнезда должны быть отмечены на приборе или изображены в паспорте.

Для начала измерения необходимо подключить мультиметр в цепь. При этом следует соблюдать правила безопасности и не касаться токоведущих частей незащищенными частями тела. Нельзя проводить измерения во влажной среде, так как влага проводит электрический ток. На руки следует надеть резиновые перчатки. Чтобы разорвать цепь для проведения измерений, следует разрезать проводник и зачистить изоляцию на обоих концах. Затем подсоединить щупы мультиметра к зачищенным концам провода и убедиться в хорошем контакте.
Включить питание цепи и зафиксировать показания прибора. В случае необходимости откорректировать верхний предел измерений.
Отключить питание цепи и отсоединить мультиметр.

Измерительные клещи. Если необходимо произвести измерение тока без разрыва электрической цепи, то измерительные клещи будут отличным вариантом для выполнения этой задачи. Этот прибор выпускают нескольких видов, и разной конструкции. Некоторые модели могут измерять и другие параметры цепи. Пользоваться измерительными токовыми клещами очень удобно.

Способы измерения тока

Для измерения силы тока в электрической цепи, необходимо один вывод амперметра или другого прибора, способного измерять силу тока, подключить к положительной клемме источника тока или блока питания, а другой вывод к проводу потребителя. После этого можно измерять силу тока.

Для проведения расчетов и подбора необходимых элементов электрической цепи часто требуется измерить силу тока в ней. Сделать это можно с помощью расчетов, но наиболее простой способ — это использование специальных приборов.

Чем можно измерить силу тока

Чтобы определить мощность потребления и силу тока, требуется электрический измерительный прибор, который может измерять эти параметры с учетом особенностей переменного и постоянного тока. Типов таких устройств существует всего два:

Амперметр — специальное устройство для измерения исключительно силы тока в цепи. Амперметр включается в тестируемую цепь последовательно с потребителями электрического тока. На шкале прибора, помимо основных значений, в амперах используются также миллиамперы. На ампераж нужно обращать особое внимание. Существуют электронные и механические варианты устройства.

Мультиметр — это электронное измерительное устройство, которое помогает мерить различные параметры цепи (сопротивление, напряжение, разомкнутая цепь, пригодность для аккумулятора, включая и силу тока).

Что такое мультиметр?

Мультиметр — это универсальное комбинированное измерительное устройство, которое объединяет функции нескольких измерительных устройств, то есть измеряет практически все показатели цепи. Самый маленький набор функций мультиметра — это измеритель напряжения, силы заряда и сопротивления. Однако современные производители не останавливаются на достигнутом, а вместо этого добавляют ряд функций, таких как емкостное измерение конденсаторов, частоты тока, проверку диодов (измерение падения напряжения на pn-переходе), звуковых датчиков, измерений температуры и измерения определенных параметров транзистора, встроенный генератор низких частот и многое другое.

Мультиметр может быть:

Аналоговый. В этом типе приборов присутствует индикатор, который имеет несколько шкал (по одной на каждый вид измерения). Аналоговые тестеры имеют ряд недостатков, в первую очередь — это большие ошибки и погрешности в измерении. В конструкцию многих моделей включен специальный подстраиваемый резистор, который при правильной настройке несколько улучшает работу прибора, повышая точность выдаваемых результатов. Но все же сейчас большее распространение получили цифровые модели.
Цифровой. Единственная внешняя разница между цифровым устройством и аналоговым устройством — это экран, который численно представляет измеренные параметры. Старые модели оснащены дисплеем из светодиодов, более новые варианты оснащены жидкокристаллическим экраном. Недостатком этих устройств является то, что они имеют высокую стоимость: их цена в несколько раз превышает стоимость аналогового тестера.

Требования для измерения силы тока

Чтобы померить силу заряда в розетке, нужно обязательно следить за выполнением некоторых требований:

Важным условием для измерения силы тока является включение резисторов или обычных ламп в цепь ограничения сопротивления. Этот элемент защитит прибор от нагрева и возгорания из-за слишком большой нагрузки.
Если текущая сила в цепи не отображается на индикаторе, выбранное предельное значение является неправильным и должно быть уменьшено на одну позицию. (Так надо продолжать до тех пор, пока на экране не появится истинное значение). Требуется быстрое измерение — время контакта с кабелем составляет менее одной или двух секунд. Это особенно актуально для аккумуляторов с низким энергопотреблением.

Важно! Предел выбирается с учетом наибольших возможных отклонений полученных измерений от ожидаемого результата.

Приборы для измерения силы тока должны также соответствовать утвержденным стандартам ГОСТа:

показывающие устройства должны иметь точность в пределах от 1 до 2,5,
приборы на подстанциях допускаются 4 класса точности,

Класс по точности приборов, установленных на трансформаторах указаны в таблице:

Класс прибора	Класс измерительных трансформаторов	Класс шунта и добавочного сопротивления
4,0	3,0	—
2,5	1,0 (3,0)	0,5
1,5	0,5 (1,0)	0,5
1,0	0,5	0,5
0,5	0,2	0,2

Как проверить силу тока

Измерение силы постоянного и переменного тока не имеет кардинальных отличий, но все же данные операции имеют свои тонкости.

Постоянный ток

Измерение постоянного тока выполняется в несколько несложных этапов:

На мультиметре требуется изменить положение красного щупа. Если неизвестно даже приблизительное значение силы в цепи, то из соображений безопасности и сохранности прибора придется выбрать наибольшее значение.
Регулятор нужно поставить в положение из сектора «А», выбрав самый подходящий предел значений.
Последовательно подключить мультиметр к цепи, где должно быть измерено текущее значение.
Далее необходимо включить питание и наблюдать за появлением числовых значений на цифровом табло.

Как проверить переменный ток мультиметром

В случае, когда должна измеряться сила переменного электричества, требуется поставить регулятор в соответствующее положение, также предварительно выбрав предел. Далее процесс измерения ничем не отличается от нахождения силы постоянного заряда.

Меры безопасности

Процесс измерения тока с помощью мультиметра несложен. При его прохождении требуется соблюдение определенных норм безопасности:

Перед непосредственным проведением измерительных работ необходимо обесточить цепь.
Также периодически нужно проводить проверку изоляции кабеля — иногда он может повредить сам себя при длительном использовании и привести к значительному увеличению вероятности поражения электрическим током.
Использовать при проведении любых ремонтных, монтажных и измерительных работах только резиновые перчатки, которые обладают изоляционными свойствами.
В помещениях с высоким уровнем влажности воздуха запрещается проведение измерительных работ. Дело в том, что влага обладает высокой электропроводностью, и риск удара током возрастает. При ударе током незамедлительно нужно сообщить об этом в скорую помощь или экстренную службу.
Проводить работы с электричеством лучше вдвоем.
После завершения всех работ можно обратно включить питание.

Замер силы тока проводится амперметром или мультиметром. При использовании последнего важно правильно выбрать режим работы и предел, которого может достигнуть ток в цепи. Оба эти прибора боятся высокого напряжения.

Каким прибором измерять силу тока?

Опубликовано:

01.09.2013

В процессе работы электрику часто приходится производить замеры это: напряжение, сопротивление, сопротивление изоляции. Есть еще одна величина – это сила тока. О том, как ее измерять, и пойдет речь в этой небольшой статье.

Амперметр – прибор при помощи которого можно измерить силу тока.

Во-первых, сила тока измеряется прибором, который называется – амперметр. Для измерения в цепях постоянного и переменного тока используются разные измерительные приборы. На шкале амперметра для переменного тока ставится обозначение – « ? А», для
постоянного «–А».

Для измерения напряжения вольтметры подключаются параллельно, а амперметры – последовательно. То есть цепь необходимо разорвать в удобном месте и туда подключить амперметр. Какое напряжение в цепи – 127В, 220В или 380В – не имеет значения, аналогично и в цепях постоянного тока. Это что касается измерения тока отдельным прибором (амперметром).

Измерить величину тока можно и тестером (стрелочный). Этими приборами можно измерять и постоянный, и переменный ток, установив соответствующий переключатель на Вид тока ( ? А или –А).

В цепях переменного тока измерения можно производить токоизмерительными клещами, этот метод удобен тем, что измерения производятся бесконтактным способом. Необходимо просто обхватить проводник магнитопроводом прибора. В цепях постоянного тока такие измерения не производятся.

Все эти измерения необходимы специалистам электрикам в повседневной работе. К примеру, зная потребляемый ток, можно рассчитать мощность агрегата по формуле

Р = UI

P – мощность (Вт), U – напряжение (В), I – сила тока (А). Приведем пример: трехфазный электродвигатель потребляет 11А на каждой фазе – 11А х 220В = 2420 Вт – из вычислений можно определить мощность. Это стандарт 7.5 кВт.

Сила тока. Амперметр — урок. Физика, 8 класс.

В процессе своего движения вдоль проводника заряженные частицы (в металлах это электроны) переносят некоторый заряд. Чем больше заряженных частиц, чем быстрее они движутся, тем больший заряд будет ими перенесён за одно и то же время. Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за 1 секунду, определяет силу тока в цепи.

Сила тока \((I)\) — скалярная величина, равная отношению заряда (\(q\)), прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени (\(t\)), в течение которого шёл ток.

I=qt, где \(I\) — сила тока, \(q\) — заряд, \(t\) — время.

Единица измерения силы тока в системе СИ — \([I] = 1 A\) (ампер).

В 1948 г. было предложено в основу определения единицы силы тока положить явление взаимодействия двух проводников с током:

при прохождении тока по двум параллельным проводникам в одном направлении проводники притягиваются, а при прохождении тока по этим же проводникам в противоположных направлениях — отталкиваются.

За единицу силы тока \(1 A\) принимают силу тока, при которой два параллельных проводника длиной \(1\) м, расположенные на расстоянии \(1\) м друг от друга в вакууме, взаимодействуют с силой \(0,0000002\)\(H\).

Единица силы тока называется ампером (\(A\)) в честь французского учёного А.М. Ампера.

Андре-Мари Ампер

(1775 — 1836)

А.М. Ампер ввёл такие термины, как электростатика, электродинамика, соленоид, ЭДС, напряжение, гальванометр, электрический ток и т.д.

Ампер — довольно большая сила тока. Например, в электрической сети квартиры через включённую \(100\) Вт лампочку накаливания проходит ток с силой, приблизительно равной \(0,5A\). Ток в электрическом обогревателе может достигать \(10A\), а для работы карманного микрокалькулятора достаточно \(0,001A\).

Помимо ампера на практике часто применяются и другие (кратные и дольные) единицы силы тока, например, миллиампер (мА) и микроампер (мкА):
\(1 мA = 0,001 A\), \(1 мкA = 0,000001 A\), \(1 кA =1000 A\).
То есть \(1 A = 1000 мA\), \(1 A = 1000000 мкA\), \(1 A = 0,001 кA\).

Если электроны перемещаются в одном направлении, т.е. — от одного полюса источника тока к другому, то такой ток называют постоянным.

Переменным называется ток, сила и направление которого периодически изменяются.

В бытовых электросетях используют переменный ток напряжением \(220\) В и частотой \(50\) Гц. Это означает, что ток за \(1\) секунду \(50\) раз движется в одном направлении и \(50\) раз — в другом. У многих приборов имеется блок питания, который преобразует переменный ток в постоянный (у телевизора, компьютера и т.д.).

Силу тока измеряют амперметром. В электрической цепи он обозначается так:

Обрати внимание!

Амперметр включают в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором нужно измерить. Амперметр нельзя подсоединять к источнику тока, если в цепь не подключён потребитель!

Измеряемая сила тока не должна превышать максимально допустимую силу тока для измерения амперметром. Поэтому существуют различные амперметры.


Микроамперметр	Миллиамперметр

Амперметр	Килоамперметр

Обрати внимание!

Различают амперметры для измерения силы постоянного тока и силы переменного тока.

Их можно различить по обозначениям:

«~» означает, что амперметр предназначен для измерения силы переменного тока;
«—» означает, что амперметр предназначен для измерения силы постоянного тока.

Можно обратить внимание на клеммы прибора. Если указана полярность («\(+\)» и «\(-\)»), то это прибор для измерения постоянного тока.

Иногда используют буквы \(AC/DC\). В переводе с английского \(AC\) (alternating current) — переменный ток, а \(DC\) (direct current) — постоянный ток.

Для измерения силы постоянного тока	Для измерения силы переменного тока

Для измерения силы тока можно использовать и мультиметр. Перед измерением необходимо прочитать инструкцию, чтобы правильно подключить прибор.

Обрати внимание!

Включая амперметр в цепь постоянного тока, необходимо соблюдать полярность (см. рисунок): провод, который идёт от положительного полюса источника тока, нужно соединять с клеммой амперметра со знаком «+»; провод, который идёт от отрицательного полюса источника тока, нужно соединять с клеммой амперметра со знаком «-».

Если полярность на источнике тока не указана, следует помнить, что длинная линия соответствует плюсу, а короткая — минусу.

В цепь переменного тока включается амперметр для измерения переменного тока. Он полярности не имеет.

Обрати внимание!

В цепи, состоящей из источника тока и ряда проводников, соединённых так, что конец одного проводника соединяется с началом другого, сила тока во всех участках одинакова.

Это видно из опыта, изображённого на рисунке.

Обрати внимание!

Безопасным для организма человека можно считать переменный ток силой не выше \(0,05 A\), ток силой более \(0,05 — 0,1 A\) опасен и может вызвать смертельный исход.

Источники:

http://class-fizika.narod.ru/8_28.htm
http://school.xvatit.com/index.php?title=%D0%A1%D0%B8%D0%BB%D0%B0_%D1%82%D0%BE%D0%BA%D0%B0
http://physics.kgsu.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=217&Itemid=72

http://kamenskih3.narod.ru/untitled74.htm

VII Закон Ома для участка цепи — презентация на Slide-Share.ru 🎓

Первый слайд презентации: VII Закон Ома для участка цепи

Изображение слайда

Слайд 2: Повторение:

Что такое сила тока? Что такое напряжение? Что такое сопротивление? Каким прибором измеряют силу тока и как его включают в цепь? Каким прибором измеряют напряжение и как его включают в цепь?

Изображение слайда

Слайд 3: по § 42, 44

Пишем конспект

Изображение слайда

Слайд 4: (1) Зависимость силы тока от напряжения

Сила тока в проводнике … напряжению на концах проводника График:

Изображение слайда

Слайд 5: (2) Зависимость силы тока от сопротивления

Сила тока в проводнике … его сопротивлению График :

Изображение слайда

Слайд 6: (3) Закон Ома для участка цепи

… Формула Сравнить сопротивления по графику

Изображение слайда

Последний слайд презентации: VII Закон Ома для участка цепи: Самоподготовка

§ 42, 44, 46 (читать, отвечать на вопросы, учить) + конспект (учить) Рабочая тетрадь: Уроки 33,35, 37, 38 (заполнить все кроме опытов и упражнений из учебника) 3) А.В.Перышкин (письменно) № 995, 1015, 1019, 1052,1062 и упражнение 29 (выполнить минимум 5 задач)

Изображение слайда

Амперметр. Измерение силы тока в цепи. 8-й класс

Цели урока:

Образовательная: повторить понятия: электрический ток; правила определения цены деления измерительного прибора, составления электрических цепей; ознакомить школьников с методом измерения силы тока, изучить принцип действия амперметра.
Развивающая: формировать интеллектуальные умения анализировать, сравнивать результаты экспериментов; активизировать мышление школьников, умение самостоятельно делать выводы, развивать речь; продолжить развитие умения работать с физическими приборами.
Воспитательная: развитие познавательного интереса к предмету, расширение кругозора учащихся

1. Организационный момент

Здравствуйте, ребята. Прежде чем начать урок, я хочу процитировать вам слова знаменитого поэта Персии

Науку все глубже постигнуть стремись,
Познанием вечного жаждой томись.
Лишь первых познаний блеснет тебе свет,
Узнаешь: предела для знания нет.
Фирдоуси, персидский поэт,
940-1030 гг.

2. Фронтальный опрос

Давайте вспомним материал, который вы проходили на предыдущих уроках:

Что такое электрический ток?
Какие условия необходимы для возникновения электрического ток?
Какие действия может оказывать электрический ток?
Какой физической величиной характеризуется действие электрического тока?
В каких единицах она измеряется?

3. Объяснение нового материала

Раз сил тока – физическая величина, то ее можно измерить. Значит, должен существовать прибор, позволяющий измерить силу тока. Сегодня на уроке мы познакомимся с прибором, который измеряет силу тока, узнаем, как правильно включать это прибор в цепь и научимся им пользоваться.

Давайте попробуем вместе выяснить, как данный прибор называется… (амперметр)

А теперь вместе сформулируем тему урока: Амперметр. Измерение силы тока в цепи.

Перед вами на столе находятся демонстрационный и лабораторный амперметры.

Принцип действия амперметра схож с ГАЛЬВАНОМЕТРОМ. Давайте вспомним, какое действие электрического тока положено в основу действия гальванометра… Совершенно верно – действие магнитного поля на рамку с током. Но гальванометр рассчитан на измерение очень малых токов – 0,00001 А и, при его включении, нет разницы в какую сторону течет ток. А вот амперметры могут измерять десятки и сотни ампер. Амперметр устроен так, что его включение практически не влияет на измеряемую величину. По его шкале, всегда можно определить, на какую наибольшую силу тока он рассчитан.

Можно ли включать амперметр в цепь с силой тока превышающей его максимальное значение? (Нет).

Для того чтобы уметь им пользоваться, необходимо знать следующие правила:

Включается амперметр в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют.
Включение амперметра производится с помощью двух клемм, или двух зажимов:

(+) и (-). Посмотрите на амперметры на ваших столах. Клемму со знаком (+) нужно обязательно соединять с проводом, идущим от (+) полюса источника.

в случае «зашкаливания» — выхода стрелки за пределы шкалы — немедленно разомкните цепь!

Беречь прибор от резких ударов и тряски, пыли.
На электрических схемах обозначается:

Прежде чем приступить к измерению силы тока, нужно определить цену деления амперметра. Вспомните, как определить цену деления прибора…берем два ближайших штриха, отмеченных числами, из большего числа вычитаем меньшее, и полученный результат делим на число штрихов между цифрами. Потренируемся определять цену деления и показания амперметра.

Давайте теперь попробуем измерить силу тока в цепи. Как вы думаете, куда именно нужно подключить амперметр, что бы измерить силу тока в лампочке?

Будут ли отличаться показания амперметра, если включить его до лампочки и после лампочки? На эти вопрос вы ответите сами после выполнения экспериментального задания. У вас на столах лежат приборы: Источник тока(батарейка), лампочка на подставке, ключ, два амперметра, соединительные провода. Соберите электрическую цепь по схеме, которая перед вами на экране. Не забудьте, что клемму со знаком (+) нужно обязательно соединять с проводом, идущим от (+) полюса источника.

Ученики выполняют работу: собирают цепь, измеряют силу тока, делают вывод.

Показания амперметра не зависят от места включения амперметра в цепь. Это видно из опыта, т.к. оба амперметра показывают одно и тоже.

Сила тока на всех участках электрической цепи карманного фонарика одинакова.

4. Рефлексия.

Что же нового вы узнали сегодня на уроке, чему научились?

Ученики: мы узнали, каким прибором можно измерить силу тока, как правильно включать его в цепь и измерили силу тока на лампочке карманного фонарика.

Теперь нам осталось провести небольшой тест, что бы выяснить, как вы усвоили новый материал .

(Тест выводится на экран и раздается ученика на парты. Ученики выполняют тест на отдельных листочках, которые в конце урока сдают учителю.)

Вариант № 1.

1. Как называется прибор, для измерения силы тока:

Гальвнометр
Гальванический элемент
Амперметр
электрометр

2. Какое действие тока используют в амперметрах?

Тепловое
Химическое
Механическое
Магнитное

3. На рисунке 1 изображены схемы электрической цепи. Какой из амперметров включен в цепь правильно?

4. Определите цену деления амперметра

2 А
0,5 А
1 А
0,5 мА

5. На каком участке цепи, в которой работают электролампа и звонок, надо включить амперметр, чтобы узнать силу тока в звонке?

До звонка (по направлению электрического тока)
После звонка
Возле положительного полюса источника тока
На любом участке электрической цепи

Вариант №2

1. Амперметр – прибор для …

Измерения электрического заряда
Измерения силы тока
Обнаружения электрического заряда

2. Силу тока в какой лампе показывает включенный в эту цепь амперметр?

В №1
В №2
В №3
В каждой из них

3. По показанию амперметра №2 сила тока в цепи равна 0,5мА. Какую силу тока зарегистрируют амперметры №1 и №3?

№1 – меньше 0,5мА, №3 – больше 0,5 мА
№1 – больше 0,5мА, №3 – меньше 0,5 мА
№1 и №3, как и №2, — 0,5 мА

4. Определите цену деления амперметра:

2А
1А
0,5А
0,2А

5. Как амперметр включается в цепь?

Рядом с тем потребителем тока, в котором надо измерить силу тока, соединяя его клемму, отмеченную “+”, с проводником, идущим от положительного полюса источника тока
Последовательно с элементом цепи, где измеряется сила тока, следя за тем, чтобы его клемма, отмеченная знаком “+”, была соединена с положительным полюсом источника тока
Последовательно с тем участком цепи, в котором измеряется сила тока, соединяя его клемму “+” с отрицательным полюсом источника тока
Без каких либо правил.

Теперь давайте проверим, как вы ответили на вопросы теста

Ответы 1 варианта		Ответы 2 варианта
№ вопроса	№ ответа	№ вопроса	№ ответа
1	3	1	2
2	4	2	4
3	1	3	3
4	2	4	4
5	4	5	2

А теперь сами поставьте себе оценку.

5. Домашнее задание. Параграф 38, упр. 15 (3)

6. Постановка проблемы следующего урока.

У меня на доске собрана электрическая цепь, состоящая из источника тока, двух лампочек и ключа. Мы только что убедились, что при таком соединении сила тока в любом участке цепи одинакова, следовательно, тепловое действие тока одинаково. Но при замыкании цепи лампы горят по-разному. Почему это происходит, вы узнаете на следующем уроке.

Спасибо за урок. Мне было приятно с вами работать. Не забудьте при выходе из класса положить ко мне на стол листок с вашим тестом.

Прибор для измерения силы тока в цепи —_ Его включают в цепь_

ческая культура – одно из средств укрепления здоровья, все стороннего развития, подготовки к труду и защите родины. средствами ф. к. являются , спорт туризм, методы закаливания организма.

правительство всемерно поощряю развитие ф. к. и спорта среди населения страны, способствуют внедрению их в повседневный быт.

воспитание, начиная с самого раннего детского возраста, крепкого молодого поколения с гармоническим развитием и духовных сил. это требует всемерного поощрения всех видов массового спорта и культуры, в том числе в школах, вовлечения в физкультурное движение все более широких слоев населения, особенно молодежи.

физкультурное движение должно носить подлинно общенародный характер, базировался на научно-обоснованной системы воспитания, последовательно охватывающей всей группы населения, начиная с детского возраста.

занятие и спортом укрепляют здоровье детей, способствуют их правильному развитию. установлено, что большие умственные нервные нагрузки, не сочетаются с соответствующими нагрузками, крайне неблагоприятным влиянием окружающей среды, инфекциям. научные наблюдения показывают, что люди, регулярно занимающиеся с соблюдением правил личной гигиены, реже болеют, продуктивнее трудятся, дольше живут.

занятия культурой и спортом приобретают особенно большое значение в период научно-технической революции, когда мышечная деятельность все больше вытесняется применением техники. культура развитие патологических и предпатологических изменений, в развитии которых в той или иной степени играет роль недостаточная двигательная активность.

применение средств культуры с лечебной целью в больницах, санитарно-курортных учреждениях при заболеваниях опорно-двигательного аппарата, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, нарушениях обмена веществ, после хирургических операций и др. повышает эффективность комплексного лечения, способствует различных осложнений, ускоряет сроки выздоровления и восстановления трудоспособности, является одним из компонентов реабилитации больных.

2. влияние вредных привычек на здоровье человека

одним из главных проблем xxi века во всем мире стали: табакокурение, алкоголизм и наркомания. во многих странах законы по борьбе с этим негативным явлением.

социально обусловленные и психологические причины этих явлений.

под психологическими причинами понимается совокупность мотивов, отдельные личности к употреблению спиртного, табака, наркотиков. трудности приспособление к внешней среде, конфликты с окружающим, неудовлетворенность одиночества, робость и т. д. вызывают психологическое состояния дискомфорта. связи с этим человек старается выйти из этого состояния с табакокурения, алкоголя и наркотиков. это вызывает ложное чувство решимости всех проблем. действия этих средств быстро проходят и вместе с этим возвращаются все проблемы.

распространение этих явлений среди молодежи способствует так же ложное мнение о тонизирующем действием алкоголя, бытующие представление, что потребление спиртных напитков – показатель зрелости, самостоятельности, силы и мужества, но это не так.

лечебная физкультура широко используется в системе комплексного лечения в больницах, поликлиниках, санаториях. она является ведущим методом медицинской реабилитации — восстановительного лечения. правильное применение лечебной физкультуры способствует ускорению выздоровления, восстановлению нарушенной трудоспособности и возращению больных активных трудовой деятельности.

основным средством лечебной физкультуры является – мышечные движения, являющиеся мощным биологическим стимулятором жизненных функций человека. лечебная физкультура использует весь арсенал средств, накопленный физкультурой. с лечебной целью применяют , специально подобранные и методически разработанные. предназначение врач учитывает особенности заболевания, характер и степень изменений системах и органов, стадию болезненного процесса, сведенья о параллельно проводимом лечении, и т. д. в основе лечебного действия лежит строго дозированная тренировка, под которой применительно к больным и ослабленным людям следует понимать целенаправленный процесс восстановления и совершенствования нарушенных функций целостного организма и отдельных его систем и органов. различают общую тренировка, последующую цель общего оздоровления и укрепления организма, и специальную тренировка направленную на устранение нарушенных функций определенных системах и органах.

в результате систематического применения развивается функциональная адаптация организма к постепенным возрастающим нагрузкам и коррекция (выравнивание) возн6икающих в процессе заболеваний нарушений.

Вольтметры и амперметры | Безграничная физика

Вольтметры и амперметры

Вольтметры и амперметры используются для измерения напряжения и тока соответственно.

Цели обучения

Сравнить схемы подключения амперметра и вольтметра

Основные выводы

Ключевые моменты

Вольтметр — это прибор, используемый для измерения разности электрических потенциалов между двумя точками в электрической цепи.
Амперметр — это измерительное устройство, используемое для измерения электрического тока в цепи.
Вольтметр подключен параллельно к устройству для измерения его напряжения, а амперметр подключен последовательно к устройству для измерения его тока.
В основе большинства аналоговых счетчиков лежит гальванометр, прибор, который измеряет ток, используя движение или отклонение иглы. Отклонение иглы вызывается магнитной силой, действующей на провод с током.

Ключевые термины

шунтирующее сопротивление : небольшое сопротивление R, помещенное параллельно гальванометру G для получения амперметра; чем больше измеряемый ток, тем меньше R должно быть; большая часть тока, протекающего через счетчик, шунтируется через R для защиты гальванометра
гальванометр : аналоговое измерительное устройство, обозначенное буквой G, которое измеряет ток, используя отклонение стрелки, вызванное силой магнитного поля, действующей на провод с током.

Вольтметры и амперметры измеряют напряжение и ток цепи соответственно. Некоторые измерители в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях являются вольтметрами или амперметрами.

Вольтметры и амперметры : Краткое введение в вольтметры и амперметры для студентов-физиков.

Вольтметры

Вольтметр — это прибор, который измеряет разность электрических потенциалов между двумя точками в электрической цепи.Аналоговый вольтметр перемещает указатель по шкале пропорционально напряжению в цепи; цифровой вольтметр обеспечивает числовой дисплей. Любое измерение, которое можно преобразовать в напряжение, можно отобразить на правильно откалиброванном измерителе; такие измерения включают давление, температуру и расход.

Вольтметр : Демонстрационный вольтметр из класса физики

Чтобы вольтметр мог измерять напряжение устройства, он должен быть подключен параллельно этому устройству.Это необходимо, потому что параллельные объекты испытывают одинаковую разность потенциалов.

Вольтметр, подключенный параллельно : (a) Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (V) подключается параллельно источнику напряжения или одному из резисторов. Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между точками a и b. Невозможно подключить вольтметр напрямую к ЭДС без учета его внутреннего сопротивления r. (b) Используемый цифровой вольтметр

Амперметры

Амперметр измеряет электрический ток в цепи.Название происходит от названия единицы СИ для электрического тока, ампер (A).

Чтобы амперметр мог измерять ток устройства, он должен быть последовательно подключен к этому устройству. Это необходимо, потому что последовательно соединенные объекты испытывают одинаковый ток. Их нельзя подключать к источнику напряжения — амперметры предназначены для работы с минимальной нагрузкой (которая относится к падению напряжения на амперметре, обычно составляющему небольшую долю вольта).

Амперметр серии : Амперметр (A) подключается последовательно для измерения тока.Весь ток в этой цепи протекает через счетчик. Амперметр будет иметь такие же показания, если он расположен между точками d и e или между точками f и a, как и в показанном положении. (Обратите внимание, что заглавная буква E обозначает ЭДС, а r обозначает внутреннее сопротивление источника разности потенциалов.)

Гальванометры (аналоговые измерители)

У аналоговых счетчиков

иглы, которые поворачиваются, чтобы указывать на числа на шкале, в отличие от цифровых счетчиков, у которых есть числовые показания.Сердцем большинства аналоговых счетчиков является устройство, называемое гальванометром, с обозначением G . Ток через гальванометр I _G вызывает пропорциональное движение или отклонение стрелки.

Двумя важнейшими характеристиками любого гальванометра являются его сопротивление и чувствительность по току. Чувствительность по току — это ток, который дает полное отклонение стрелки гальванометра, другими словами, максимальный ток, который может измерить прибор.Например, гальванометр с чувствительностью по току 50 мкА имеет максимальное отклонение стрелки при протекании через него 50 мкА, находится на полпути шкалы, когда через него протекает 25 мкА, и так далее.

Если такой гальванометр имеет сопротивление 25 Ом, то только напряжение В = IR = (50 мкА) (25 Ом) = 1,25 мВ дает показания полной шкалы. Подключив резисторы к этому гальванометру различными способами, вы можете использовать его как вольтметр или амперметр для измерения широкого диапазона напряжений или токов.

Гальванометры как вольтметры

Гальванометр может работать как вольтметр, если он подключен последовательно с большим сопротивлением R . Значение R определяется максимальным измеряемым напряжением. Предположим, вам нужно 10 В для полного отклонения вольтметра, содержащего гальванометр с сопротивлением 25 Ом и чувствительностью 50 мкА. Тогда приложенное к измерителю напряжение 10 В должно давать ток 50 мкА. Общее сопротивление должно быть:

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

или:

[латекс] \ text {R} = \ text {R} _ {\ text {tot}} — \ text {r} = 200 \ text {k} \ Omega — 25 \ Omega \ приблизительно 200 \ text {k} \Омега.[/ латекс]

(R настолько велик, что сопротивление гальванометра, r, почти ничтожно.) Обратите внимание, что 5 В, приложенное к этому вольтметру, вызывает отклонение в половину шкалы, пропуская через измеритель ток 25 мкА, поэтому показания вольтметра пропорциональны к напряжению по желанию. Этот вольтметр не будет полезен для напряжений менее примерно половины вольта, потому что отклонение измерителя будет слишком маленьким для точного считывания. Для других диапазонов напряжения другие сопротивления устанавливаются последовательно с гальванометром.Многие измерители позволяют выбирать шкалы, которые включают последовательное включение соответствующего сопротивления с гальванометром.

Гальванометры как амперметры

Тот же гальванометр может также работать как амперметр, если он установлен параллельно небольшому сопротивлению R , часто называемому шунтирующим сопротивлением. Поскольку сопротивление шунта невелико, большая часть тока проходит через него, что позволяет амперметру измерять токи, намного превышающие те, которые вызывают полное отклонение гальванометра.

Предположим, например, что нам нужен амперметр, который дает полную шкалу отклонения для 1,0 А и который содержит тот же гальванометр на 25 Ом с чувствительностью 50 мкА. Поскольку R и R включены параллельно, напряжение на них одинаковое.

Эти ИК-капли: IR = I _G r

так, чтобы: [latex] \ text {IR} = \ frac {\ text {I} _ \ text {G}} {\ text {I}} = \ frac {\ text {R}} {\ text {r }}. [/ latex]

Решая для R и отмечая, что IG составляет 50 мкА, а I равно 0.{-3} \ Omega. [/ Latex]

Нулевые измерения

Нулевые измерения уравновешивают напряжения, поэтому через измерительные устройства не протекает ток, который мог бы помешать измерению.

Цели обучения

Объясните, почему используются нулевые измерения

Основные выводы

Ключевые моменты

Измерения напряжения и тока стандартными вольтметрами и амперметрами изменяют измеряемую цепь, внося погрешности.Вольтметры потребляют дополнительный ток, а амперметры уменьшают ток.
Нулевые измерения используются для уменьшения погрешности измеренных напряжения и тока.
Потенциометр и мост Уитстона — это два метода измерения нуля.
Потенциометр — это прибор, который измеряет неизвестное напряжение путем противодействия известному напряжению, не потребляя ток от измеряемого источника напряжения.
Мост Уитстона — это электрическая цепь, используемая для измерения неизвестного электрического сопротивления путем уравновешивания двух ветвей мостовой схемы, одна из которых включает неизвестный компонент.

Ключевые термины

нулевые измерения : методы более точного измерения тока и напряжения путем балансировки цепи таким образом, чтобы ток не протекал через измерительное устройство
потенциометр : прибор, который измеряет напряжение путем противодействия ему точной долей известного напряжения и без потребления тока из неизвестного источника.
Мост Уитстона : прибор, используемый для измерения неизвестного электрического сопротивления путем уравновешивания двух ножек мостовой схемы, одна ножка которой включает неизвестный компонент.

Нулевые измерения

Стандартные измерения цепей изменения напряжения и тока, вносящие числовые погрешности. Вольтметры потребляют дополнительный ток, а амперметры уменьшают ток. Нулевые измерения уравновешивают напряжения, поэтому ток через измерительный прибор не протекает, а цепь остается неизменной. Нулевые измерения обычно более точны, но более сложны, чем стандартные вольтметры и амперметры. Их точность все еще ограничена.

Потенциометр

При измерении ЭДС аккумуляторной батареи и ее непосредственном подключении к стандартному вольтметру, как показано на, фактическая измеренная величина — это напряжение на клеммах В. Напряжение связано с ЭДС батареи соотношением В = ЭДС — Ir , где I — протекающий ток, а r — внутреннее сопротивление батареи.

Вольтметр, подключенный к батарее : аналоговый вольтметр, подключенный к батарее, потребляет небольшой, но ненулевой ток и измеряет напряжение на клеммах, которое отличается от ЭДС батареи. (Обратите внимание, что заглавная буква E символизирует электродвижущую силу или ЭДС.) Поскольку внутреннее сопротивление батареи точно неизвестно, невозможно точно рассчитать ЭДС.

ЭДС можно было бы точно рассчитать, если бы были известны r , что бывает редко. Если бы ток I можно было сделать нулевым, тогда В = ЭДС , и ЭДС можно было бы непосредственно измерить. Однако стандартным вольтметрам для работы необходим ток.

Потенциометр — это прибор для измерения нуля для измерения потенциалов (напряжений).Источник напряжения подключен к резистору R, , пропускающему через него постоянный ток. Вдоль провода наблюдается постоянное падение потенциала (падение ИК-излучения), поэтому переменный потенциал получается через контакт вдоль провода.

Неизвестная ЭДС _x (обозначенная надписью E _x), подключенная последовательно с гальванометром, показана на. Обратите внимание, что ЭДС _x противостоит другому источнику напряжения. Расположение точки контакта регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль.Когда гальванометр показывает ноль, ЭДС _x = IR _x , где R _x — это сопротивление участка провода до точки контакта. Поскольку через гальванометр не протекает ток, он не проходит через неизвестную ЭДС, и определяется ЭДС _x .

Потенциометр : Потенциометр является устройством измерения нуля. (a.) Источник напряжения, подключенный к резистору с длинным проводом, пропускает через него постоянный ток I.(b) Неизвестная ЭДС (обозначенная буквой Ex) подключается, как показано, и точка контакта по R регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль. Отрезок провода имеет сопротивление Rx и сценарий Ex = IRx, где I не зависит от соединения, поскольку через гальванометр не течет ток. Таким образом, неизвестная ЭДС пропорциональна сопротивлению сегмента провода.

Стандартная ЭДС заменяется на ЭДС _x , и точка контакта регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль, так что ЭДС _с = IR _с.В обоих случаях через гальванометр не проходит ток. Ток I через длинный провод идентичен. Принимая соотношение ЭДС _x / ЭДС _с , I отменяет, и решение для ЭДС _x дает то, что видно в.

Поскольку для R используется длинный однородный провод, соотношение сопротивлений R _x / R _с такое же, как отношение длин провода, который обнуляет гальванометр для каждой ЭДС.Три величины в правой части уравнения теперь известны или измерены, и можно вычислить ЭДС _x . В этом расчете часто меньше неопределенности, чем при прямом использовании вольтметра, но он не равен нулю. Всегда есть некоторая неопределенность в соотношении сопротивлений R _x / R _s и стандартных ЭДС. Кроме того, невозможно определить, когда гальванометр показывает ровно ноль, что вносит ошибку как в R _x , так и в R _s , а также может повлиять на текущий I .

Измерения сопротивления

Многие так называемые омметры измеряют сопротивление. Наиболее распространенные омметры прикладывают напряжение к сопротивлению, измеряют ток и вычисляют сопротивление по закону Ома. Их показания — это рассчитанное сопротивление. Простые конфигурации с использованием стандартных вольтметров и амперметров имеют ограниченную точность, поскольку измерители изменяют как напряжение, подаваемое на резистор, так и ток, протекающий через него. Мост Уитстона — это устройство измерения нуля для расчета сопротивления путем уравновешивания падения потенциала в цепи.Устройство называется мостом, потому что гальванометр образует мост между двумя ветвями. Для выполнения нулевых измерений в схемах используются различные мостовые устройства. Резисторы R ₁ и R ₂ точно известны, а стрелка через R ₃ указывает, что это переменное сопротивление. Можно точно прочитать значение R ₃ . При неизвестном сопротивлении Rx в цепи R ₃ регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль.

Мост Уитстона : мост Уитстона используется для расчета неизвестных сопротивлений. Переменное сопротивление R3 регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль при замкнутом переключателе. Это упрощает схему, позволяя рассчитывать Rx на основе падения ИК-излучения.

Тогда разность потенциалов между точками b и d равна нулю, что означает, что b и d имеют одинаковый потенциал. При отсутствии тока, протекающего через гальванометр, он не влияет на остальную цепь.Таким образом, ветви abc и adc параллельны, и каждая ветвь имеет полное напряжение источника. Поскольку b и d имеют одинаковый потенциал, падение IR вдоль и должно равняться падению IR вдоль ab . Опять же, поскольку b и d имеют одинаковый потенциал, падение ИК-излучения вдоль dc должно равняться падению ИК-излучения вдоль bc . Это уравнение используется для вычисления неизвестного сопротивления, когда ток через гальванометр равен нулю.Этот метод может быть очень точным, но он ограничен двумя факторами. Во-первых, ток через гальванометр не может быть точно равен нулю. Во-вторых, всегда есть неопределенности в R ₁, R ₂ и R ₃, которые вносят вклад в неопределенность в R _x.

Как работает амперметр?

Обновлено 22 декабря 2020 г.

Автором S. Hussain Ather

Чаще всего для измерения тока используется амперметр.Поскольку единицей измерения электрического тока в системе СИ является ампер, прибор, используемый для измерения тока, называется амперметром.

Существует два типа электрического тока: постоянный ток (DC) и переменный ток (AC). Постоянный ток посылает ток в одном направлении, в то время как переменный ток меняет направление тока через равные промежутки времени.

Амперметр Функция

Амперметры измеряют электрический ток путем измерения тока через набор катушек с очень низким сопротивлением и индуктивным сопротивлением.Это обеспечивает очень низкий импеданс, силу, противодействующую электрическому току, что позволяет амперметру точно измерять ток в цепи без помех или изменений из-за самого амперметра.

В амперметрах с подвижной катушкой движение происходит за счет фиксированных магнитов, которые настроены противодействовать току. Затем механизм вращает центрально расположенный якорь, прикрепленный к шкале индикатора. Этот циферблат расположен над градуированной шкалой, которая позволяет оператору узнать, сколько тока проходит через замкнутую цепь.

При измерении тока цепи необходимо последовательно подключить амперметр. Низкое сопротивление амперметра означает, что он не потеряет много мощности. Если амперметр был подключен параллельно, путь может стать короткозамкнутым, и весь ток будет проходить через амперметр, а не через цепь.

Основным требованием к любому измерительному прибору является то, что он не должен изменять измеряемую физическую величину. Например, амперметр не должен изменять исходный ток.Но на практике это невозможно. В электрической цепи начальный ток составляет I ₁ = E / R до подключения амперметра. Предположим, что внутреннее сопротивление ячейки равно нулю.

Амперметр и гальванометры

Гальванометры определяют силу и направление незначительных токов в цепях. Указатель, прикрепленный к катушке, перемещается по шкале. Затем шкала калибруется для считывания силы тока в амперах.

Гальванометрам требуется магнитное поле, в то время как амперметрам может работать без него.Хотя гальванометр имеет гораздо большую точность, чем амперметр, он не такой точный. Это означает, что гальванометры могут быть очень чувствительны к небольшим изменениям тока, но этот ток все равно может быть далек от фактического значения.

Гальванометры могут измерять только постоянный ток, поскольку они требуют силы электрического тока в магнитном поле, в то время как амперметры могут измерять как постоянный, так и переменный ток. Амперметры постоянного тока используют принцип подвижной катушки, в то время как амперметры переменного тока измеряют изменения в том, как кусок железа движется в присутствии электромагнитной силы неподвижного провода катушки.

Сопротивление шунта

При подключении гальванометра параллельно к очень маленькому шунтирующему резистору можно перенаправить ток через шунт, и через гальванометр будет проходить только очень небольшой ток. Таким образом, гальванометр может быть адаптирован для измерения более высоких токов, чем в противном случае. Шунт защищает гальванометр от повреждений, обеспечивая альтернативный путь прохождения тока.

Пусть G будет сопротивлением гальванометра, а I _g будет максимальным током, который может пройти через него для полного отклонения шкалы.Если I — это ток, который необходимо измерить, то только часть I _g должна пройти через G для полного отклонения, а оставшаяся часть (I — I _g) должна пройти через шунт. .

Правильное значение сопротивления шунта S рассчитывается путем параллельного рассмотрения G и S . Следовательно,

S = \ frac {I_GG} {I-I_G}

Это уравнение дает значение сопротивления шунта.

Эффективное сопротивление амперметра определяется следующим образом:

R_ {eff} = \ frac {1} {1 / G + 1 / S} = \ frac {GS} {G + S}

Вольтметры постоянного тока и Амперметры — Колледж физики

Цели обучения

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

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

Датчики топлива и температуры (крайний правый и крайний левый, соответственно) в этом Volkswagen 1996 года представляют собой вольтметры, которые регистрируют выходное напряжение «передающих» устройств, которое, как мы надеемся, пропорционально количеству бензина в баке и температуре двигателя. (Источник: Кристиан Гирсинг)

Вольтметры подключаются параллельно к любому измеряемому напряжению устройства.Параллельное соединение используется потому, что параллельные объекты испытывают одинаковую разность потенциалов. (См. (Рисунок), где вольтметр обозначен символом V.)

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

(a) Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (V) помещают параллельно источнику напряжения или одному из резисторов.Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между точками a и b. Невозможно подключить вольтметр напрямую к ЭДС без учета ее внутреннего сопротивления,. (b) Используемый цифровой вольтметр. (Источник: Messtechniker, Wikimedia Commons)

Для измерения тока последовательно подключают амперметр (А). Весь ток в этой цепи протекает через счетчик. Амперметр будет иметь такие же показания, если он расположен между точками d и e или между точками f и a, как и в показанном положении.(Обратите внимание, что заглавная буква E обозначает ЭДС и обозначает внутреннее сопротивление источника разности потенциалов.)

Аналоговые приборы: гальванометры

У аналоговых счетчиков есть стрелка, которая поворачивается, чтобы указывать на числа на шкале, в отличие от цифровых счетчиков, которые имеют числовые показания, аналогичные ручному калькулятору. Сердцем большинства аналоговых счетчиков является устройство, называемое гальванометром, обозначаемое буквой G. Ток, протекающий через гальванометр, вызывает пропорциональное отклонение стрелки.(Это отклонение происходит из-за силы магнитного поля на провод с током.)

Двумя важнейшими характеристиками данного гальванометра являются его сопротивление и чувствительность по току. Чувствительность по току — это ток, который дает полное отклонение стрелки гальванометра, максимальный ток, который может измерить прибор. Например, гальванометр с чувствительностью по току имеет максимальное отклонение стрелки при прохождении через него, считывает половину шкалы при протекании через него и т. Д.

Если у такого гальванометра есть сопротивление, то при напряжении, равном только полномасштабное показание. Подключив резисторы к этому гальванометру различными способами, вы можете использовать его как вольтметр или амперметр, который может измерять широкий диапазон напряжений или токов.

Гальванометр как амперметр

Тот же гальванометр можно превратить в амперметр, разместив его параллельно небольшому сопротивлению, часто называемому шунтирующим сопротивлением, как показано на (Рисунок). Поскольку сопротивление шунта невелико, большая часть тока проходит через него, что позволяет амперметру измерять токи, намного превышающие токи, вызывающие полное отклонение гальванометра.

Предположим, например, что нужен амперметр, который дает полное отклонение на 1,0 А и содержит такой же гальванометр с его чувствительностью. Поскольку и параллельны, напряжение на них одинаковое.

Эти капли такие, что. Решив и отметив, что это 0,999950 А, мы имеем

Проведение измерений изменяет схему

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

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

(a) Вольтметр, имеющий сопротивление намного больше, чем сопротивление устройства (), с которым он включен параллельно, создает параллельное сопротивление, по существу такое же, как и у устройства, и не оказывает заметного влияния на измеряемую цепь.(b) Здесь вольтметр имеет то же сопротивление, что и устройство (), так что параллельное сопротивление составляет половину от того, которое есть, когда вольтметр не подключен. Это пример значительного изменения схемы, которого следует избегать.

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

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

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

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

Существуют практические пределы чувствительности гальванометра, но можно получить аналоговые измерители, которые делают измерения с точностью до нескольких процентов. Обратите внимание, что неточность возникает из-за изменения схемы, а не из-за неисправности измерителя.

Связи: границы знаний

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

Существует еще один метод измерения, основанный на полном отсутствии тока и, следовательно, без изменения схемы. Они называются нулевыми измерениями и являются темой нулевых измерений. Цифровые измерители, которые используют твердотельную электронику и нулевые измерения, могут достигать точности в одну часть.

Проверьте свое понимание

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

Поскольку цифровые счетчики требуют меньшего тока, чем аналоговые счетчики, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики.Их сопротивление в качестве вольтметра может быть намного больше, чем у аналогового измерителя, а их сопротивление в качестве амперметра может быть намного меньше, чем у аналогового измерителя. Обратитесь к (Рисунок) и (Рисунок) и их обсуждение в тексте.

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

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

Сводка раздела

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

Концептуальные вопросы

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

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

Для измерения токов на (рис.) Замените провод между двумя точками амперметром.Укажите точки, между которыми вы разместите амперметр, чтобы измерить следующее: (a) общий ток; (б) текущий ток; (c) через; (d) через. Обратите внимание, что на каждую часть может быть несколько ответов.

базовых испытательных приборов — журнал IAEI

Время считывания: 5 минут Напряжение, ток, сопротивление и мощность являются фундаментальными электрическими терминами. Мы рассмотрели определение каждого из них и обсудили методы расчета, полезные при решении для каждого.Как нам измерять эти единицы в реальном мире? Контрольно-измерительные приборы или измерители являются наиболее распространенным электрооборудованием, которое измеряет эти значения.

Вольтметры предназначены для измерения напряжения; амперметры используются для измерения тока; омметры используются для измерения сопротивления; и ваттметра используются для измерения мощности. Важно понимать, что эти измерители предоставляют числовые значения в аналоговом или цифровом формате для тестируемого устройства.Сравните эти измерители с осциллографом , который представляет собой тестовое оборудование, которое обеспечивает графическое изображение тестируемого сигнала.

Традиционно аналоговый измеритель имел либо движение измерителя с подвижной катушкой с двойным поворотом, также известное как движение измерителя д’Арсонваля, либо движение измерителя с подвижной катушкой подвесного типа, также известное как движение измерителя с натянутой лентой. Механизм измерителя д’Арсонваля был более распространен и характеризовался катушкой витков проволоки, намотанной на прямоугольной раме, подвешенной на драгоценных подшипниках между изогнутыми северным и южным полюсными частями постоянного магнита подковообразного типа.Когда через катушку пропускали постоянный ток, создавалось магнитное поле, которое реагировало с магнитным полем постоянного магнита подковообразного типа. Соответствующая дуга, по которой вращалась катушка, была пропорциональна силе тока. К подвижной катушке был прикреплен указатель, и его отклонение по калиброванной шкале указывало числовое значение. Аналоговые измерители обычно назывались ВОМ (вольт-ом-миллиметры). До появления твердотельной электроники аналоговые измерители назывались VTVM (вакуумные ламповые вольтметры).

Рисунок 1. Схема вольтметра постоянного тока

Цифровой измеритель, обычно называемый DMM (цифровой мультиметр) или DVM (цифровой вольтметр), обычно состоял из трех частей: входной секции для масштабирования напряжения, тока или сопротивления, секции интегратора для выполнения аналого-цифрового преобразования (аналогово-цифровой). ) преобразование и секция счетчика для отображения количества импульсов измеряемой величины. Ранние цифровые мультиметры имели светоизлучающие диодные (LED) дисплеи, которые требовали большего тока для работы, но их было легче читать в условиях низкой освещенности.В современных цифровых мультиметрах в качестве дисплея используются жидкокристаллические дисплеи (ЖКД). Основным преимуществом цифрового мультиметра перед твердотельными аналоговыми измерителями было высокое входное сопротивление. Варианты аналоговых измерителей с вакуумными лампами также имели высокое входное сопротивление.

Вольтметры

Вольтметр — это испытательный прибор, используемый для измерения переменного или постоянного напряжения. Стандартная схема, показанная на рисунке 1, представляет собой резистор умножителя (Rm), включенный последовательно с миллиамперметром постоянного тока, имеющим внутреннее сопротивление (Ri). Используя закон Ома, мы можем вычислить, какое значение сопротивления (Rm) необходимо использовать, чтобы вызвать полное отклонение измерителя при заданном напряжении.Для измерения переменного напряжения будут использоваться полуволновые или двухполупериодные выпрямители для преобразования формы волны переменного тока в значение постоянного тока. Тогда будет использоваться стандартная схема. Вольтметр подключается параллельно тестируемому устройству.

Амперметры

Рисунок 2. Схема амперметра постоянного тока

Амперметр — это испытательный прибор, используемый для измерения переменного или постоянного тока. Стандартная схема, показанная на рисунке 2, представляет собой шунтирующий резистор (Rs), подключенный параллельно миллиамперметру постоянного тока, имеющему внутреннее сопротивление (Ri).Используя закон Ома, мы можем вычислить, какое значение сопротивления (Rs) необходимо использовать, чтобы вызвать полное отклонение измерителя при заданном токе. Для измерения переменного тока используются полуволновые или двухполупериодные выпрямители для преобразования формы волны переменного тока в значение постоянного тока. Тогда будет использоваться стандартная схема. Амперметр подключается последовательно к тестируемому устройству. Амперметры переменного тока с накладными зажимами основаны на принципе намагничивания проводника для измерения тока.

Омметры

Омметр — это испытательный прибор, используемый для измерения сопротивления постоянному току.Есть два типа омметров: последовательный и шунтирующий. В последовательном типе измеряемое сопротивление подключается последовательно с движением счетчика. В шунтирующем типе измеряемое сопротивление подключается параллельно движению счетчика. Стандартная схема, показанная на рисунке 3, состоит из источника постоянного напряжения, миллиамперметра постоянного тока с внутренним сопротивлением (Ri) и переменного резистора (Rv). Между выводами подключено неизвестное сопротивление (Rx), которое вызывает отклонение измерителя, указывающее на значение омического сопротивления.

Рисунок 3. Схема последовательного омметра

Ваттметры

Ваттметр — это измерительный прибор, используемый для измерения мощности переменного или постоянного тока. Мощность постоянного тока выражается как P = VI. Мощность постоянного тока — это произведение напряжения на ток. Мощность переменного тока выражается как P = VI cos θ. Мощность переменного тока — это произведение напряжения, умноженного на ток, на косинус тета. Фактически, мы могли измерить ток через устройство и напряжение на устройстве, а затем умножить эти числа вместе, чтобы получить мощность постоянного тока, при условии, что внутреннее сопротивление амперметра было низким, а внутреннее сопротивление вольтметра было высоким относительно устройства. под тестом.Мы не можем этого сделать в случае переменного тока, потому что мы не принимаем во внимание коэффициент мощности. Стандартная схема ваттметра, показанная на рисунке 4, состоит из катушки напряжения и катушки тока, которые скомпенсированы с учетом коэффициента мощности. Важно отметить, что ваттметр измеряет истинную мощность, а не полную мощность в цепи переменного тока.

Осциллограф

Рисунок 4. Схема ваттметра

Осциллограф — это специализированный измерительный прибор, который используется для измерения напряжения.Он состоит из следующих частей: секций входного усилителя, генератора развертки и схем синхронизации. Осциллограф позволяет устранять неполадки в цепи, глядя на анализируемую фактическую форму сигнала. Это не только даст вам графическое представление формы сигнала, но вы также сможете определить соотношение амплитуды, времени, частоты и фазы при сравнении двух сигналов на осциллографе с двумя трассами.

Теория схем и сетевые теоремы позволяют вычислять значения напряжения, тока, сопротивления и мощности.Контрольно-измерительные приборы — это практичные инструменты, которые позволяют оценивать параметры цепи и сравнивать измеренные значения с расчетными значениями.

Компоненты и методы измерения тока

Измерение тока используется для выполнения двух основных функций схемы. Во-первых, он используется для измерения «сколько» тока протекает в цепи, что может использоваться для принятия решений об отключении периферийных нагрузок для экономии энергии или возврата работы к нормальным пределам. Вторая функция — определить, когда это «слишком много» или это состояние неисправности.Если ток превышает безопасные пределы, условие программной или аппаратной блокировки выполняется и выдает сигнал для выключения приложения, возможно, двигатель остановлен или находится в коротком замыкании. Важно выбрать подходящую технологию с необходимой надежностью, чтобы должным образом выдерживать экстремальные условия, которые могут возникнуть во время неисправности.

Сигнал, указывающий условие «сколько» и «слишком много», доступен в различных методах измерения:

Резистивный (прямой)
а.Резисторы считывания тока
б. Сопротивление индуктивности постоянному току
Магнитный (непрямой)
а. Трансформатор тока
б. Катушка Роговского
c. Устройство на эффекте Холла
Транзистор (Прямой)
а. R _{DS (ВКЛ)}
б. Передаточно-метрическая

Каждый метод имеет преимущества для измерения тока, но также требует компромиссов, которые могут иметь решающее значение для конечной надежности приложения.Их также можно разделить на две основные категории методов измерения; прямые или косвенные. Прямой метод означает, что он подключен непосредственно к измеряемой цепи и что измерительные компоненты подвергаются воздействию линейного напряжения, тогда как косвенный метод обеспечивает изоляцию, которая может быть необходима для безопасности конструкции.

Резистор считывания тока

Резистор — это прямой метод измерения тока, который отличается простотой и линейностью.Резистор считывания тока помещается в линию с измеряемым током, и возникающий в результате ток вызывает преобразование небольшого количества энергии в тепло. Это преобразование мощности и обеспечивает сигнал напряжения. Помимо благоприятных характеристик простоты и линейности, резистор считывания тока является экономичным решением со стабильным температурным коэффициентом сопротивления (TCR)

Сопротивление индуктора постоянному току

Сопротивление индуктивности постоянному току также можно использовать для измерения резистивного тока.Этот метод считается «без потерь» из-за низкого значения сопротивления меди, обычно

Трансформатор тока

Три основных преимущества трансформатора тока

заключаются в том, что он обеспечивает изоляцию от сетевого напряжения, обеспечивает измерение тока без потерь, а напряжение сигнала может быть большим, что обеспечивает некоторую помехоустойчивость. Этот метод косвенного измерения тока требует изменения тока, такого как переменный, переходный или коммутируемый постоянный ток; для создания изменяющегося магнитного поля, магнитно связанного с вторичными обмотками (рис.1). Вторичное измерительное напряжение можно масштабировать в соответствии с соотношением витков первичной и вторичной обмоток. Этот метод измерения считается «без потерь», потому что ток цепи проходит через медные обмотки с очень небольшими резистивными потерями. Однако небольшая мощность теряется из-за потерь трансформатора на нагрузочном резисторе, потерь в сердечнике, а также сопротивления первичной и вторичной обмоток постоянному току.

Катушка Роговского

Катушка Роговского похожа на трансформатор тока тем, что на вторичную катушку наводится напряжение, пропорциональное току, протекающему по изолированному проводнику.Исключением является то, что пояс Роговского (рис. 2) представляет собой конструкцию с воздушным сердечником, в отличие от трансформатора тока, который использует сердечник с высокой магнитной проницаемостью, такой как многослойная сталь, для магнитного соединения с вторичной обмоткой. Конструкция с воздушным сердечником имеет более низкую индуктивность, что обеспечивает более быструю реакцию на сигнал и очень линейное напряжение сигнала. Из-за своей конструкции он часто используется в качестве временного метода измерения тока в существующей проводке, такой как портативный измеритель. Это можно рассматривать как более дешевую альтернативу трансформатору тока.

Эффект Холла

Когда проводник с током помещается в магнитное поле, как показано на рис. 3, возникает разность потенциалов перпендикулярно магнитному полю и направлению тока. Этот потенциал пропорционален величине протекающего тока. Когда нет магнитного поля и есть ток, разницы потенциалов нет. Однако, когда существует магнитное поле и ток, заряды взаимодействуют с магнитным полем, вызывая изменение распределения тока, что создает напряжение Холла.

Преимущество устройств на эффекте Холла заключается в том, что они способны измерять большие токи с малой рассеиваемой мощностью. Однако существует множество недостатков, которые могут ограничивать их использование, включая нелинейный температурный дрейф, требующий компенсации, ограниченная полоса пропускания, обнаружение тока низкого диапазона требует большого напряжения смещения, которое может привести к ошибке, восприимчивости к внешним магнитным полям и высокой стоимости.

Транзисторы Транзисторы

считаются методом обнаружения перегрузки по току «без потерь», поскольку они являются стандартными управляющими компонентами схемы, и для подачи управляющего сигнала не требуется дополнительных устройств сопротивления или рассеивания мощности.В технических характеристиках транзисторов указано сопротивление в открытом состоянии сток-исток, R _{DS (ON)}, с типичным сопротивлением в диапазоне мОм для силовых полевых МОП-транзисторов (рис. 4). Это сопротивление состоит из нескольких компонентов, которые начинаются с выводов, подключаемых к полупроводниковому кристаллу через сопротивление, которое составляет многочисленные характеристики канала. Основываясь на этой информации, ток, проходящий через полевой МОП-транзистор, можно определить по формуле I _Load = V _{RDS (ON)} / R _{DS (ON)}.

Каждая составляющая R _{DS (ON)} вносит свой вклад в ошибку измерения, которая возникает из-за незначительных изменений сопротивлений областей интерфейса и эффектов TCR. Эффекты TCR можно частично компенсировать путем измерения температуры и корректировки измеренного напряжения с учетом ожидаемого изменения сопротивления из-за температуры. Часто TCR для полевых МОП-транзисторов может достигать 4000 ppm / ° C, что эквивалентно изменению сопротивления на 40% при повышении на 100 ° C. Как правило, этот метод обеспечивает точность сигнала приблизительно от 10% до 20%.В зависимости от требований к точности это может быть приемлемым диапазоном для обеспечения максимальной токовой защиты.

Ratio Metric Current Sense MOSFETs

МОП-транзистор состоит из тысяч параллельных транзисторных ячеек, которые уменьшают сопротивление в открытом состоянии. Чувствительный к току полевой МОП-транзистор, показанный на рис. 5, использует небольшую часть параллельных ячеек и подключается к общим затворам и стокам, но с отдельным источником. Это создает второй изолированный транзистор; «Смысловой» транзистор. Когда транзистор включен, ток через транзистор считывания будет в соотношении, сравнимом с основным током через другие ячейки.

В зависимости от транзистора диапазон допуска точности может варьироваться от 5% до 15–20%. Это не подходит для приложений контроля тока, которые обычно требуют точности измерения 1%, но предназначено для защиты от перегрузки по току и короткого замыкания.

Преимущества резисторной технологии

Thin Film обычно не используется для текущих сенсорных приложений, но включен в это обсуждение, чтобы расширить тему. Как правило, эти резистивные изделия предназначены для прецизионных применений, поскольку диапазон резистивного слоя составляет от 0.От 000001 до 0,000004 дюйма толщиной. Они довольно устойчивы к скачкам напряжения в соответствующем приложении, но не рассчитаны на высокие токи, обычно связанные с упомянутыми здесь приложениями.

Толстая пленка

, обычно толщиной от 0,0005 до 0,002 дюйма, почти в 100 раз толще, чем тонкая пленка. Увеличенная толщина соответствует большей массе, которая лучше способна переносить относительно высокие токи и рассеивать тепло по подложке, а также лучше справляться с переходными процессами.Еще одним преимуществом толстопленочной продукции является гибкость при запросе стандартных значений сопротивления благодаря высокой эффективности процесса лазерной обрезки. Компромисс толстой пленки заключается в том, что эти продукты не так способны выдерживать очень жесткие допуски, как у тонкопленочных продуктов.

Технология фольги имеет большее поперечное сечение и представляет собой однородный резистивный сплав, который отличается от технологии толстой пленки, в которой используются резистивные материалы, подвешенные в стеклянной матрице. Для сравнения, фольга имеет тенденцию выдерживать более высокие переходные напряжения по сравнению с предыдущими версиями.Принципиальным преимуществом этой технологии является низкий диапазон омических значений с низким TCR.

Резисторы из массивного сплава имеют максимальную устойчивость к перенапряжениям из-за большой токоведущей массы. Он доступен со значениями сопротивления от 0,000 5 Ом с низким TCR. Сплав в массе обычно является лучшим выбором для сильноточных источников питания или там, где неисправность может привести к возникновению экстремальных токов. Эти продукты не обладают таким широким предложением сопротивления, как продукты с толстой пленкой, потому что резистивный сплав имеет ограниченное удельное сопротивление для достижения высоких значений диапазона, а также требует механической прочности, чтобы выдерживать технологические операции.

Особенности продукта

Сильноточные приложения требуют, чтобы значение сопротивления было очень низким, чтобы минимизировать потери мощности, и в то же время обеспечивать необходимый уровень сигнала для обеспечения сигнала напряжения, достаточно высокого для превышения уровня шума. Для этих низких значений омического сопротивления часто требуется четырехконтактное соединение, чтобы уменьшить ошибки, которые могут возникнуть из-за контактного сопротивления, возникающего при установке детали на плату.

CSL (рис. 6a) предлагает четыре клеммы по конструкции, но другие стандартные устройства для поверхностного монтажа могут выиграть от конструкции с четырьмя клеммами.Эти части имеют физически разделенные точки подключения для тока и напряжения, что снижает погрешность измерения, связанную с контактами. В случае CSL ток будет протекать через внутренние штыри, а напряжение измеряется на внешних штырях, и рекомендуется для лучшей точности с LRF3W, который должен быть сконфигурирован как устройство с поперечным потоком с током на диаметрально противоположных углах (например, контакт 2 к контакту 3).

Расположение контактных площадок (рис. 6b) создает отдельные области для измерения напряжения сигнала от токоведущей части, что снижает погрешность.Конструкция контактной площадки 1 иллюстрирует один метод, который создает изолированную область контактной площадки внутри схемы контактной площадки, но эта конструкция может уменьшить площадь контактной площадки ниже необходимых пределов, чтобы пропускать высокие токи по медной дорожке. В конструкции контактной площадки 2 используется металлическое сквозное отверстие для подключения под контактной площадкой и подключения к внутренней или внешней дорожке для измерения; это максимизирует пространство контактной площадки для передачи тока к резистору. Контактная точка помещает сигнальную линию как можно ближе к текущему каналу; минимизация погрешности измерения.

Теплоизоляция

Метод измерения	Точность	Изоляция	EMI (сопротивление взлому)	Прочный	Размер	Стоимость
Резистивный (прямой)
Смысловой резистор	Высокая	№	Высокая	Высокая	Маленький	Низкий
Сопротивление индуктивности постоянному току	Низкий	№	Умеренно	Высокая	Маленький	Низкий
Транзистор (Прямой)
RDSon	Низкий	№	Умеренно	Умеренно	Маленький	Низкий
Коэффициент метрический	Умеренно	№	Умеренно	Умеренно	Маленький	Умеренно
Магнитный (непрямой)
Трансформатор тока	Высокая	Да	Умеренно	Высокая	Большой	Умеренно
Катушка Роговского	Высокая	Да	Умеренно	Высокая	Большой	Умеренно
Эффект Холла	Высокая	Да	Высокая	Умеренно	Умеренно	Высокая

OARS (открытый резистор для поверхностного монтажа) представляет собой уникальную конструкцию, которая поднимает горячую точку резистивного материала намного выше материала печатной платы.Это помещает самую горячую область детали в доступный воздушный поток, который рассеивает максимальное количество тепловой энергии в воздухе, а не на печатной плате.

Это дает два ключевых преимущества для теплового расчета, которые влияют на материал печатной платы и другие соседние силовые или полупроводниковые компоненты. Типичный материал печатной платы FR4 рассчитан только на 130 ° C; силовой резистор, который обычно прилегает к плате, может вызвать повреждение материала во время скачков мощности или снизить верхние пределы температурных характеристик схемы.Повышенное значение тока предотвращает повреждение материала схемы и позволяет паяному соединению охладиться. Второе преимущество за счет отвода тепла в воздух вместо печатной платы — это улучшенная производительность расположенных поблизости устройств, подверженных тепловому воздействию. Эти эффекты могут включать номинальный срок службы, мощность, световой поток, точность и надежность.

Тепловизионные изображения, показанные на рис. 7, помогают проиллюстрировать изоляционные характеристики продуктов OAR и OARS. Эти испытания проводились на картонном материале FR4 без окружающего воздушного потока; воздушный поток улучшит тепловые характеристики системы.Следите за температурой паяного соединения по отношению к горячей точке. Эти температуры основаны на достижении теплового равновесия, однако в применении эти результаты могут быть расширены, чтобы их можно было рассматривать как тепловые рабочие характеристики для условий максимальной токовой защиты. FR4 не будет превышать свой температурный рейтинг, хотя существуют экстремальные условия цепи.

Напряжение паяного соединения

Изогнутая и приподнятая конструкция семейства резистивных продуктов OARS позволяет резистору изгибаться.Эта конструкция снижает напряжение, создаваемое различиями в коэффициентах теплового расширения между выделяющим тепло металлом и материалом рассеивающей печатной платы. Компоненты для поверхностного монтажа, которые являются плоскими и параллельными печатной плате, будут прикладывать усилия сдвига к паяным соединениям, что может привести к отказу или изменению рабочих характеристик. В приложениях с интенсивным термоциклированием OARS предпочтительнее других подобных цельнометаллических конструктивных элементов из-за этой гибкости (рис. 8).

LRF3W (рис.9) от TT electronics обеспечивает несколько конструктивных преимуществ, связанных с его соотношением сторон 1225 с заделкой вдоль длинной стороны компонента. Боковая заделка увеличивает номинальную мощность до 3 Вт, избавляя от необходимости уменьшать дорожки цепи, как того требует традиционная площадь основания 2512. Это также снижает напряжения в паяных соединениях из-за различий в температурном коэффициенте расширения керамики и материала печатной платы. Соотношение сторон 1225 уменьшает расстояние между центром / горячей зоной детали и теплоотводящим материалом печатной платы.Это обеспечивает высокую мощность 3 Вт и снижает нагрузку на паяное соединение из-за различий в температурных коэффициентах расширения керамической подложки и тепловой массы материала печатной платы.

Статьи по теме

Чувствительный к току индуктора повышает КПД регулятора

Измерение входного тока понижающего или обратного преобразователя

Фильтр измеряет ток в высоковольтных двигателях

Расширенные токовые костюмы High-Rel Systems

Основы электрических испытаний

Задача специалиста по тестированию состоит в том, чтобы знать, какое тестовое оборудование использовать для решения поставленной задачи, а также понимать ограничения используемого тестового оборудования.

Электрические испытания в своей основной форме — это приложение напряжения или тока к цепи и сравнение измеренного значения с ожидаемым результатом. Электрическое испытательное оборудование проверяет математические расчеты схемы, и каждая единица испытательного оборудования предназначена для конкретного применения.

Задача специалиста по тестированию состоит в том, чтобы знать, какое тестовое оборудование использовать для решения поставленной задачи, а также понимать ограничения используемого тестового оборудования.В этой статье мы рассмотрим наиболее распространенные образцы испытательного оборудования, используемые в полевых условиях.

Электрическое испытательное оборудование следует рассматривать как источник смертельной электрической энергии. Технические специалисты должны соблюдать все предупреждения по технике безопасности и соблюдать все практические меры предосторожности для предотвращения контакта с частями оборудования и соответствующими цепями, находящимися под напряжением, включая использование соответствующих средств индивидуальной защиты.

Связанные: Обзор средств индивидуальной защиты от поражения электрическим током и дугового разряда

Мультиметр

Цифровые мультиметры — наиболее распространенный вид измерителей, используемых сегодня.Фотография: « Fluke

».

Также известный как VOM (вольт-омметр), мультиметр — это портативное устройство, которое объединяет несколько функций измерения (таких как напряжение, ток, сопротивление и частота) в одном устройстве.

Мультиметры

в основном используются для поиска и устранения электрических проблем в широком спектре промышленных и бытовых устройств, таких как электронное оборудование, средства управления двигателем, бытовые приборы, источники питания и системы электропроводки.

Цифровые мультиметры — наиболее распространенный вид измерителей, используемых сегодня; однако аналоговые мультиметры все же предпочтительнее в некоторых случаях, например, при мониторинге быстро меняющегося значения или чувствительных измерениях, таких как проверка полярности трансформатора тока.

Мегомметр

Мегомметры — одно из наиболее часто используемых испытательных устройств. Фото: TestGuy

Мегомметр, который чаще всего называют просто мегомметром, представляет собой особый тип омметра, который используется для измерения электрического сопротивления изоляторов.

Значения сопротивлений мегомметрами могут находиться в диапазоне от нескольких МОм до нескольких миллионов МОм (тераом). Мегомметры вырабатывают высокое напряжение через внутреннюю схему с батарейным питанием или ручной генератор с выходным напряжением от 250 до 15000 вольт.

Мегомметры являются одним из наиболее часто используемых единиц испытательного оборудования и могут использоваться для измерения изоляции различных типов оборудования, таких как автоматические выключатели, трансформаторы, распределительное устройство и кабели.

Связано: Основное испытательное оборудование: Тестер сопротивления изоляции

Омметр низкого сопротивления

10A DLRO (слева) и 100A DLRO (справа). Фотография: Megger

Этот низкоомный омметр, часто называемый в полевых условиях DLRO, используется для высокоточных измерений сопротивления ниже 1 Ом.Омметры с низким сопротивлением вырабатывают токи постоянного тока низкого напряжения через питание от батареи с выходным током до 100 А.

Измерение сопротивления достигается с помощью четырех клемм, называемых контактами Кельвина. Две клеммы несут ток от измерителя (C1, C2), а два других позволяют измерителю измерять напряжение на резисторе (P1, P2). В измерителе этого типа любое падение напряжения, вызванное сопротивлением первой пары проводов и их контактным сопротивлением, не учитывается измерителем.

Омметры с низким сопротивлением

являются одними из наиболее часто используемых единиц испытательного оборудования и могут использоваться для измерения сопротивления различных типов устройств, таких как автоматический выключатель и переключающие контакты, кабель и шинопровод, трансформаторы и генераторы, обмотки двигателя и предохранители. .

Набор для проверки гипотенциала (AC / DC / VLF)

Испытательные комплекты Hipot состоят из высоковольтного провода, возвратного провода и заземляющего провода. Фото: HV, Inc.

Испытание на диэлектрическую стойкость (или высоковольтное сопротивление) проверяет хорошую изоляцию в аппаратах среднего и высокого напряжения, в отличие от испытания на целостность цепи. Изоляция подвергается нагрузкам, превышающим номинальные значения, чтобы гарантировать минимальные токи утечки из изоляции на землю.

Испытательные комплекты Hipot состоят из высоковольтного провода, возвратного провода и заземляющего провода.Высоковольтный провод подключается к тестируемому устройству, при этом все остальные компоненты заземляются, а результирующий ток измеряется через обратную цепь.

Если протекает слишком большой обратный ток, сработает внутренняя защита испытательного комплекта. Высоковольтный тест — это тест «годен, а не годен», это означает, что ток утечки не должен отключать испытательный комплект, но минимально допустимого значения не существует.

Выходное напряжение может находиться в диапазоне от 1 кВ до 100 кВ + переменного тока при частоте сети или постоянного тока в зависимости от тестируемого устройства.Испытание на устойчивость к очень низким частотам (VLF) — это применение синусоидального сигнала переменного тока, обычно с частотой 0,01 0,1 Гц, для оценки качества электрической изоляции в высоких емкостных нагрузках, таких как кабели.

Связано: Обзор тестирования и диагностики силового кабеля

Набор для сильноточных испытаний (от 500 А до 15000 А +)

Сильноточный испытательный комплект с первичным впрыском и включенным автоматическим выключателем. Фотография: Megger

Сильноточный испытательный комплект может состоять из двух частей, известных как блок управления и блок вывода, или эти функции могут быть объединены в одном корпусе.Низковольтные и сильноточные выходы используются для проверки первичного впрыска выключателей низкого напряжения.

Испытательный комплект с высоким током или первичной инжекцией состоит из больших трансформаторов, которые понижают линейное напряжение (например, 480 В) до очень низкого уровня, например 2-15 В. Большое снижение напряжения позволяет значительно увеличить доступный выходной ток (15 кА +), особенно на короткое время.

Токовый выход управляется переключателем ответвлений и переменным резистором. Встроенные таймеры отображают период между включением и выключением тока, чтобы указать, сколько времени требуется для отключения автоматического выключателя.

Автоматические выключатели могут подключаться напрямую к сильноточной испытательной установке через шину или кабель. В зависимости от размера этот тип испытательного оборудования может также использоваться для проверки реле тока замыкания на землю и других реле тока путем прямого подключения к шине распределительного устройства.

Набор вторичных тестов

Автоматические выключатели с полупроводниковыми и микропроцессорными расцепителями можно проверить, подав вторичный ток непосредственно в расцепитель, а не пропуская первичный ток через трансформаторы тока с использованием испытательного комплекта для сильноточного тока.Основным недостатком метода проверки подачи вторичного тока является то, что проверяются только логика и компоненты твердотельного расцепителя.

Вторичные испытательные комплекты разработаны производителями расцепителей для использования с расцепителями одного типа или семейства с использованием специального подключения. Наборы для тестирования могут варьироваться от простых ручных, кнопочных по дизайну, до более сложных чемоданов, которые работают аналогично испытательному комплекту для первичного впрыска.

Переносные блоки

часто используются для отключения защитных функций расцепителей, таких как замыкание на землю, при проверке автоматических выключателей через первичный ввод.

Связано: Тестирование первичной и вторичной подачи для автоматических выключателей

Набор для проверки реле

Комплекты для проверки реле

оснащены несколькими источниками для проверки твердотельной и многофункциональной цифровой защиты. Фото: TestGuy

Это симуляторы энергосистем, используемые для тестирования устройств защиты, используемых в промышленных и энергетических системах. Испытательные комплекты реле оснащены несколькими источниками для проверки твердотельной и многофункциональной цифровой защиты, каждый канал напряжения и тока работает независимо для создания различных условий энергосистемы.

Высококачественное испытательное оборудование реле может проверять не только простые реле напряжения, тока и частоты, но и сложные схемы защиты, такие как защита линии с помощью связи и схемы защиты, в которых используются IED (интеллектуальные электронные устройства), соответствующие стандарту IEC61850.

Связано: Обзор проверки и технического обслуживания защитного реле

Набор для проверки коэффициента мощности

Примеры оборудования для проверки коэффициента мощности. Фото: TestGuy

. Наборы для проверки коэффициента мощности

обеспечивают комплексный диагностический тест изоляции переменного тока для высоковольтного оборудования, такого как трансформаторы, вводы, автоматические выключатели, кабели, грозовые разрядники и вращающееся оборудование.

Испытательные напряжения обычно составляют 12 кВ и ниже, набор для проверки коэффициента мощности измеряет напряжение и ток тестируемого устройства с использованием эталонного импеданса. Все представленные результаты, включая потерю мощности, коэффициент мощности и емкость, получены из векторных значений напряжения и тока.

Испытания проводятся путем измерения емкости и коэффициента рассеяния (коэффициента мощности) образца. Измеренные значения изменятся при возникновении нежелательных условий, таких как наличие влаги на изоляции или внутри нее; наличие токопроводящих загрязняющих веществ в изоляционном масле, газе или твердых телах; наличие внутренних частичных разрядов и т. д.

Тестовые соединения включают один провод высокого напряжения, (2) провода низкого напряжения и заземление. Защитные выключатели и стробоскоп включены для защиты оператора, а датчик температуры используется для корректировки значений теста. Комплекты для проверки коэффициента мощности обычно работают с портативным компьютером, подключенным через USB или Ethernet.

Связано: 3 основных режима проверки коэффициента мощности

Набор для проверки сопротивления обмотки

Примеры оборудования для испытания сопротивления обмоток трансформатора.Фото: TestGuy

Измерение сопротивления обмотки — важный диагностический инструмент для оценки возможных повреждений обмоток трансформатора и двигателя. Сопротивление обмоток в трансформаторах изменится из-за короткого замыкания витков, слабых соединений или ухудшения контактов в переключателях ответвлений.

Измерения получаются путем пропускания известного постоянного тока через тестируемую обмотку и измерения падения напряжения на каждой клемме (закон Ома). Современное испытательное оборудование для этих целей использует мост Кельвина для достижения результатов; вы можете представить себе набор для измерения сопротивления обмотки как очень большой омметр с низким сопротивлением (DLRO).

Комплекты для измерения сопротивления обмотки имеют (2) токовые провода, (2) провода напряжения и (1) заземляющий провод. Типичный диапазон тока комплекта для проверки сопротивления обмотки составляет 1–50 А. Было обнаружено, что более высокие токи сокращают время испытаний на сильноточных вторичных обмотках.

Связано: Описание испытаний сопротивления обмотки трансформатора

Набор для измерения коэффициента трансформации трансформатора (TTR)

Схема подключения тестирования трехфазного ТТР. Фото: EEP.

Испытательный комплект TTR подает напряжение на высоковольтную обмотку трансформатора и измеряет результирующее напряжение на обмотке низкого напряжения. Это измерение известно как коэффициент трансформации.Помимо коэффициента трансформации, блоки измеряют ток возбуждения, отклонение фазового угла между обмотками высокого и низкого напряжения и ошибку соотношения в процентах.

Комплекты для измерения коэффициента трансформации трансформатора

бывают разных стилей и различных типов соединений, однако все тестеры коэффициента трансформации имеют как минимум два верхних вывода и два нижних вывода. Напряжение возбуждения испытательного комплекта TTR обычно меньше 100 В.

Связано: Введение в испытание коэффициента трансформации трансформатора

Набор для испытаний трансформатора тока

Пример испытательного оборудования трансформатора тока

Фото: Megger

Испытательные комплекты

CT — это небольшие многофункциональные устройства, предназначенные для проверки размагничивания, соотношения, насыщения, сопротивления обмотки, полярности, отклонения фазы и изоляции трансформаторов тока.Высококачественное испытательное оборудование ТТ может напрямую подключаться к ТТ с несколькими передаточными числами и выполнять все испытания на всех ответвлениях одним нажатием кнопки и без замены проводов.

Трансформаторы тока

можно испытывать в конфигурации их оборудования, например, при установке в трансформаторы, масляные выключатели или распределительные устройства. Современные трансформаторы тока с несколькими выходами по напряжению и току могут использоваться в качестве испытательного комплекта реле при работе с портативным компьютером.

Связано: Объяснение 6 электрических испытаний трансформаторов тока

Набор для испытания атмосферных условий магнетрона (MAC)

Пример испытательного комплекта для испытания атмосферных условий магнетрона (MAC).Фото: Испытание вакуумного прерывателя

Традиционные полевые испытания вакуумных прерывателей используют испытание с высоким потенциалом для оценки электрической прочности баллона, это испытание дает результат годен / не годен, который не определяет, когда или если давление газа внутри баллона снизилось. упал до критического уровня. В отличие от hipot-теста, тестирование вакуумных прерывателей с использованием принципов магнетронных атмосферных условий (MAC) может предоставить жизнеспособные средства для определения состояния вакуумных прерывателей до отказа.

Тест магнитного поля настраивается путем простого помещения вакуумного прерывателя в катушку возбуждения, которая создает постоянный ток, который остается постоянным во время теста. К разомкнутым контактам прикладывается постоянное напряжение постоянного тока, обычно 10 кВ, и измеряется ток, протекающий через VI.

Набор для проверки сопротивления заземления

Оборудование для проверки сопротивления заземления с принадлежностями. Фотография: AEMC

Комплект для измерения сопротивления заземления работает путем подачи тока в землю между испытательным электродом и удаленным зондом, измеряет падение напряжения, вызванное почвой, до заданной точки, а затем использует закон Ома для расчета сопротивления.

Наборы для испытания сопротивления заземления

представлены в различных стилях, наиболее распространенными из которых являются 4-контактный блок для проверки удельного сопротивления грунта и трехконтактный блок для проверки падения потенциала. Медные стержни или аналогичные колья используются для контакта с землей вместе с катушками с небольшими многожильными проводами для измерения больших расстояний.

Измерительные клещи для измерения сопротивления заземления измеряют сопротивление заземляющего стержня и сети без использования вспомогательных заземляющих стержней. Они предлагают точные показания без отключения тестируемой системы заземления, но имеют ограничения.

Связано: 4 Важные методы проверки сопротивления заземления

Регистратор мощности

Существует много различных типов регистраторов мощности, которые различаются по размеру, точности и вместимости. Фотография: « Fluke

». Регистраторы мощности

— это устройства, используемые для сбора данных о напряжении и токе, которые можно загрузить в программное обеспечение для анализа состояния электрической системы. Это инструменты для поиска и устранения неисправностей, которые используются для выявления электрических проблем, таких как скачки напряжения, провалы, мерцание и низкий коэффициент мощности.

Регистраторы мощности

также могут использоваться для измерения энергопотребления за определенный период времени, что полезно для инженеров, планирующих расширение системы, или для клиентов, желающих проверить свои счета за электроэнергию. Существует много различных типов регистраторов мощности, которые различаются по размеру, точности и вместимости.

Установка трехфазного регистратора мощности включает в себя обертывание проводов трансформаторами тока с разъемным сердечником и отсечение ряда выводов от напряжения системы и заземления. Регистратор настроен для измерения в соответствии с конфигурацией системы в течение определенного периода времени, а также его можно просматривать в режиме реального времени с помощью ПК или встроенного экрана.

Инфракрасная камера

Инфракрасные камеры

доступны в различных стилях и разрешениях. Какая камера лучше всего подходит для проверки, зависит от типа проверяемого оборудования и условий окружающей среды. Фото: TestGuy

Тепловизоры — это камеры, которые обнаруживают невидимое инфракрасное излучение и преобразуют эти данные в цветное изображение на экране. Инфракрасные камеры чаще всего используются для проверки целостности электрических систем, поскольку процедуры тестирования являются бесконтактными и могут выполняться быстро при работающем оборудовании.

Сравнение тепловой сигнатуры нормально работающей части оборудования с той, которая оценивается на предмет аномальных условий, предлагает отличное средство поиска и устранения неисправностей. Даже если аномальное тепловое изображение до конца не изучено, его можно использовать для определения необходимости дальнейшего тестирования.

Тепловизоры классифицируются по точности и разрешающей способности детектора. Инфракрасные камеры высокого класса отличаются захватом изображения с высоким разрешением и точностью измерения температуры до десятых долей градуса или меньше.

Связанный: Инфракрасная термография для электрических распределительных систем

Тестер вибрации

Во время работы тестируемой машины акселерометр определяет ее вибрацию в трех плоскостях движения (вертикальной, горизонтальной и осевой). Фотография: Brithinee Electric

. Анализаторы вибрации

используются для выявления и обнаружения наиболее распространенных механических неисправностей (подшипники, несоосность, дисбаланс, ослабление) во вращающемся оборудовании. По мере развития механических или электрических неисправностей в двигателях уровни вибрации возрастают.Это увеличение уровней вибрации и шума происходит при разной степени тяжести развивающейся неисправности.

Акселерометры

используются для измерения вибрации при работающем оборудовании, а данные загружаются в программное обеспечение для анализа. Во время работы тестируемой машины акселерометр определяет ее вибрацию в трех плоскостях движения (вертикальной, горизонтальной и осевой).

Ультразвуковой тестер

Дуга, трекинг и корона — все это вызывает ионизацию, которая нарушает молекулы окружающего воздуха.Ультразвуковой тестер обнаруживает высокочастотные звуки, производимые этими излучениями, и переводит их в слышимые человеком диапазоны.

Звук каждого излучения слышен в наушниках, а интенсивность сигнала отображается на дисплее. Эти звуки могут быть записаны и проанализированы с помощью программного обеспечения ультразвукового спектрального анализа для более точной диагностики.

Обычно электрическое оборудование должно быть бесшумным, хотя некоторое оборудование, такое как трансформаторы, может издавать постоянный гул или некоторые устойчивые механические шумы.Их не следует путать с беспорядочным, шипящим жаром, неравномерным и хлопающим звуком электрического разряда.

Ультразвуковые извещатели также полезны для обнаружения утечек воздуха в баках трансформаторов и автоматических выключателях с элегазовой изоляцией.

Банк нагрузки

Блоки нагрузки

доступны для различных применений и обычно имеют размер в зависимости от номинальной мощности в кВт. Фотография: ASCO Avtron

Блоки нагрузки

используются для ввода в эксплуатацию, обслуживания и проверки источников электроэнергии, таких как дизельные генераторы и источники бесперебойного питания (ИБП).Блок нагрузки прикладывает электрическую нагрузку к тестируемому устройству и рассеивает полученную электрическую энергию через резистивные элементы в виде тепла. Резистивные элементы охлаждаются моторизованными вентиляторами внутри конструкции блока нагрузки.

При необходимости можно соединить несколько блоков нагрузки. Некоторые банки нагрузки являются чисто резистивными, в то время как другие могут быть чисто индуктивными, чисто емкостными или любой их комбинацией. Банки нагрузки — лучший способ воспроизвести, доказать и проверить реальные потребности критически важных систем электроснабжения.

Тестер импеданса батареи

Оборудование для испытания импеданса батарей

в основном используется на подстанциях и в ИБП для определения состояния свинцово-кислотных ячеек путем измерения важных параметров батареи, таких как импеданс ячеек, напряжение ячеек, сопротивление межэлементного соединения и ток пульсации. Все три теста могут быть выполнены на одном устройстве.

Тестер импеданса батареи работает, подавая сигнал переменного тока на отдельную ячейку и измеряя падение переменного напряжения, вызванное этим переменным током, а также ток в отдельной ячейке.Затем он рассчитает импеданс. Используемый стандартный набор отведений — двухточечный, по Кельвину. Одна точка предназначена для подачи тока, а другая — для измерения потенциала.

Ареометр аккумуляторный

Удельный вес измеряется ареометром. Цифровые ареометры, подобные изображенному выше, — самый простой способ получить показания. Фото: BAE Canada.

Аккумуляторный ареометр используется для проверки состояния заряда аккумуляторного элемента путем измерения плотности электролита, что достигается путем измерения удельного веса электролита.Чем больше концентрация серной кислоты, тем плотнее становится электролит. Чем выше плотность, тем выше уровень заряда.

По мере старения аккумулятора удельный вес электролита будет уменьшаться при полном заряде. Удельный вес измеряется путем втягивания пробы жидкости в испытательное оборудование и получения показаний. Показания могут быть представлены поплавком на числовой шкале или цифровым дисплеем.

Связано: 3 простых, но эффективных теста для аккумуляторных систем

на комментарий.

4.10 Вольтметры и амперметры постоянного тока — Физика Дугласского колледжа 1207 Зима 2020

Сводка

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

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

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

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

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

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

Аналоговые счетчики имеют стрелку, которая поворачивается, чтобы указывать числа на шкале, в отличие от цифровых счетчиков , которые имеют числовые показания, аналогичные ручному калькулятору. Сердцем большинства аналоговых счетчиков является устройство, называемое гальванометром , , обозначенным буквой G. Ток, протекающий через гальванометр, I _G , вызывает пропорциональное отклонение стрелки.(Это отклонение происходит из-за силы магнитного поля на провод с током.)

Двумя важнейшими характеристиками данного гальванометра являются его сопротивление и чувствительность по току. Чувствительность по току — это ток, который дает отклонение на полную шкалу стрелки гальванометра, максимальный ток, который может измерить прибор. Например, гальванометр с токовой чувствительностью 50 мкА, имеет максимальное отклонение стрелки, когда через него протекает 50 мкА, , считывает полуширины, когда через него протекает 25 мкА, и так далее.

Если такой гальванометр имеет сопротивление 25 Ом, то только напряжение V = IR = ( 50 мкА, ) (25 Ом) = 1,25 мВ дает показания полной шкалы. Подключив резисторы к этому гальванометру различными способами, вы можете использовать его как вольтметр или амперметр, который может измерять широкий диапазон напряжений или токов.

Гальванометр как вольтметр

На рисунке 4 показано, как гальванометр можно использовать в качестве вольтметра, подключив его последовательно с большим сопротивлением R Значение сопротивления R определяется максимальным измеряемым напряжением.Предположим, вам нужно 10 В для полного отклонения вольтметра, содержащего гальванометр 25 Ом с чувствительностью 50 мкА, . Тогда приложенное к измерителю напряжение 10 В должно дать ток 50 мкА . Общее сопротивление должно быть

R настолько велик, что сопротивление гальванометра, r , почти ничтожно.) Обратите внимание, что 5 В, приложенное к этому вольтметру, вызывает отклонение в половину шкалы, создавая ток 25 мкА через измеритель, и Показание вольтметра пропорционально желаемому напряжению.

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

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

Гальванометр как амперметр

Тот же гальванометр можно превратить в амперметр, разместив его параллельно небольшому сопротивлению R , часто называемому шунтирующим сопротивлением , как показано на рисунке 5. Поскольку сопротивление шунта невелико, большая часть тока проходит. через него, позволяя амперметру измерять токи, намного превышающие токи, вызывающие полное отклонение гальванометра.

Предположим, например, что необходим амперметр, который дает полное отклонение для 1,0 А и содержит тот же гальванометр 25 мкА с его чувствительностью 50 мкА, . Поскольку R и R включены параллельно, напряжение на них одинаковое.

Эти IR капли имеют вид IR = I _g r , так что. Решив для R и отметив, что I _G — это 50 мкА и I — 0.999950 А, у нас

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

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

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

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

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

Связи: границы знаний

Существует еще один метод измерения, основанный на полном отсутствии тока и, следовательно, без изменения схемы. Они называются нулевыми измерениями и являются темой главы 21.5 «Нулевые измерения». Цифровые измерители, использующие твердотельную электронику и нулевые измерения, могут достигать точности одной доли 10 ⁶ .

Проверьте свое понимание

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

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

Рисунок 8.Комплект для конструирования цепей (только для постоянного тока), виртуальная лаборатория

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

Концептуальные вопросы

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

Рис. 9.

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

3: Укажите точки, к которым можно подключить вольтметр для измерения следующих разностей потенциалов на Рисунке 10: (a) разность потенциалов источника напряжения; (b) разность потенциалов на R ₁ ; (c) по R ₂ ; (d) по R ₃ ; (e) через R ₂ и ₃ .Обратите внимание, что на каждую часть может быть несколько ответов.

Рис. 10.

4: Для измерения токов на рис. 10 замените провод между двумя точками на амперметр. Укажите точки, между которыми вы разместите амперметр, чтобы измерить следующее: (a) общий ток; (б) ток, протекающий через R ₁ ; (c) через R ₂ ; (d) через R ₃ . Обратите внимание, что на каждую часть может быть несколько ответов.

Проблемные упражнения

1: Какова чувствительность гальванометра (то есть, какой ток дает полное отклонение) внутри вольтметра с сопротивлением 1,00 МОм на шкале 30,0 В?

2: Какова чувствительность гальванометра (то есть, какой ток дает полное отклонение) внутри вольтметра с сопротивлением 25,0 — Ом на шкале 100 В?

3: Найдите сопротивление, которое необходимо включить последовательно с 25.0 — Ом Гальванометр с чувствительностью 50 мкА, (такой же, как тот, который обсуждается в тексте), что позволяет использовать его в качестве вольтметра с показаниями полной шкалы 0,100 В.

4: Найдите сопротивление, которое должно быть подключено последовательно с гальванометром 525 мкА , имеющим чувствительность 50 мкА (такая же, как тот, который обсуждается в тексте), чтобы его можно было использовать в качестве вольтметра с Полномасштабное считывание 3000 В. Включите принципиальную схему в свое решение.

5: Найдите сопротивление, которое необходимо разместить параллельно с гальванометром 25 мкА, , имеющим чувствительность 50 мкА, (такой же, как тот, который обсуждается в тексте), чтобы его можно было использовать в качестве амперметра с 10.0-Полномасштабное чтение. Включите принципиальную схему в свое решение.

6: Найдите сопротивление, которое необходимо разместить параллельно с гальванометром 25 мкА, , имеющим чувствительность 50 мкА, (такой же, как тот, который обсуждается в тексте), чтобы его можно было использовать в качестве амперметра с Полномасштабное показание 300 мА.

7: Найдите сопротивление, которое должно быть подключено последовательно с гальванометром 10,0 Ом , имеющим чувствительность 100 мкА , чтобы его можно было использовать в качестве вольтметра с: (a) показаниями полной шкалы 300 В , и (b) полномасштабное показание 0,300 В.

8: Найдите сопротивление, которое необходимо разместить параллельно с гальванометром 10 мкА , имеющим чувствительность 100 мкА , чтобы его можно было использовать в качестве амперметра с: (a) показанием полной шкалы 20,0-А , и (b) показание полной шкалы 100 мА.

9: Предположим, вы измеряете напряжение на клеммах щелочного элемента на 1,585 В с внутренним сопротивлением 0,100 Ом , поместив вольтметр 1,00 — k Ом на его клеммы. (См. Рис. 11.) (а) Какой ток течет? (b) Найдите напряжение на клеммах. (c) Чтобы увидеть, насколько близко измеренное напряжение на клеммах к ЭДС, рассчитайте их отношение.

Рис. 11.

10: Предположим, вы измеряете напряжение на клеммах литиевого элемента на 3.200 В, имеющего внутреннее сопротивление 5.00 Ом , поместив на его клеммы вольтметр 1,00 — k Ом . а) Какой ток течет? (b) Найдите напряжение на клеммах. (c) Чтобы увидеть, насколько близко измеренное напряжение на клеммах к ЭДС, рассчитайте их отношение.

11: Определенный амперметр имеет сопротивление 5,00 x 10 ^-5 Ом по шкале 3,00 А и содержит гальванометр 10,0 Ом . Какая чувствительность у гальванометра?

12: Вольтметр 1,00 M Ω устанавливается параллельно с 75.0 — резистор Ом к в цепи. (а) Нарисуйте принципиальную схему подключения. б) Каково сопротивление комбинации? (c) Если напряжение на комбинации остается таким же, как и только на резисторе 75,0 — k Ом , каков процент увеличения тока? (d) Если ток через комбинацию остается таким же, как через только резистор 75,0 — k Ом , каков процент уменьшения напряжения? (e) Являются ли изменения, обнаруженные в частях (c) и (d), значительными? Обсуждать.

13: Амперметр 0,0200 Ом подключается последовательно с резистором 10,00 Ом в цепи. (а) Нарисуйте принципиальную схему подключения. (b) Рассчитайте сопротивление комбинации. (c) Если напряжение в комбинации остается таким же, как и только через резистор 10,00 Ом , каков процент уменьшения тока? (d) Если ток сохраняется таким же посредством комбинации, как и только через резистор 10,00 — Ом , каков процент увеличения напряжения? (e) Являются ли изменения, обнаруженные в частях (c) и (d), значительными? Обсуждать.

14: Необоснованные результаты

Предположим, у вас есть гальванометр 40,0 Ом с чувствительностью 25,0 — мкА . (a) Какое сопротивление вы бы включили последовательно, чтобы его можно было использовать в качестве вольтметра с полным отклонением на 0, 500 мВ ? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие допущения ответственны?

15: Необоснованные результаты

(а) Какое сопротивление вы бы поставили параллельно с 40.0 Ом гальванометр , имеющий чувствительность 25 мкА, , что позволяет использовать его в качестве амперметра с полным отклонением для 10 мкА ? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие допущения ответственны?

Глоссарий

вольтметр: прибор для измерения напряжения

амперметр: прибор для измерения силы тока

аналоговый счетчик: измерительный прибор, дающий показания в виде движения стрелки над отмеченным датчиком

цифровой счетчик: измерительный прибор, выдающий показания в цифровом виде

гальванометр: аналоговое измерительное устройство, обозначенное буквой G, которое измеряет ток, используя отклонение стрелки, вызванное силой магнитного поля, действующей на токопроводящий провод

чувствительность по току: максимальный ток, который может показывать гальванометр

полный прогиб: максимальное отклонение стрелки гальванометра, также известное как чувствительность по току; гальванометр с полным отклонением 50 мкА имеет максимальное отклонение стрелки, когда через него протекает 50 мкА

шунтирующее сопротивление: — небольшое сопротивление IR , помещенное параллельно гальванометру G для получения амперметра; чем больше измеряемый ток, тем меньше должно быть R ; большая часть тока, протекающего через счетчик, шунтируется через R для защиты гальванометра

Решения

Проверьте свое понимание

1: Поскольку цифровые счетчики требуют меньшего тока, чем аналоговые, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики.Их сопротивление в качестве вольтметра может быть намного больше, чем у аналогового измерителя, а их сопротивление в качестве амперметра может быть намного меньше, чем у аналогового измерителя. Обратитесь к рисункам 2 и 3 и их обсуждению в тексте.

Проблемные упражнения

1: 30 мкА

3: 1,98 к Ом

5: 1,25 x 10 ^-4 Ом

7: (а) 3,00 M Ом. (б) 2,99 кОм Ом

9: (а) 1.58 мА (б) 1,5848 В (нужно четыре цифры, чтобы увидеть разницу)

11: 15 мкА

13: (а)

Рисунок 12.

(б) 10,02 Ом

(d) 1,002, или 2,0 x 10 ^-1 процентов

(e) Не имеет значения.