Как называется прибор для измерения силы тока. Амперметр: принцип работы, виды и применение прибора для измерения силы тока

Что такое амперметр и как он работает. Какие бывают виды амперметров. Где применяются приборы для измерения силы тока. Как правильно подключать и использовать амперметр.

Что такое амперметр и для чего он нужен

Амперметр — это электроизмерительный прибор, предназначенный для измерения силы электрического тока в цепи. Название прибора происходит от единицы измерения силы тока — ампера, названной в честь французского физика Андре-Мари Ампера.

Основные функции амперметра:

• Измерение силы постоянного и переменного тока
• Контроль работоспособности электрических цепей и устройств
• Диагностика неисправностей в электрооборудовании
• Проверка соответствия фактических значений тока расчетным

Амперметры позволяют быстро и точно определить силу тока на различных участках электрической цепи. Это необходимо для обеспечения безопасной и эффективной работы электроустановок.

Принцип работы амперметра

Принцип действия амперметра основан на взаимодействии магнитного поля, создаваемого измеряемым током, с подвижной частью прибора. Конструктивно амперметр состоит из следующих основных элементов:

• Измерительный механизм (магнитоэлектрический, электромагнитный и др.)
• Шкала с делениями
• Стрелка-указатель
• Корпус
• Зажимы для подключения в цепь

При прохождении тока через прибор возникает отклоняющий момент, пропорциональный силе тока. Стрелка отклоняется на угол, соответствующий значению измеряемого тока. По положению стрелки на градуированной шкале определяется сила тока в амперах.

Основные виды амперметров

Существует несколько видов амперметров, различающихся по принципу действия измерительного механизма:

Магнитоэлектрические амперметры

Принцип работы основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита и тока в катушке. Отличаются высокой точностью, но пригодны только для измерения постоянного тока.

Электромагнитные амперметры

Работают за счет втягивания ферромагнитного сердечника в катушку с током. Могут применяться в цепях как постоянного, так и переменного тока.

Электродинамические амперметры

Используют взаимодействие магнитных полей неподвижной и подвижной катушек с током. Пригодны для измерения как постоянного, так и переменного тока.

Цифровые амперметры

Преобразуют измеряемый ток в цифровой код и отображают результат на дисплее. Обладают высокой точностью и удобством считывания показаний.

Как правильно подключать амперметр

Правильное подключение амперметра в электрическую цепь крайне важно для получения корректных результатов измерений и обеспечения безопасности. Основные правила подключения:

• Амперметр включается в цепь последовательно с нагрузкой
• Необходимо соблюдать полярность подключения для постоянного тока
• Диапазон измерения прибора должен соответствовать ожидаемой силе тока
• Нельзя подключать амперметр параллельно нагрузке — это вызовет короткое замыкание
• При измерении больших токов используются шунты или трансформаторы тока

Перед проведением измерений следует внимательно изучить инструкцию к конкретной модели амперметра и соблюдать правила электробезопасности.

Области применения амперметров

Амперметры широко применяются в различных сферах, где необходим контроль силы электрического тока:

• Электроэнергетика — измерение токов в линиях электропередач, трансформаторах, генераторах
• Промышленность — контроль работы электродвигателей, сварочных аппаратов, нагревательных элементов
• Электроника — отладка и диагностика электронных устройств
• Автомобильная техника — проверка систем электрооборудования транспортных средств
• Бытовая техника — измерение потребляемых токов электроприборов
• Научные исследования — изучение электрических явлений

Амперметры являются одним из самых распространенных электроизмерительных приборов благодаря своей универсальности и незаменимости при работе с электрическими цепями.

Меры безопасности при работе с амперметром

При проведении измерений с помощью амперметра необходимо соблюдать следующие правила техники безопасности:

• Использовать прибор только в пределах допустимых значений тока и напряжения
• Не прикасаться к оголенным проводникам и клеммам во время измерений
• Работать в диэлектрических перчатках при высоких напряжениях
• Проверять целостность изоляции измерительных проводов
• Не проводить измерения во влажных помещениях
• Отключать питание перед подключением/отключением прибора

Строгое соблюдение правил безопасности позволит избежать поражения электрическим током и повреждения оборудования при работе с амперметром.

как называется и классификация, принцип работы и сфера применения, выбор

В XIX веке был изобретён особый электроизмерительный прибор, служащий для фиксирования силы переменного и постоянного тока в сети. Усовершенствованный в настоящее время прибор для измерения силы тока называется амперметр. Прибор включается в цепь по строгой последовательной схеме.

Принцип работы и сфера применения

Уникальное строение прибора позволяет ему функционировать по простой схеме коммуникации. Вместе с постоянным магнитом на оси кронштейна располагается стальной якорь и закреплённая на нём стрелка. При воздействии на якорь постоянные магниты передают ему свои свойства. При этом позиция якоря располагается вдоль силовой линии, проходящей возле магнита.

Подобная позиция якоря задаёт нулевую отметку стрелки по градуированной шкале. Магнитный поток возникает при протекании тока от генератора или похожего источника по шине. Сохраняется прямой угол между силовыми линиями магнита и точкой расположения якоря. Силовой уровень взаимодействия потоков будет зависеть от величины и направления электрического тока, протекающего по шине. Именно на этот показатель отклоняется от нуля стрелка прибора.

Аналоговые и цифровые приборы используются во многих отраслях народного хозяйства и промышленности. Наиболее активная эксплуатация идёт на больших предприятиях, которые связаны с распределением и регенерацией тепловой, электрической энергии.

Агрегат широко применяется в следующих отраслях:

1. радиоэлектроника;
2. электротехника;
3. энергетическая ветвь промышленности;
4. строительство;
5. транспортные сети;
6. научно-исследовательские лаборатории.

Прибор используется не только в крупных предприятиях, но и в быту. Полезно иметь амперметр в личном автотранспорте. Он поможет в короткие сроки выявить неисправности электрооборудования даже в пути.

Классификация измерительных приборов

Принято деление амперметров на две большие группы: цифровые и аналоговые модели. Последние имеют уникальную собственную градацию:

1. Электродинамическая модель. Активно реагирует на взаимодействия токового поля, протекающего по катушкам. Одна из катушек может свободно двигаться, а вторая неподвижно закреплена. Высокий спрос на изделие вызывается низкой ценой и отличными показателями работы. Часто его можно встретить в научных лабораториях.
2. Ферродинамическая. Обладает максимальной точностью и эффективностью использования. Устройство с таким механизмом не реагирует на посторонние источники магнитных полей. Помимо ферромагнитного замкнутого провода, в корпусе закрепляется сердечник и катушка. Модели этого вида немного дороже аналогов.
3. Электромагнитный тип. Наиболее простое по содержанию устройство, не оснащено плавающей обмоткой с сердечником. В зависимости от мощности тока сердечник, зафиксированный со стрелкой, двигается в сторону, чётко указывая на цифровое отображение измерения.
4. Магнитоэлектрический механизм. Был изобретён одним из первых. Принцип действия основывается на измерении уровня взаимодействия между магнитным полем и закреплённой неподвижно катушкой. Этот тип отличается минимальным потреблением мощности, что позволяет обеспечить минимальный коэффициент отклонения и достаточный уровень чувствительности. Шкала деления равномерна, между каждой из отметок сохраняется одинаковое расстояние.

По виду отсчетного устройства выделяют амперметры с пишущим механизмом, электронную технику, со световым и стрелочным указателями.

Эксплуатация устройства

Простое во внутреннем строении устройство требует соблюдения ряда правил эксплуатации:

1. Техника прихотлива к условиям хранения. Для всех механических и аналоговых изделий недопустимы сильная тряска, удары, падение. Любое неблагоприятное воздействие может привести к появлению погрешности в работе.
2. Используемый шунт должен быть немного ниже замеряемого тока. Закрепить его помогут специальные гайки.
3. В момент подключения следует обеспечить отсутствие подачи тока на исследуемое устройство.
4. Важным моментом является проверка полярностей.
5. Устройство сгорит при подключении в электросеть без подачи нагрузки.
6. Категорически запрещено касание оголенных проводков любыми незащищенными частями тела.
7. Каждые 6 месяцев рекомендуется проверять технику в органах Госстандарта.

Амперметр требует последовательного соединения в электрической цепи с нагрузкой. При больших токах используется трансформатор, шунт, магнитный усилитель и милливольтметр. Из стандартного ряда могут быть выбраны первичные токи шунтов при условии стандартизации вторичного напряжения в районе 75 мВ. При высоком напряжении с отметкой более 1000 В в цепи переменного тока применяется гальваническая развязка амперметров, а в цепи постоянного — особые магнитные усилители.

Правила выбора

Современный рынок товаров и услуг предлагает потребителю огромное количество моделей амперметров. Выбрать прибор для измерения тока помогут основные правила:

1. Наиболее точные измерения даст прибор со средним сопротивлением до 0,5 Ом.
2. Зажимы контактов должны быть покрыты специальным антикоррозийным составом.
3. Основа качественной техники — герметичный корпус без повреждений. Предотвращение проникновения влаги не только максимально продлит срок службы, но и будет способствовать повышению точности показаний.
4. Тип агрегата целиком зависит от целей его использования.
5. Подключиться к разнообразным источникам для проведения исследований поможет компактное переносное устройство.
6. Существуют модульный тип исполнения амперметра, предназначенный для установки в посадочное место в силовом щитке.

Для исследования силы тока учёными был создан амперметр. Из-за малого внутреннего сопротивления это измерительное устройство не влияет на параметры тока в измеряемой цепи. Прибор нашёл широкое применение в крупной сетевой промышленности, в быту и домашнем хозяйстве.

Как называют прибор для измерения силы тока

Установите хронологическую последовательность событий:1)провозглашение России империей 2) присоединение Крыма 3)начало нового летоисчисления 4)строите … льство санкт-петербурга И пожалуйста напишите даты каждого события ​

В некоторую точку пространства приходят два луча одинаковой частоты с оптической разностью хода 8 мкм. Определить усилится или ослабится свет в этой т … очке, если в нее приходят зеленые лучи с длиной волны 520 нм.

СРОЧНО!!!‼️‼️‼️Ответьте на вопросы:1. В каких случаях свет, падающий на границу раздела двух различных прозрачных сред, проходит через второе вещество … , не преломляясь?А) В случае перехода света в вещество с меньшей оптической плотностью.В) При угле падения лучей на границу раздела веществ, равном 90°;С) Когда свет переходит в вещество с большей оптической плотностью;D) Когда падающие лучи перпендикулярны этой границе. 2. Показатель преломления -это постоянная для данных двух сред величина;А) не зависящая от угла падения луча света и характеризующая преломляющие свойства этих двух сред;В) зависящая от угла падения луча света и прозрачности сред;С) зависящая от угла падения и показывающая степень этой зависимости;D) определяющая зависимость преломляющих свойств двух сред от их прозрачности. 3. Укажите оптический прибор, который может давать увеличенное изображение.А) Плоское зеркало В) Собирающая линзаС) Стеклянная плоско- параллельная пластинаD) Любая линзаE) Рассеивающая линза​

На дифракционную решетку с постоянной 0,0025 мм направлена монохроматическая волна. Первый максимум получен на экране смещенным на 4 см от первоначаль … ного направления света. Определить длину волны, если расстояние между экраном и решеткой равно 25 см.

Луч света падает из воды на поверхность неизвестного прозрачного вещества под углом 40°. Угол преломления равен 35°. Найти абсолютный показатель прело … мления неизвестного вещества. Сделать чертеж.

по похилій площині довжиною 50м підіймають тіло массою 4 кг,прикладуючи силу 0,025кН який ККД похилої ,якщо її висота 20м?

. Тело движется вдоль оси ОХ, его движение описывается уравнением: x(t) = t – 2. Чему равны скорость этого тела и его начальная координата? Постройте … график зависимости координаты от времени.

Яку силу потрібно прикласти до тіла, що проходить шлях 80см, щоб виконати роботу 4 кДж?

Какое свойство характерно для проводящего тела? А. Вектор напряженности электростатического поля тела направлен по касательной к поверхности Б. Потенц … иалы во всех точках тела одинаковы В. При обычных условиях тело не проводит электрический ток Г. Напряженность электростатического поля в середине тела отлична от нуля

Тело движется вдоль оси ОХ, его движение описывается уравнением: x(t) = t – 2. Чему равны скорость этого тела и его начальная координата? Постройте гр … афик зависимости координаты от времени.

Прибор для измерения силы тока в цепи: схема измерения

В процессе эксплуатирования электрической сети или какого-то электроприбора, необходимо проводить измерение силы тока. Домашним мастерам будет полезно узнать, как определить мощность электронного оборудования, и какие устройства для этого применяют. Также стоит знать о защите при работе с электроникой под напряжением.

Устройства для измерения

Измерительные аппараты применяются в разных областях домашнего хозяйства и в промышленных масштабах. Чаще приборы эксплуатируются на крупных предприятиях, которые связаны с распределением тепловой регенерации, электроэнергии. Современный рынок товаров и услуг предлагает потребителю огромное количество моделей.

Важно знать параметры электричества

Силу электротока интересно сравнивать с водным потоком. В стародавние времена реки загораживали бревнами, чтобы обеспечить напор, который бы вертел мельничное колесо. С увеличением скорости вращения, эффективность мельницы возрастала. Также и сила электротока характеризует ЭДС, производимую электричеством.

От большой силы тока нагреется проводка

Например, лампа, при повышении силы электричества в токовой цепи, будет светить более ярко. Поэтому необходимо знать, как называется прибор для измерения силы тока и мощности.

Мощность напрямую оказывает влияние на то, как электричество будет воздействовать на человеческий организм при касании. Сила тока (СТ) демонстрирует нагрузку на провод. Максимум токовой пропускной способности провода зависит от электропроводности и площади токопровода в сечении. Когда СТ окажется очень значительной, электропровод или электрический кабель будет перегреваться.

Важно! Это может спровоцировать плавку изоляционного слоя и, как результат — электрического замыкания.

Вот почему электропроводке всегда создают защиту от высоких нагрузок специальными выключателями (автомат) или предохраняющими элементами.

По значениям можно искать неисправности

С особенным трепетом к этому необходимо отнестись обладателям жилья со старой электропроводкой. При использовании всё большего числа приборов, аппаратов, провода подвергаются нагруженному состоянию.

По отношению значений СТ в разных цепях электрических устройств, можно говорить об их работе. Так, в фазах двигателя должны протекать электрические токи равнозначной мощности. В том случае, когда наблюдается разница, значит двигатель функционирует неправильно. Также можно видеть состояние работы нагревателя или системы «тёплый пол» — измеряется СТ во всех комплектующих.

Работа приборов основана на разных принципах

Амперметры

Измерить можно при помощи одной из разновидностей этого прибора:

• Электромагнитный. Внутри расположена катушка, по ней идет электроток и создает ЭДС. Оно затягивает в катушку металлический сердечник, который связан со стрелочкой. Чем выше будет СТ, тем активнее будет затягиваться сердечник и больше будет отклоняться стрелочка аппарата.
• Тепловой. В устройстве присутствует натянутая нить из металла, она связана со стрелочкой. Идущий электроток провоцирует нагревание нити, его уровень зависит от СТ. А чем активнее нагрев, тем нить становится длиннее, и больше отклонится стрелочка аппарата.
• Магнитоэлектрический. В устройстве присутствует магнитное поле, где симметрично располагается объединенная со стрелочкой электроприбора рамка с проволочной намоткой. При проходе через намотку электротока, конструкция под воздействием поля развернется на определенный угол, зависящий от СТ. А от угла поворачивания определяется расположение стрелочки, которая отмечает на шкале данные силы электротока.
• Электродинамичный. Внутри электроприбора имеются 2 катушки. Одна нестационарная. Когда по катушкам идет электроток (из-за формирующихся при этом электрических полей) подвижная повернется по отношению ко второй, и при этом уводит за собой стрелочку. От СТ зависит угол отклонения.
• Индукционный. Электроток идет через обмотки не двигающихся катушек, объединенных магнит-системой. В процессе формируется магнитное поле (вращается, бежит), действующее с определенной силой (в зависимости от СТ) на двигающийся цилиндрический или дисковой элемент из металла, связанный со счетчиком электроприбора.
• Электронный или цифровой. Во внутренней части расположена электрическая схема, данные выводятся на ЖК-дисплей.

Цифровые модели удобнее

Мультиметр

Так именуют универсальный измеритель значений электротока. Он может функционировать, как амперметр. Результаты замеров выводятся на ЖК-экране. Для функционирования необходимо электропитание от аккумулятора.

Механику можно использовать без батареек

Тестер

По типу работы, прибор аналоговый. Итоги замеров можно видеть на механическом табло за защитным стеклом при помощи стрелочки, аккумуляторы нужны только при присутствии омметра.

Удобно мерить без вмешательства в схему

Токоизмерительные клещи

Они наиболее практичные. Ими зажимают места испытуемого проводника, после чего электроприбор покажет силу идущего в нем электротока. При этом важно принять во внимание, что кольцо должно быть исключительно в пределах проверяемого провода. Если закрепить несколько жил, аппарат покажет геометрию токов в них.

Первые три устройства для осуществления замеров подразумевают присутствие в цепи токовой нагрузки. Монтируются обязательно в разрыв электропровода. Для 1 фазы электросети, это подразумевает и фазу, так и «0». Для 3 фаз — исключительно фаза, потому что в «0» протекает геометрия токов всех фаз (при одной и той же нагрузке равняется 0).

Необходимо правильное подключение

Присутствует два обстоятельства:

• Различие вольтметра (чтобы определять электрическое напряжение) от амперметра состоит в том, что его запрещено применять без токовой нагрузки, иначе будет коротить.
• Щупами устройства разрешено прикасаться только к электропроводам или контактам, когда нет электричества, то есть проверяемая электролиния должна быть не под напряжением. Иначе между рядом расположенным щупом и проводящей ток жилой скорее всего будет наблюдаться дуга, которой хватит для плавки металлических элементов. Все измерители имеют диапазоны, которыми можно отрегулировать чувствительность.

На заметку. Электроток, потребляемый отдельными электроприборами, такими как телевизор и ПК, сберегающие энергию лампочки и светодиоды не синусоидальные. Некоторые измерители, принцип работы которых сориентирован на переменное электрическое напряжение, могут показывать СТ ошибочно.

Стоит работать в перчатках

Как не травмироваться при замерах?

Чтобы перестраховаться, если имеются сомнения, лучше ознакомиться с инструкцией к электроприбору и проверить верность подсоединения. Выполняя замеры, важно помнить о мерах защиты при работе с электротоком. Травмирование может случиться даже при работе с незначительной токовой мощности аппаратами. Особенно в условиях с высокой влажностью. Необходимо работать в прорезиненной спецодежде.

Для исследования СТ, ученые придумали измеряющие электроприборы. Из-за незначительного внутреннего сопротивления, эти измерители не оказывают влияние на параметры электротока в измеряемой токовой цепи. Приборы активно применяются на промобъектах и дома.

Измерение силы тока, напряжения и мощности в электрических цепях.

Источник: http://shop220.ru/izmeritelnye-pribory.htm

Устройства для измерения

Измерительные аппараты применяются в разных областях домашнего хозяйства и в промышленных масштабах. Чаще приборы эксплуатируются на крупных предприятиях, которые связаны с распределением тепловой регенерации, электроэнергии. Современный рынок товаров и услуг предлагает потребителю огромное количество моделей.

Важно знать параметры электричества

Силу электротока интересно сравнивать с водным потоком. В стародавние времена реки загораживали бревнами, чтобы обеспечить напор, который бы вертел мельничное колесо. С увеличением скорости вращения, эффективность мельницы возрастала. Также и сила электротока характеризует ЭДС, производимую электричеством.

От большой силы тока нагреется проводка

Например, лампа, при повышении силы электричества в токовой цепи, будет светить более ярко. Поэтому необходимо знать, как называется прибор для измерения силы тока и мощности.

Мощность напрямую оказывает влияние на то, как электричество будет воздействовать на человеческий организм при касании. Сила тока (СТ) демонстрирует нагрузку на провод. Максимум токовой пропускной способности провода зависит от электропроводности и площади токопровода в сечении. Когда СТ окажется очень значительной, электропровод или электрический кабель будет перегреваться.

Важно! Это может спровоцировать плавку изоляционного слоя и, как результат — электрического замыкания.

Вот почему электропроводке всегда создают защиту от высоких нагрузок специальными выключателями (автомат) или предохраняющими элементами.

По значениям можно искать неисправности

С особенным трепетом к этому необходимо отнестись обладателям жилья со старой электропроводкой. При использовании всё большего числа приборов, аппаратов, провода подвергаются нагруженному состоянию.

По отношению значений СТ в разных цепях электрических устройств, можно говорить об их работе. Так, в фазах двигателя должны протекать электрические токи равнозначной мощности. В том случае, когда наблюдается разница, значит двигатель функционирует неправильно. Также можно видеть состояние работы нагревателя или системы «тёплый пол» — измеряется СТ во всех комплектующих.

Работа приборов основана на разных принципах

Амперметры

Измерить можно при помощи одной из разновидностей этого прибора:

• Электромагнитный. Внутри расположена катушка, по ней идет электроток и создает ЭДС. Оно затягивает в катушку металлический сердечник, который связан со стрелочкой. Чем выше будет СТ, тем активнее будет затягиваться сердечник и больше будет отклоняться стрелочка аппарата.
• Тепловой. В устройстве присутствует натянутая нить из металла, она связана со стрелочкой. Идущий электроток провоцирует нагревание нити, его уровень зависит от СТ. А чем активнее нагрев, тем нить становится длиннее, и больше отклонится стрелочка аппарата.
• Магнитоэлектрический. В устройстве присутствует магнитное поле, где симметрично располагается объединенная со стрелочкой электроприбора рамка с проволочной намоткой. При проходе через намотку электротока, конструкция под воздействием поля развернется на определенный угол, зависящий от СТ. А от угла поворачивания определяется расположение стрелочки, которая отмечает на шкале данные силы электротока.
• Электродинамичный. Внутри электроприбора имеются 2 катушки. Одна нестационарная. Когда по катушкам идет электроток (из-за формирующихся при этом электрических полей) подвижная повернется по отношению ко второй, и при этом уводит за собой стрелочку. От СТ зависит угол отклонения.
• Индукционный. Электроток идет через обмотки не двигающихся катушек, объединенных магнит-системой. В процессе формируется магнитное поле (вращается, бежит), действующее с определенной силой (в зависимости от СТ) на двигающийся цилиндрический или дисковой элемент из металла, связанный со счетчиком электроприбора.
• Электронный или цифровой. Во внутренней части расположена электрическая схема, данные выводятся на ЖК-дисплей.

Цифровые модели удобнее

Мультиметр

Так именуют универсальный измеритель значений электротока. Он может функционировать, как амперметр. Результаты замеров выводятся на ЖК-экране. Для функционирования необходимо электропитание от аккумулятора.

Механику можно использовать без батареек

Тестер

По типу работы, прибор аналоговый. Итоги замеров можно видеть на механическом табло за защитным стеклом при помощи стрелочки, аккумуляторы нужны только при присутствии омметра.

Удобно мерить без вмешательства в схему

Токоизмерительные клещи

Они наиболее практичные. Ими зажимают места испытуемого проводника, после чего электроприбор покажет силу идущего в нем электротока. При этом важно принять во внимание, что кольцо должно быть исключительно в пределах проверяемого провода. Если закрепить несколько жил, аппарат покажет геометрию токов в них.

Первые три устройства для осуществления замеров подразумевают присутствие в цепи токовой нагрузки. Монтируются обязательно в разрыв электропровода. Для 1 фазы электросети, это подразумевает и фазу, так и «0». Для 3 фаз — исключительно фаза, потому что в «0» протекает геометрия токов всех фаз (при одной и той же нагрузке равняется 0).

Необходимо правильное подключение

Присутствует два обстоятельства:

• Различие вольтметра (чтобы определять электрическое напряжение) от амперметра состоит в том, что его запрещено применять без токовой нагрузки, иначе будет коротить.
• Щупами устройства разрешено прикасаться только к электропроводам или контактам, когда нет электричества, то есть проверяемая электролиния должна быть не под напряжением. Иначе между рядом расположенным щупом и проводящей ток жилой скорее всего будет наблюдаться дуга, которой хватит для плавки металлических элементов. Все измерители имеют диапазоны, которыми можно отрегулировать чувствительность.

На заметку. Электроток, потребляемый отдельными электроприборами, такими как телевизор и ПК, сберегающие энергию лампочки и светодиоды не синусоидальные. Некоторые измерители, принцип работы которых сориентирован на переменное электрическое напряжение, могут показывать СТ ошибочно.

Стоит работать в перчатках

Источник: http://rusenergetics.ru/instrumenty/pribor-dlya-izmereniya-sily-toka

Шунты к амперметру

Ток, вызывающий отклонение подвижной части прибора на всю шкалу, называется током полного отклонения I
0
. Если с помощью амперметра необходимо измерить силу тока

I больше, чем

I0
, к нему параллельно подключается дополнительное сопротивление

Rш , называемое шунтом (рис

Рис. 8. Подключение шунта к амперметру.

Измеряемый ток разветвляется и только часть его проходит через измерительный прибор. Так достигается расширение предела измерений амперметра. По первому правилу Кирхгофа величины токов связаны соотношением:

, (12)

где I

– сила измеряемого тока,

Ip – сила тока, текущего через измерительный механизм (рамку) прибора,

Iш – сила тока, текущего через шунт.

По второмуправилу Кирхгофа имеем:

, (13)

где r

— сопротивление рамки амперметра,

Rш – сопротивление шунта. Из (12) и (13) следует, что

. (14)

Выражение (14) позволяет определить R

ш , при котором отклонение стрелки измерительного прибора на всю шкалу будет соответствовать требуемому пределу измерения силы тока

Iпр . Иначе говоря, при

I =

Iпр ток через амперметр

Iр будет равен току полного отклонения:

Iр =

I0
. В таком случае выражение (14) принимает вид:

. (15)

На практике используют коэффициент шунтирования (или коэффициент растяжения предела измерений) n

для данного значения

Iпр , который равен

(16)

Тогда выражение (15) принимает вид:

. (17)

С данным шунтом цена деления амперметра также возрастет в n

раз.

Источник: http://bulze.ru/otoplenie-drugoe/izmerenie-toka.html

Схема измерения силы тока Амперметром

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

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

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

Источник: http://ydoma.info/tehnologii-remonta/izmereniya/izmereniya-sily-toka.html

Сферы применения

Электроизмерительные приборы нашли свое применения в различных областях — помимо научных исследований, их применяют как в промышленности и энергетике, так и на транспорте, в связи, а также в медицине. Также электроизмерительные приборы используются и повсеместно в быту для учета электроэнергии.

На сегодняшний день большей популярностью пользуются цифровые устройства, так как помимо повышенной точности и чувствительности к измеряемой величине, они обладают компактностью и широким диапазоном измерений. Аналоговые приборы используются в основном в качестве учебных.

Источник

Источник: http://bulze.ru/otoplenie-drugoe/izmerenie-toka.html

Разновидности амперметров

Принято делить их на 3 главных типа конструкций:

• стрелочный электромеханический;
• стрелочный электронный;
• полностью цифровой с современными стандартами индикации измерений.

Стрелочные приборы распространены больше остальных, потому что они отличаются большой надежностью и простотой. Для измерения силы переменного тока могут применять индукционные, детекторные и прочие амперметры, кроме магнитоэлектрических устройств (рассчитанных на постоянный ток). Иногда встречается оснащение аппаратов со стрелочной головкой специальными электронными контурами, которые усиливают передающийся сигнал.

Также электроника позволяет исключать перегрузки, отсеивать посторонние шумы и наводки. За последние годы доля цифровых амперметров заметно выросла, но они все еще остаются «на вторых ролях».

Сама цифровая индикация может быть выполнена на базе как жидких кристаллов, так и светодиодов. Если говорить о стрелочных приборах, то разница между ними касается того, как именно создается вращение стрелки. В электромагнитных аппаратах оно возникает в результате механического действия тока в промежутке между катушкой и движущимся сердечником из ферромагнитного материала. К сердечнику и крепится стрелка. Задание угла поворота происходит, когда становятся равными вращающий момент и сопротивление рабочей пружины.

Отдельного внимания заслуживают щитовые амперметры. По принципу работы они почти не отличаются от других типов. Вместо отдельной «коробочки» используется целый «щит», обеспечивающий стабильность положения прибора. Именно такие устройства востребованы:

• в производственных цехах;
• в лабораториях промышленных предприятий;
• в учебных заведениях;
• на генерирующих и распределяющих ток объектах;
• в бортовой аппаратуре транспортных средств;
• в автоматизированных комплексах;
• в трансформаторных подстанциях.

Источник: http://stroy-podskazka.ru/ampermetr/peremennogo-toka/

Единицы измерения мощности электрического тока.

Кроме Амперов, Мы часто сталкиваемся с понятием мощности электрического тока. Эта величина показывает работу тока, совершенную в единицу времени.

Мощность равняется отношению совершенной работы ко времени, в течение которого она была совершена.

Мощность измеряется в Ваттах и обозначается буквой Р. Высчитывается по формуле P = А х B, т. е. для того что бы узнать мощность- необходимо величину напряжения электросети умножить на потребляемый ток, подключенными к ней электроприборами, бытовой техникой, освещением и т. д.

На электропотребителях часто на табличках или в паспорте только указывается потребляемая мощность, зная которую легко можно высчитать ток. Например, потребляемая мощность телевизором 110 Ватт. Что бы узнать величину потребляемого тока- делим мощность на напряжение

220 Вольт и получаем 0. 5 А. Но учтите, что это максимальная величина, в реальности она может быть меньше т. к. телевизор на низкой яркости и при других условиях будет меньше расходовать электроэнергии.

Источник: http://bulze.ru/otoplenie-drugoe/izmerenie-toka.html

Технические характеристики стрелочных амперметров переменного тока

Частота	50 – 60 Гц
Погрешность	1,5%
Рабочая температура	10°С до + 40°С
Температура хранения	20°С до + 70°С
Соответствие стандартам	NFС 42-010 и 42-100 МЭК 51 VDE 0410
Потребление в цепи	1,1 ВА

Источник: http://77volt.ru/pribory-kontrolya-i-izmereniya/ampermetry/strelochnye/

Измерение тока и напряжения. Вольтметр и амперметр.

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

Источник: http://fashionst.ru/ampermetr-izmerit-obshchiy-tok/

Сфера применения амперметров

Приборы для измерения тока нашли применение в различных сферах. Их активно используют на крупных предприятиях, связанных с генерацией и распределением электрической, тепловой энергии.

электротехнике – энергетике

автомобилестроении

точных науках

строительстве

электролабораториях

Но не только средние и крупные предприятия используют этот прибор: они востребованы и среди обычных людей. Практически любой опытный автоэлектрик имеет в арсенале подобное устройство, позволяющее проводить замеры показателей электропотребления приборов, узлов автомобилей и пр.

Источник: http://pue8.ru/elektrotekhnik/813-ampermetr-naznachenie-skhemy-podklyucheniya-primenenie-tipy.html

Бесконтактное измерение тока

Для осуществления измерения силы тока без разрыва схемы существует специальный вид электрических амперметров под названием токовые клещи. Принцип действия основан на измерении магнитного поля, образующегося вокруг проводника с током. Данный эффект проявляется на переменном напряжении.

Измерение тока без разрыва цепи

Показания амперметра имеют меньшую точность по сравнению с приборами, подключаемыми последовательно.  При лабораторных измерения данный способ не используется, но в бытовых целях такой вид измерений достаточно удобен. Безопасность и простота работы с токовыми клещами намного выше, чем при использовании аналоговых приборов.

Источник: http://swapmotor.ru/instrument-i-oborudovanie/iampermetr.html

Что еще нужно знать про амперметры переменного тока

В практических измерениях силы тока используют 3 основные единицы — собственно ампер, микроампер и миллиампер. Сокращенные обозначения — А, мкА и мА соответственно. По используемой единице измерения выделяют:

• амперметр;
• миллиамперметр;
• микроамперметр.

Шунты, которые раздвигают диапазон измерений, подсоединяют при помощи особых гаек. Подключение шунта к измерительному прибору должно производиться строго до включения питания. Необходимо внимательно следить за соблюдением полярности при подключении, в противном случае прибор «измерит» отрицательное значение силы тока. Электромагнитный амперметр менее чувствителен, чем магнитоэлектрический, но зато подходит как раз для замеров переменного тока.

Что касается ферродинамических измерителей, то они устроены по тому же принципу, что и электродинамические.

Но преимуществом в этом случае будет лучшая защита от негативных внешних факторов. Отпадает необходимость использовать внешние защитные экраны для противодействия наводкам. Сама конструкция — чисто механически — проста и надежна, стабильна при любых нормальных ситуациях. Из-за этого ферродинамический амперметр используют в ответственных отраслях промышленности и на оборонных объектах. Пользоваться им к тому же сравнительно просто, а точность замеров выше, чем у других аналоговых аппаратов.

Свои преимущества есть и у цифрового амперметра. Он находит применение как в производстве, так и в повседневной жизни. Подобные устройства сравнительно невелики, но очень точны. Кроме того, они:

• имеют меньшую массу, чем аналоговые приборы;
• не подвержены воздействию вибраций;
• сохраняют работоспособность после слабого удара;
• одинаково эффективны в горизонтальном или вертикальном положении;
• могут переносить довольно значительные колебания температур и давления.

Если нужны максимально точные замеры, следует отдавать предпочтение амперметрам с сопротивлением не более 0,5 Ом. Очень хорошо, когда зажимы контактов подвергаются антикоррозийной обработке. При выборе устройства нужно смотреть и на качество изготовления корпуса. Малейшие механические дефекты там совершенно недопустимы, как и любое нарушение герметичности. Попадание внутрь воды либо водяных паров не только сокращает срок службы амперметра, но и многократно понижает достоверность его показаний.

Что такое амперметр переменного тока, смотрите далее.

Источник: http://stroy-podskazka.ru/ampermetr/peremennogo-toka/

Как подключить амперметр

Амперметр необходимо подключать в строгой последовательности – он располагается между источником электропитания и нагрузкой. Для проведения правильных измерений необходимо четко знать тип напряжения в источнике электропитания – постоянный или переменный ток. Использовать необходимо только соответствующий для конкретного типа тока прибор.

Разъясним детально, как необходимо подключить амперметр, чтобы получить точные и корректные показатели тока:

• требуется выбрать необходимый шунт, максимальный ток которого ниже тока, который нужно замерять;
• затем амперметр подключается к шунтам специальными гайками, расположенными на самом амперметре;
• подключение амперметра осуществляется только после обесточивания измеряемого прибора посредством разрыва электрической цепи;
• включите амперметр в цепь с шунтом;
• соедините элементы правильно, чтобы обеспечить четкое соблюдение полярности для корректного отображения данных;
• подключите электропитание, после чего можно считывать результаты на амперметре.

В качестве мер предосторожности отметим, что ни при каких обстоятельствах не следует подключать амперметр в розетку без какой-либо нагрузки. Поскольку устройство обладает небольшим входным сопротивлением, при подключении без нагрузки он просто сгорит.

Сферы применения амперметров включает как крупные промышленные предприятия по выработке и распределению электроэнергии, так и строительство, автомобилестроение, наука. Также они применяются в бытовой сфере среди владельцев автомобилей для проведения самостоятельных измерений автомобильных приборов.

Источник: http://odinelectric.ru/wiring/tools/chto-takoe-ampermetr

Бесконтактный способ измерения тока

Без особой необходимости вряд ли нужно нарушать целостность качественных кабелей. Иногда невозможно отключить питающее напряжение. При работе с мощными силовыми линиями пригодятся дополнительные меры безопасности. Во всех перечисленных ситуациях измерить ток можно с применением специализированных приборов.

Измерительные клещи

Кольцевая часть инструмента после замыкания образует катушку индукции. Встроенный цифровой прибор регистрирует наведенные токи.

Источник: http://ectrl.ru/osveshchenie/ampermetr-eto.html

Типовые варианты интегральных измерителей тока

На основе серийно производимых микросхем INA250 и INA260 компания TI разработала и предлагает ряд готовых типовых решений для демонстрации процесса измерений тока. Полностью собранные платы TIDA-00614 и TIDA-01608 были специально разработаны для тестирования и оценки производительности интегральных измерителей тока с встроенным шунтом в конкретных условиях. Но подчеркивая демонстрационный характер изделий, компания отмечает, что именно эти платы не продаются в готовом виде. Для знакомства с возможностями микросхем предусмотрены другие отладочные платы – INA260EVM и INA250EVM.

TIDA-00614 – двунаправленный измеритель тока с интегральным шунтом на 30 А

Эта плата (рисунок 4) позволяет точно измерять ток в диапазоне до 30 А на шине с синфазным напряжением до 36 В при температурах -40…85°С. Ток нагрузки делится примерно пополам между цепями двух шунтирующих резисторов. Соответствующее току первого канала напряжение с выхода усилителя (OUT) поступает на вход REF второго канала. Устройство суммирует выходные напряжения двух микросхем INA250A2 и генерирует общее выходное напряжение относительно вывода GND. Схема измерительной платы TIDA-00614 представлена на рисунке 5.

Рис. 4. Плата TIDA-00614

Особенности TIDA-00614

• Компактная конструкция с хорошими температурными характеристиками
• Устойчивое измерение тока до 30 А с помощью двух усилителей с параллельно подключенными интегрированными токоизмерительными шунтами
• Возможность конфигурирования для полного и частичного, положительного и отрицательного диапазонов измерения двунаправленного тока
• В комплект устройства входят документация, проектные данные и файлы макета платы.

Рис. 5. Электрическая схема токоизмерительной платы TIDA-00614

TIDA-01608 – изолированный датчик тока с интегрированным резисторным шунтом и интерфейсом I²C

На рисунке 6 представлена собранная плата измерителя TIDA-01608, а на рисунке 7 – принципиальная схема устройства. Плата позволяет с высокой точностью измерять ток на шине с напряжением в сотни вольт и служит примером устройств, разрабатываемых для оборудования солнечной энергетики и серверных блоков питания с их потребностью в широком диапазоне входного напряжения высокого уровня. На плате TIDA-01608 размещены: микросхема INA260 с интегрированным резистивным шунтом для измерения тока, два двунаправленных буфера P82B96, упрощающие соединение I²C, цифровой изолятор ISOW7842, который обеспечивает гальваническую развязку измерительных и управляющих цепей. Измеряемое микросхемой INA260 синфазное напряжение ограничено уровнем 36 В, поэтому использование ISOW7842 позволяет разработчику решить задачу измерения тока в высоковольтных цепях.

Рис. 6. Плата TIDA-01608

Особенности TIDA-01608

• Измерение тока высоковольтной шины (±1 кВ)
• Изолированные цепи нагрузки с высоким напряжением
• Совместимость с шиной I²C
• Усиленная изоляция цифрового интерфейса I²C с микроконтроллером
• Системная погрешность 1%

Рис. 7. Электрическая схема токоизмерительной платы TIDA-01608

Источник: http://bulze.ru/otoplenie-drugoe/izmerenie-toka.html

Измерение тока и напряжения — FINDOUT.SU

Сведения из теории. Электродвижущая сила источника питания (ИП) всегда равна сумме падений напряжений на участках последовательной цепи, по которой протекает ток, или общая работа, совершаемая током, всегда равна сумме работ на отдельных участках цепи. U вх= U 1+ U 2. Можно считать, что входное напряжение ИП «делится» на отдельные падения напряжения на элементах цепи прямо пропорционально величине их сопротивлений. Поэтому цепочку резисторов R 1 и R п1 можно считать «делителем» входного напряжения. Чем больше сопротивление цепи и сила тока протекающего по ней, тем больше работы по преодолению сопротивления. То есть количество работы по преодолению сопротивления прямо пропорционально величине сопротивления и силе тока. При изменении входного напряжения меняется и ток в последовательной цепи, но его величина всегда одинакова на всех участках цепи.

Цель работы: Закрепить навыки работы по измерению напряжения и силы тока. Познакомится с понятием «делитель напряжения» и свойствами последовательной электрической цепи. Попрактиковаться в соединении деталей методом пайки. Получить навык работы с блоком питания.

 

1.Записать тему и зарисовать схему в тетрадку.

2. Установить необходимую функцию измерений (измерение напряжения или тока).

3. Установить необходимый предел измерения напряжения или тока на приборе.

4.Собрать схему и подать входное напряжение (U вх.) подключив и источнику питания ИП.

 5.Установить наибольшее сопротивление, передвигая электрод (обозначен стрелкой) резистора переменного сопротивления, то есть поставить электрод в нижнее положение.

 6.Измерить напряжения U вх., U1 и U2 , а также силу тока I записать их в таблицу.

 7. Передвигая электрод резистора переменного сопротивления, уменьшая Rп1 наблюдать изменение показания вольтметров и амперметра, включенных в электрическую цепь.

Записать свои наблюдения в таблицу, измерив, напряжение и ток в трех точках положения электрода переменного резистора.

 

Номер измерения n	1	2	3
Uвх. Вольт.(измер)
U1 Вольт.
U2 Вольт.
Uвх=U1+U2
I Ампер.

 

8. Сравните измеренное и рассчитанное значение входного напряжения и ответьте на вопросы.

 

ВОПРОСЫ:

1. Можно ли считать, что сумма напряжений U1 и U2 всегда равна напряжению питания? Как делится общее напряжение источника питания по резисторам цепи?

2. Что значит выражение «прямо пропорционально».

3. Можно ли считать, что при уменьшении общего сопротивления цепи равного (R1 + R2) ток в цепи возрастает?

4. Можно ли сказать, что переменный резистор включен как реостат?

5. Почему при увеличении тока напряжение U1 растет, а напряжение U2 падает?

6. Течет ли ток при отсутствии напряжения питания?

7. Изменятся ли показания амперметра, если его включить последовательно между резисторами?

8. В каких единицах измеряется падение напряжения. Как называется прибор, измеряющий напряжение?

9. В каких единицах измеряется сила тока. Как называется прибор, измеряющий силу тока?

10. Можно ли провести все измерения одним прибором, если можно то каким?

11. Каковы свойства последовательной электрической цепи?

12. Как правильно включить вольтметр?

13. Как правильно включить амперметр?

 

 

Используемое оборудование

 

1. Вольтметр (Ампервольтомметр) — три

2. Амперметр (Ампервольтомметр) — один

3. Калькулятор.

4. Блок питания или батарея элементов.

5. Резистор постоянный и переменный.

6. Паяльник, припой, флюс.               

7. Соединительные концы и макетная плата.

8. Макетная плата.

 

Примечание. Жирным шрифтом выделены ключевые слова или термины, курсивом – слова на которые необходимо обратить внимание.

 

 

 

 

 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5

 

Приборы для измерения расхода электроэнергии и параметров тока

Страница 2 из 2

Для измерения силы тока используют амперметры. На принципиальных электрических схемах их изображают в виде кружка с буквой А внутри. Характерной особенностью амперметра является малое внутреннее сопротивление для того, чтобы его включение не π ι меняло значения силы измеряемого тока. Если измеряемая сила тока не превышает допустимую для данного амперметра, то ею включают в цепь последовательно с нагрузкой (рис. 6, а).
Если сила тока в цепи превышает допустимое для данного амперметра значение, то при измерениях постоянного тока применяют шунты RS (рис. 6, б), а переменного тока — трансформатора тока ТА (рис. 6, в).

Рис. 6. Измерение силы тока:
а — общая схема; б — с применением шунта; в — с использованием трансформатора тока

Трансформатор тока состоит из замкнутого магнитопровода, набранного из тонких листов электротехнической стали, на котором намотаны две обмотки: первичная (зажимы 3 и 4) с небольшим числом витков из толстого провода и вторичная (зажимы 1 и 2) с большим числом витков тонкого провода.
При протекании по первичной обмотке трансформатора тока, амперметр, включенный во вторичную обмотку по схеме на рисунке 6, в, будет показывать значение тока, (здесь к — коэффициент трансформации трансформатора тока, который указан на его щитке: 5/80,5/100 и т. д.).
Напряжение измеряют с помощью вольтметров. Чтобы не вносить существенную погрешность в измерительную цепь, внутреннее сопротивление вольтметров делают достаточно большим (1000 Ом и более).

Рис. 7. Измерение напряжения:

а — общая схема; б — с добавочным сопротивлением; в — с трансформатором напряжения

Вольтметр включают параллельно нагрузке (рис. 7, а). Если измеряемое напряжение превышает допустимое для данного вольтметра значение, то для расширения предела его измерения используют либо добавочное сопротивление (рис. 7, б) на постоянном токе, либо трансформатор напряжения ТН (рис. 7, в) на переменном токе. У трансформатора напряжения показание вольтметра во вторичной обмотке U2~ к U1.
Мощность в цепях постоянного и переменного токов измеряют с помощью ваттметра. Ваттметр имеет две обмотки: токовую с малым сопротивлением и напряжения (зажимы U* и U). Звездочка в обозначении зажима означает начало обмотки.
Токовая обмотка включается, как амперметр, последовательно с нагрузкой (рис. 7), а обмотка напряжения — как вольтметр, параллельно. В цепях постоянного тока ваттметр измеряет полную мощность, а в цепях переменного тока — активную составляющую мощности P — UIcos φ (здесь φ — угол сдвига фаз между силой тока и напряжением).

Приборы для измерения расхода электрической энергии.

Как было показано ранее, расход электрической энергии равен произведению мощности потребителя (нагрузки) Р на время его работы W= Pt [кВт · ч] Существует несколько способов определения количества израсходованной электроэнергии. Наиболее простейших является косвенный способ, для которого необходимо знать мощность всех нагрузок и время их работы. Прямой метод подразумевает использование специальных счетчиков расхода электрической энергии. Наиболее распространены индукционные счетчики, принцип действия которых показан на рисунке 8. Алюминиевый диск 1 счетчика закреплен на вращающейся оси. С двух сторон диска размещены электромагниты 2 и 3. Диск находится в зазоре постоянного магнита 4.
При подключении катушки электромагнита 2 как вольтметра, т. е. параллельно нагрузке, а катушки электромагнита 3 как амперметра (последовательно с нагрузкой) они создают за счет вихревых токов электромагнитную вращающую силу FэM.

Рис.  8. Измерение мощности
Рис. 9. Принцип действия индукционного счетчика:
—
1 — диск; 2,3 — электромагниты; 4 — постоянный магнит

Из- за особенностей конструкции электромагнитная сила прямо пропорциональна мощности нагрузки Р. Под действием этой силы диск начинает вращаться с ускорением. Постоянный магнит 4 также создает электромагнитную силу, пропорциональную скорости вращения диска, но направленную в обратную сторону по отношению к силе.
По мере увеличения скорости вращения диска увеличивается тормозящая сила от постоянного магнита, при определенном значении которой силы уравновешивают друг друга. Диск начинает вращаться с постоянной частотой п, пропорциональной мощности нагрузки. Произведение скорости (или числа оборотов диска) на время будет соответствовать количеству расходуемой электроэнергии. Для подсчета числа оборотов используют шестеренным счетный механизм.

Рис. 10. Схема подключения счетчика
На рисунке  10  показана стандартная схема подключения однофазного индукционного счетчика расхода электроэнергии. Линейный провод от питающей сети подключен к клемме 1 счетчика, а нулевой провод — к клемме 3.
Провода от нагрузки соединены соответственно с клеммами 2 и 4.
Кроме однофазных существуют и трехфазные индукционные счетчики расхода электроэнергии, позволяющие выполнять измерения непосредственно в трехфазных цепях. Для измерения расхода электроэнергии в одно- и трехфазных сетях начинают применять электронные счетчики, выполненные на базе микропроцессора. Их преимущества: высокая точность измерения, надежность, многофункциональность и возможность передачи информации на компьютер.

Измерение силы тока в электрических сетях. Прибор для измерения силы тока. Как измерить силу тока мультиметром

Электрический ток

Электрическим током называется упорядоченное направленное движение электрически заряженных частиц.

Мы с вами знаем, что заряда без частицы не может быть. Поэтому, направленное упорядоченное движение и будет у нас представлять не что иное, как электрический ток.

Стоит отметить, что электрический ток — это не просто движение направленное и упорядоченное, надо себе достаточно точно представлять, что же это такое. И в таком случае можно сказать следующее, что движение зарядов, конечно же может быть хаотично, беспорядочно, но на это хаотично и беспорядочное движение, накладывается еще одно движение, которое определяет смещение всех частиц по определенному направлению.

Вот такое движение и надо себе представлять, как электрический ток. То есть заряженные частицы движутся беспорядочно, но в этом движении есть смещение частиц в конкретном направлении. И как раз такое движение и будет не чем иным, как электрическим током.

Разумеется, нужно отметить тот факт, что частицы могут быть заряжены по-разному. Это могут быть и отрицательно заряженные частицы. Чаще, конечно, это электроны, а могут быть и положительно заряженные частицы — ионы. Но, конечно же, бывают и отрицательно заряженные ионы, которые тоже способны определять электрический ток.

Кроме этого следует сказать еще о том, что когда мы с вами какое-либо тело зарядим, то есть сообщим заряд этому телу, и это тело будет двигаться у нас в пространстве, то и такое движение можно назвать электрическим током.

Другими словами, если например, движется заряженный шарик, то этот шарик, конечно же, обладает зарядом, и соответственно он будет определять электрический ток.

Давайте рассмотрим простейший случай электрического тока. Этот электрический ток мы называем постоянным, то есть, когда электрические заряды не меняют свое направление движения и передвигаются с постоянной скоростью и при этом ток своего значения не изменяет, то, следовательно, этот ток является постоянным.

Сила тока

Для характеристики электрического тока применяют такую величину, как сила тока. Обозначают эту силу большой латинской буквой – I, а измеряют силу тока в амперах.

Однако для определения понятия «сила тока», нам нужно рассмотреть действия силы тока. Но, сам электрический ток мы с вами видеть не имеем возможности, а можем говорить о нем, когда наблюдаем его в действии.

Тепловое действие

В первую очередь, понятное дело, это действие тепловое. Вот тепловое действие тока и стоит на первом месте, потому что встречается чаще других. Что же это за такое действие? Выясняется, что если электрический ток проходит по проводнику, то проводники нагреваются. Вот это тепловое действие лежит в основе очень многих электронагревательных приборов.

Химические действия

На втором месте стоит, так называемое химическое действие. Оказывается, если ток протекает по некоторым проводникам, то меняется их химический состав и такое действие называют химическим действием.

Магнитное действие

И наконец-то третье действие, которое очень часто нам встречается – это магнитное действие электрического тока. Вот именно магнитное действие и положено в основу измерения определения того, что же такое сила тока.

Конечно же, силу тока определяют заряды, которые проходят или протекают через поперечное сечение проводника за единицу времени. Следовательно, сила тока будет определяться отношением количества электричества, которое прошло через поперечное сечение за единицу времени или за интервал времени.

Сила тока, как мы уже говорили, обозначается латинской буквой I и определяется она следующим образом, как отношение количества электричества, которое прошло через поперечное сечение проводника к промежутку времени, за которое этот заряд прошел через сечение проводника.

А сила тока измеряется в амперах. Обозначение Ампера появилось в честь физика Андре Мари Ампера из Франции, который достаточно много посвятил в своих работах изучению вопросов об электрическом токе. И еще важно знать, что 1 ампер является отношением количества электричества в один Кулон, прошедшего через сечение данного проводника за одну секунду.

Следует понимать, что электрический ток в таком случае может характеризоваться скоростью движения электрического заряда. Сила тока как раз и будет той самой характеристикой, которая определяет быстроту прохождения заряда через поперечное сечение данного проводника.

Прибор для измерения тока

Прибор для измерения силы тока называется амперметр. На данном приборе всегда ставится символ в виде буквы «А», которая говорит нам о том, что назначение этого прибора — измерение силы тока. На схеме амперметр, обозначается кружочком, в котором внутри ставится буква «А». А вот данные две черты обозначают соединительные провода, при помощи которых амперметр подключают в электрическую цепь. Амперметр подключается в цепь последовательно, так чтобы весь электрический ток прошел через этот прибор.

Электрический ток можно сравнить с движением воды по трубе. А вот амперметр в таком случае, будет прибором, который измеряет скорость течения этой воды по трубе.

Каждый из нас не единожды наблюдал за птицами, беззаботно сидящими на электрических проводах. А знаете, почему сидящие на проводах пернатые не гибнут? Оказывается, что по их телу проходит ничтожно малый ток. Но если, же она коснется какого-либо заземленного предмета, то ее моментально убьет током.

А известно ли вам, что многие животные имеют такую способность, как вырабатывать электрический ток. Обороняясь от врагов, электрический угорь способен выработать электрический ток, который имеет напряжение до 500В.

Между прочим, тело человека также способно вырабатывать электроэнергию, в частности на такой подвиг способна сердечная мышца. Благодаря таким сердечным способностям, с помощью электрокардиограммы, можно измерить ритм биения сердца.

Также интересным явлением из области электричества, является то, что при попадании в человека разряда молнии, у него на теле появляется довольно таки особенный рисунок, который еще называют фигурой Лихтенберга.

А вот в период, когда человек только начинал заниматься исследованиями электрических явлений, но при этом еще даже не знал о существовании специальных приборов, он ради науки приносил в жертву свое здоровье, а иногда и жизнь. Так однажды ученый-физик В. Петров, который исследовал явление электрической дуги, пошел на такую жертву и срезал слой кожи на пальцах, чтобы была возможность лучше чувствовать слабые токи.

Знаете ли вы, что древние римляне додумались лечить болезни с помощью электричества. Они нашли выход, как можно избавиться от головной боли. Для этих целей, на голову больного накладывали электрического угря. Конечно, сказать об эффективности такого лечения очень трудно, так как больной после такой процедуры уверял, что все прошло, или же боялся признаться, что у него болит голова.

На протяжении многих столетий человечество пыталось понять, что такое ток. Сегодня же ученые дали конкретное определение этому физическому явлению. Так что на самом деле является током, а так же в чем измеряются его показатели?

Еще из школьного курса физики нам известно, что электрическим током принято считать ни что иное, как движение частиц, имеющих заряд в определенном направлении, в определенном проводнике. Чтобы такое движение могло возникнуть, требуется наличие электрического поля. В то же время заряженные частицы же могут возникать повсеместно, благодаря тесному контакту, который бывает между различными веществами.

Заряды способны совершать свободные движение между самыми разными частицами в проводниках или же не иметь возможности передвигаться в изоляторах. В качестве проводника выступают металлы, солевые и кислотные растворы. Примером изолятора являются многие газы. Так же не пропускают электрический заряд эбонит, кварц, янтарь, некоторые искусственные материалы: поливинилхлорид, полиэтилен и т.д.

Для измерения тока используются различные параметры, к которым относят: напряжение, силу, сопротивление, мощность, частоту и т.д. Рассмотрим основные из них.

Сила тока

Так называется физическая величина, поддающаяся измерению. Она равна отношению между количеством имеющегося электрического заряда, которое способно пройти сквозь проводник, точнее его поперечное сечение за установленный промежуток времени относительно величины этого временного промежутка. Физики для измерения этой величины используют единицу, которая имеет название Ампер (А).

Мощность тока

Мощностью принято называть работу, которую выполняют частицы тока относительно сопротивлению электричества. В результате такой работы выделяется тепловая энергия. Можно так же сказать, что мощность тока – то количество тепловой энергии, которое выделяется за установленный промежуток времени. В физике принято измерять мощность в единицах, которые имеют название Ватты (Вт).

Напряжение

Это понятие определяет отношение работы тока, которая осуществляется относительно заряда на отдельно взятом участке электроцепи. Так как единицей измерения заряда принято считать Кулон (Кл), а работы – Джоуль (Дж), то для измерения напряжения используют единицу 1Дж/1Кл, которая равна 1 Вольту (В).

Сопротивление электричества

При проведении различных экспериментов с электрическим током, Георг Ом отметил, что в зависимости от используемых электрических цепей, приборы показывают разную силу тока. Так было появилось доказательство того, что каждый проводник имеет свое сопротивление. Для его расчета длину проводника нужно разделить на площадь его сечения. Единицей измерения сопротивления принято считать Ом.

Уже из названия становится понятно, что постоянным током называют тот, который независимо от внешних факторов не меняет направления и частоты. Так как у постоянного тока нет частоты, поэтому принятой считать ее нулевой.

Соответственно, переменный ток – ток способный изменять свою величину и направление за обозначенную единицу времени. Его частотой называют число циклов изменения за определенный промежуток времени. Эта величина измеряется в Герцах (Гц).

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

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

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

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

Схема измерения величины протекающего тока Амперметром

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

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

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

Как на практике

измерять потребляемый электроприбором ток

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Как рассчитать потребляемую мощность электроприбором

по потребляемому току

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

. Ток или силу тока определяют количеством электронов, проходящих через точку или элемент схемы в течение одной секунды. Так, например, через нить накала горящей лампы накаливания карманного фонаря ежесекундно проходит около 2 000 000 000 000 000 000 (два триллиона) электронов. Однако на практике измеряется не количество электронов, а их движение, выраженное в амперах (А).

Ампер – это единица электрического тока, которую так назвали в честь французского физика и математика А. Ампера изучавшего взаимодействие проводников с током. Экспериментально установлено, что при токе в 1А через точку или элемент схемы проходит около 6 250 000 000 000 000 000 электронов.

Помимо ампера применяют и более мелкие единицы силы тока: миллиампер (мA), равный 0,001 А, и микроампер (мкA), равный 0,000001 А или 0,001 мА. Следовательно: 1 А = 1000 мА = 1 000 000 мкА .

1. Прибор для измерения силы тока.

Как и напряжение, ток бывает постоянный и переменный . Приборы, служащие для измерения тока, называют амперметрами , миллиамперметрами и микроамперметрами . Так же, как и вольтметры, амперметры бывают стрелочными и цифровыми .

На электрических схемах приборы обозначаются кружком и буквой внутри: А (амперметр), мА (миллиамперметр) и мкА (микроамперметр). Рядом с условным обозначением амперметра указывается его буквенное обозначение «PА » и порядковый номер в схеме. Например. Если амперметров в схеме будет два, то около первого пишут «PА1 », а около второго «PА2 ».

Для измерения тока амперметр включается непосредственно в цепь последовательно с нагрузкой , то есть в разрыв цепи питания нагрузки. Таким образом, на время измерения амперметр становится как бы еще одним элементом электрической цепи, через который протекает ток, но при этом в схему амперметр никаких изменений не вносит. На рисунке ниже изображена схема включения миллиамперметра в цепь питания лампы накаливания.

Также надо помнить, что амперметры выпускаются на разные диапазоны (шкалы), и если при измерении использовать прибор с меньшим диапазоном по отношению к измеряемой величине, то прибор можно повредить. Например. Диапазон измерения миллиамперметра составляет 0…300 мА, значит, силу тока измеряют только в этих пределах, так как при измерении тока свыше 300 мА прибор выйдет из строя.

2. Измерение силы тока мультиметром.

Измерение силы тока мультиметром практически ни чем не отличается от измерения обыкновенным амперметром или миллиамперметром. Разница состоит лишь в том, что у обычного прибора всего один диапазон измерения, рассчитанный на определенную максимальную величину тока, тогда как у мультиметра диапазонов несколько, и перед измерением приходится определять каким из диапазон пользоваться в данный момент.

Обычные мультиметры, не профессиональные, рассчитаны на измерение постоянного тока и имеют четыре поддиапазона, что на бытовом уровне вполне достаточно. У каждого поддиапазона есть свой максимальный предел измерения, который обозначен цифровым значением: 2m , 20m , 200m , 10А . Например. На пределе «20m » можно измерять постоянный ток в диапазоне 0…20 мА.

Для примера измерим ток, потребляемый обычным светодиодом. Для этого соберем схему, состоящую из источника напряжения (пальчиковой батарейки) GB1 и светодиода VD1 , а в разрыв цепи включим мультиметр РА1 . Но перед включением мультиметра в схему подготовим его к проведению измерений.

Измерительные щупы вставляем в гнезда мультиметра, как показано на рисунке:

красный щуп называют плюсовым , и вставляется он в гнездо, напротив которого изображены значки измеряемых параметров: «VΩmA »;
черный щуп является минусовым или общим и вставляется он в гнездо, напротив которого написано «СОМ ». Относительно этого щупа производятся все измерения.

В секторе измерения постоянного тока выбираем предел «2m », диапазон измерения которого составляет 0…2 мА. Подключаем щупы мультиметра согласно схеме и затем подаем питание. Светодиод загорелся, и его потребление тока составило 1,74 мА. Вот, в принципе, и весь процесс измерения.

Однако этот вариант измерения подходит тогда, когда величина потребления тока известна. На практике же часто возникает ситуация, когда необходимо измерить ток на каком-либо участке цепи, величина которого неизвестна или известна приблизительно. В таком случае измерение начинают с самого высокого предела.

Предположим, что потребление тока светодиодом неизвестно. Тогда переключатель переводим на предел «200m », который соответствует диапазону 0…200 мА, и после этого щупы мультиметра включаем в цепь.

Затем подаем напряжение и смотрим на показания мультиметра. В данном случае показания тока составили «01,8 », что означает 1,8 мА. Однако нолик впереди указывает на то, что можно снизиться на предел «20m ».

Отключаем питание. Переводим переключатель на предел «20m ». Включаем питание и опять производим измерение. Показания составили 1,89 мА.

Часто бывает ситуация, когда при измерении тока или напряжения на индикаторе появляется единица . Единица говорит о том, что выбран низкий предел измерения и он меньше величины измеряемого параметра. В этом случае необходимо перейти на предел выше.

Также может возникнуть момент, когда измеряемый ток выше 200 мА и необходимо перейти на предел измерения «10А ». Однако здесь есть нюанс, который надо запомнить. Помимо того, что переключатель переводится на предел «10А », еще также необходимо переставить плюсовой (красный) щуп в крайнее левое гнездо, напротив которого стоит цифро-буквенное значение «10А», указывающее, что это гнездо предназначено для измерения больших токов.

И еще совет. Возьмите за правило: когда закончите все измерения на пределе «10А » сразу же переставляйте плюсовой (красный) щуп на свое штатное место . Этим Вы сбережете себе нервы, щупы и мультиметр.

Ну вот, в принципе и все, что хотел сказать об измерении тока мультиметром. Главное понимать, что при вольтметр подключается параллельно нагрузке или источнику напряжения, тогда как при измерении силы тока амперметр включается непосредственно в цепь и через него протекает ток, которым питаются элементы схемы.

Ну и в качестве закрепления прочитанного предлагаю посмотреть видеоролик, в котором на примере схем рассказывается об измерениях напряжения и силы тока мультиметром.

Похожие статьи

Назовите прибор, используемый для измерения электрического тока. Класс 12 по физике CBSE

Подсказка: Здесь мы продолжим определение термина «электрический ток». Затем мы запишем устройство, используемое для измерения электрического тока, по различным аспектам этого устройства. Мы также подробно рассмотрим, как он включается в цепь.

Полный пошаговый ответ:
Электрический ток определяется как скорость протекания отрицательных зарядов проводника. Другими словами, непрерывный поток электронов в электрической цепи называется электрическим током.Проводящий материал состоит из большого количества свободных электронов, которые беспорядочно перемещаются от одного атома к другому.
Амперметр измеряет электрический ток в цепи. Название происходит от названия единицы измерения электрического тока в системе СИ, ампер (А).
Идеальный амперметр имеет нулевое внутреннее сопротивление. Но практически амперметр имеет небольшое внутреннее сопротивление. Диапазон измерения амперметра зависит от величины сопротивления.
Амперметр включен в цепь последовательно, так что все электроны измеряемого тока проходят через амперметр.Потеря мощности в амперметре происходит из-за измеряемого тока и их внутреннего сопротивления. Цепь амперметра имеет низкое сопротивление, поэтому в цепи происходит небольшое падение напряжения.
Сопротивление амперметра остается низким по двум причинам: весь измеряемый ток проходит через амперметр и на амперметре возникает небольшое падение напряжения.
Чтобы амперметр мог измерять ток устройства, он должен быть последовательно подключен к этому устройству. Это необходимо, поскольку 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).

Примечание:
Амперметры используются для измерения тока в зданиях, чтобы убедиться, что поток не слишком низкий или слишком высокий. Они также используются производителями и приборостроителями для проверки работоспособности устройств. Он также используется с термопарой для проверки температуры.

10.5: Электроизмерительные приборы — Physics LibreTexts

Цели обучения

К концу раздела вы сможете:

• Опишите, как подключить вольтметр в цепь для измерения напряжения
• Опишите, как подключить амперметр в цепь для измерения тока
• Опишите использование омметра

Закон

Ома и метод Кирхгофа полезны для анализа и проектирования электрических цепей, предоставляя вам значения напряжения, проходящего тока и сопротивления компонентов, составляющих цепь.Для измерения этих параметров требуются инструменты, и эти инструменты описаны в этом разделе.

Вольтметры и амперметры постоянного тока

В то время как вольтметр с измеряет напряжение, амперметр с измеряет ток. Некоторые измерители в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях на самом деле являются вольтметрами или амперметрами (Рисунок \ (\ PageIndex {1} \)). Внутренняя конструкция простейшего из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, дает более полное представление о применениях последовательного и параллельного подключения.

Рисунок \ (\ PageIndex {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. Эти единицы пропорциональны количеству бензина в баке и температуре двигателя. (кредит: Кристиан Гирсинг)

Измерение тока с помощью амперметра

Чтобы измерить ток через устройство или компонент, амперметр подключается последовательно с устройством или компонентом. Последовательное соединение используется потому, что последовательно соединенные объекты имеют одинаковый ток, проходящий через них.(См. Рисунок \ (\ PageIndex {2} \), где амперметр обозначен символом A.)

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): (a) Когда амперметр используется для измерения тока через два резистора, последовательно подключенных к батарее, один амперметр помещается последовательно с двумя резисторами, потому что ток одинаковый. через два последовательно включенных резистора. (b) Когда два резистора соединены параллельно с батареей, три метра или три отдельных показания амперметра необходимы для измерения тока от батареи и через каждый резистор.Амперметр подключается последовательно к рассматриваемому компоненту.

Амперметры должны иметь очень низкое сопротивление, доли миллиома. Если сопротивлением нельзя пренебречь, размещение амперметра в цепи изменит эквивалентное сопротивление цепи и изменит измеряемый ток. Поскольку ток в цепи проходит через измеритель, амперметры обычно содержат предохранитель для защиты измерителя от повреждения слишком высокими токами.

Измерение напряжения с помощью вольтметра

Вольтметр подключается параллельно к любому устройству, которое он измеряет.Параллельное соединение используется потому, что объекты, находящиеся параллельно, испытывают одинаковую разность потенциалов. (См. Рисунок \ (\ PageIndex {3} \), где вольтметр обозначен символом V.)

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (В) помещается параллельно источнику напряжения или одному из резисторов. Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между положительной клеммой и отрицательной клеммой аккумулятора или источника напряжения. Невозможно подключить вольтметр напрямую через ЭДС без учета внутреннего сопротивления – батареи.

Поскольку вольтметры подключаются параллельно, вольтметр должен иметь очень большое сопротивление. Цифровые вольтметры преобразуют аналоговое напряжение в цифровое значение для отображения на цифровом индикаторе (Рисунок \ (\ PageIndex {4} \)). Недорогие вольтметры имеют сопротивление порядка \ (R_M = 10 \, M \ Omega \), тогда как высокоточные вольтметры имеют сопротивление порядка \ (R_M = 10 \, G \ Omega \). Значение сопротивления может варьироваться в зависимости от того, какая шкала используется на измерителе.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): (a) Аналоговый вольтметр использует гальванометр для измерения напряжения.(b) Цифровые счетчики используют аналого-цифровой преобразователь для измерения напряжения. (кредит а и кредит б: Джозеф Дж. Траут)

Аналоговые и цифровые счетчики

В лаборатории физики вы можете встретить два типа измерителей: аналоговые и цифровые. Термин «аналоговый» относится к сигналам или информации, представленной непрерывно изменяющейся физической величиной, такой как напряжение или ток. Аналоговый измеритель использует гальванометр, который по сути представляет собой катушку провода с небольшим сопротивлением, в магнитном поле с прикрепленной стрелкой, указывающей на шкалу.Ток течет через катушку, заставляя катушку вращаться. Чтобы использовать гальванометр в качестве амперметра, параллельно катушке помещают небольшое сопротивление. У вольтметра большое сопротивление ставится последовательно с катушкой. Цифровой измеритель использует компонент, называемый аналого-цифровым (аналого-цифровым) преобразователем, и выражает ток или напряжение как серию цифр 0 и 1, которые используются для работы цифрового дисплея. Большинство аналоговых счетчиков заменено цифровыми.

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. См. Рисунок \ (\ PageIndex {3} \) и рисунок \ (\ PageIndex {2} \) и их обсуждение в тексте

Примечание

В этом виртуальном лабораторном моделировании вы можете создавать схемы с резисторами, источниками напряжения, амперметрами и вольтметрами, чтобы проверить свои знания в области проектирования схем.

Омметры

Омметр — это прибор, используемый для измерения сопротивления компонента или устройства. Работа омметра основана на законе Ома. Традиционные омметры содержат внутренний источник напряжения (например, аккумулятор), который подключается к проверяемому компоненту, создавая ток через компонент. Затем для измерения тока использовался гальванометр, а сопротивление вычислялось по закону Ома. Современные цифровые измерители используют источник постоянного тока для пропускания тока через компонент, и измеряется разность напряжений на компоненте.В любом случае сопротивление измеряется по закону Ома \ ((R = V / I) \), где известно напряжение и измеряется ток, либо известен ток и измеряется напряжение.

Интересующий компонент должен быть изолирован от цепи; в противном случае вы будете измерять эквивалентное сопротивление цепи. Омметр никогда не следует подключать к «активной» цепи, к которой подключен источник напряжения и через нее протекает ток. Это может повредить глюкометр.

Авторы и авторство

Сэмюэл Дж.Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

Электронные измерительные приборы: самые важные типы

Если вы хотите работать с электрическими кабелями или электронными компонентами, вам понадобится серия измерительных устройств. При всех работах с электроустановками, которые находятся под напряжением сети или должны работать с сетевым напряжением, безопасность на первом месте! Но есть и другие причины, по которым требуется использование измерительных приборов.В этом обзоре показано, какое измерительное устройство подходит для каких целей.

Duspol для безопасного тестирования напряжения

С помощью Duspol вы можете определить, какой полюс установки является фазой.

С другой стороны, вы также можете использовать двухполюсный тестер напряжения, чтобы определить, нет ли в цепи напряжения. Например, чтобы проверить, находится ли розетка без напряжения, испытательные щупы прикладывают к обоим контактам розетки. Если после этого загорится индикатор, значит, есть напряжение.

Важно: Фазовые тестеры, используемые во многих домашних хозяйствах в виде небольшой отвертки с прозрачной ручкой, часто ненадежны. Даже если индикатор указывает на отсутствие напряжения, напряжение все равно может быть.

Причиной таких сообщений об ошибках, например, может быть отсутствие электропроводности основания или обуви. Тогда свет не загорится или загорится тускло. Тем не менее, одно из решений — удерживать заземленный предмет свободной рукой, например, нагревательную трубу.Но достоверных результатов измерений можно добиться только с помощью тестера напряжения или мультиметра.

Тестер непрерывности для проверки соединения

Тестер целостности цепи: эти устройства будут издавать звуковой сигнал, чтобы указать, есть ли электрическое соединение между контактами. Основная цель: обнаружение коротких замыканий и проверка правильности работы таких соединений, как кабели

Мультиметр для широкого диапазона измерений

Мультиметры

, также известные как «Множественные измерительные устройства», объединяют в себе различные измерительные устройства.Типичными функциями являются вольтметр для измерения напряжения, амперметр для измерения тока и омметр для измерения сопротивления.

Часто мультиметры также можно использовать в качестве тестера целостности цепи. Кроме того, мультиметры можно использовать для измерений при проектировании цепей. Вкратце: мультиметры — идеальные измерительные приборы, когда дело доходит до работы с электрической системой дома.

Торговый выбор огромен, важными при покупке являются такие критерии, как область использования (домашняя электрическая система, автомобиль, модель здания), точность измерения, автоматический диапазон, категория CAT и количество, т. Е.е. разрешение встроенного экрана.

Осциллограф для отображения изменения электрического напряжения во времени

Осциллограф измеряет напряжение точно так же, как мультиметр. Особенность: осциллографы могут графически отображать различные электрические напряжения в настраиваемом временном окне.

Вы создаете двухмерные графики характеристик на экране, где горизонтальная ось представляет время, а вертикальная ось — соответствующее напряжение.Еще одно преимущество осциллографа: мультиметры калибруются только для синусоидального переменного напряжения.

Если напряжение имеет другую форму, эти устройства показывают неверные значения. Только осциллограф может определить форму напряжения и правильно измерить значения! Поэтому это самый важный инструмент, например, для инженеров-электриков, которые хотят проверить правильность работы определенных деталей. По сравнению с мультиметром, работа сложнее и требует технических знаний.

Изображение: Fotolia, 128940608, Андрей Попов

---

Другие интересные статьи:

LED для любых целей — оптимальные и энергоэффективные осветительные установки для рабочих мест

Edimax EW-7822ULC: Rapid WiFi через флешку

Цифровые фотографии: Уберите камеру — и что дальше?

Что такое текущий пробник?

Что такое токовый зонд? Удобный прибор, который может измерять ток без отключения цепи.

Обзор

Многие люди используют цифровые мультиметры для измерения таких свойств, как ток, напряжение и сопротивление.Однако у этих приборов есть явный недостаток: для измерения тока с помощью цифрового мультиметра необходимо отключить электрическую цепь, чтобы устройство можно было подключить последовательно.

Вот где пригодятся токовые пробники. Поскольку они не требуют электрического подключения к измеряемой цепи, токовые пробники представляют собой простой и удобный вариант для обслуживания и поиска неисправностей. На этой странице представлено подробное описание текущих пробников.

• Датчик тока CT6701

Что такое датчик тока?

Вместо самостоятельного измерения тока, как с помощью цифрового мультиметра, используются токовые пробники в сочетании с осциллографом.Это дополнительные детали, но некоторые из них могут стоить столько же, сколько сам осциллограф. Наиболее примечательной характеристикой токовых пробников является их способность бесконтактно измерять переменный и постоянный ток, не требуя отключения электрической цепи.

• Токовый пробник CT6711 + Память HiCorder MR6000

• Форма кривой потребления тока для устройства с низким энергопотреблением Bluetooth при отправке / получении данных

На практическом уровне часто невозможно перерезать провода.

Цифровые мультиметры, обычный инструмент для измерения тока, должны быть подключены последовательно с измеряемой цепью, что означает, что цепь должна быть отключена во время измерения. Текущие датчики пригодятся, когда вы этого не хотите.

Цифровые мультиметры удобны, когда вы хотите измерить ток и электрическая цепь подвергается воздействию, например, в процессе производства электронного устройства. Однако во многих случаях невозможно отключить цепь, чтобы ее можно было измерить, например, при проведении технического осмотра электронного оборудования, которое уже работает, или при попытке определить место неисправности или отказа.

В таких ситуациях может оказаться чрезвычайно полезным такой прибор, как токовый пробник, который позволяет измерять ток, просто зажимая его вокруг провода.

Механизмы токовых пробников

Как же тогда токовые пробники могут измерять ток без последовательного подключения? В токовых пробниках используются различные методы для обнаружения магнитного поля, возникающего вокруг измеряемого тока. Эти инструменты доступны в различных моделях, в том числе некоторые предназначены для измерения только переменного тока, а другие могут измерять как переменный, так и постоянный ток.

Они могут преобразовывать ток в напряжение и измерять его протекание. Существует четыре основных метода измерения тока токовыми пробниками. Метод следует выбирать в зависимости от приложения.

Датчики тока методом ТТ

Датчики тока сравнительно недорогие и не требуют источника питания, но они могут измерять только переменный ток.

Датчики тока элементного типа Холла

Эти датчики тока могут измерять как постоянный, так и переменный ток на частотах до нескольких килогерц.Линейность элемента Холла и влияние магнитного сердечника не позволяют им обеспечивать очень высокую степень точности. Кроме того, у них есть недостаток, заключающийся в том, что они плохо подходят для измерений в течение продолжительных периодов времени, поскольку характеристики элементов Холла включают дрейф, вызванный температурой и течением времени.

Датчики тока с поясом Роговского

Из-за отсутствия магнитного сердечника датчики тока с поясом Роговского могут обнаруживать переменный ток без магнитного насыщения.Эти датчики преобразуют напряжение, индуцированное в катушке с воздушным сердечником магнитным полем переменного тока, окружающим измеряемый ток. Они имеют низкий импеданс и не имеют тепловыделения, насыщения и гистерезиса, вызванных магнитными потерями.

Датчики переменного тока с нулевым магнитным потоком

Эти устройства улучшают характеристики метода ТТ в низкочастотном диапазоне. У них низкая фазовая ошибка, что делает их подходящими для измерения мощности. У них также широкий частотный диапазон.Однако их нельзя использовать для измерения постоянного тока.

Датчики тока с нулевым потоком переменного / постоянного тока (тип обнаружения элемента Холла)

Эти датчики сочетают в себе метод ТТ с элементом Холла, что позволяет им измерять как постоянный, так и переменный ток.

Датчики тока переменного / постоянного тока с нулевым потоком (тип обнаружения феррозонда)

Эти датчики сочетают в себе метод ТТ с элементом FG (феррозонды), что позволяет им измерять как постоянный, так и переменный ток.
Поскольку магнитный датчик демонстрирует чрезвычайно малый дрейф смещения в широком диапазоне температур благодаря своему принципу работы, он может обеспечивать исключительно точные и стабильные измерения, что делает этот тип датчика тока идеальным для сопряжения с высокоточными измерителями мощности для обеспечения бескомпромиссной точности.

Примеры использования токовых пробников

Токовые пробники используются в различных ситуациях.В этом разделе представлено несколько примеров.

Измерение тока в деталях, используемых в автомобильном оборудовании

Датчики тока используются для измерения управляющих токов автомобильных деталей, таких как небольшие двигатели и электромагнитные клапаны. Они отличаются тем, что позволяют наблюдать токи порядка нескольких миллиампер. Существует широкий спектр связанных приложений, включая измерение управляющих токов для переключателей и реле, наблюдение за моментом зажигания двигателя, мониторинг управляющих токов для электромагнитных клапанов и подтверждение реакции во время переключения управления.

Пусковой ток в стартере автомобиля

Оценка токовых характеристик компонентов электронных схем

Токовые датчики используются для измерения токов управления реле в электронных схемах и при оценочных испытаниях токовых характеристик конденсаторов. При тестировании устройств с электронными схемами, чтобы убедиться, что они работают должным образом, важно не упускать из виду формы сигналов шума в высокочастотном диапазоне. Кроме того, токовые пробники можно использовать для измерения формы волны тока во время испытаний на короткое замыкание, оценки реакции аккумуляторов в электромобилях (EV) на резкие изменения нагрузки, а также для измерения форм бросков тока, среди других приложений.

Форма кривой пускового тока при включении электрического устройства

Оценка быстродействующих переключающих элементов

Токовые пробники используются для оценки переключающих элементов, которые предназначены для управления цепями в электронных устройствах, таких как светодиоды и двигатели. Они могут измерять циклы включения / выключения, волновые колебания и потери переключения в полупроводниковых устройствах, которые работают на высоких скоростях.

Форма сигнала инвертора при включении

Существует несколько методов измерения токового пробника; внимательно просмотрите их.

В отличие от цифровых мультиметров, которые требуют отключения электрической цепи, чтобы их можно было соединить последовательно, токоизмерительные щупы являются удобными инструментами, которые могут измерять ток, просто зажимая их вокруг проводов. Поскольку они используются как дополнительные детали для осциллографов, для них требуется осциллограф. А поскольку существует несколько методов их использования для измерения тока, важно тщательно изучить эти методы в свете вашего конкретного измерительного приложения.

Приложения

Сопутствующие товары

Подробнее

Как измерить ток с помощью осциллографа

Хотя измерение тока с помощью цифрового мультиметра не является редкостью, для измерения тока, который изменяется со временем, требуется использование осциллографа.Большинство осциллографов напрямую измеряют только напряжение, а не ток, однако вы можете измерить ток с помощью осциллографа, используя один из двух методов.

1. Измерьте падение напряжения на шунтирующем резисторе: В некоторых конструкциях источников питания могут быть встроены шунтирующие резисторы для обратной связи. Один из способов — измерить падение дифференциального напряжения на таком резисторе. Обычно это резисторы небольшого номинала, часто менее 1 Ом.
2. Измерение тока с помощью токового пробника: При использовании в сочетании с возможностями измерения напряжения осциллографа, токовые пробники могут обеспечивать широкий спектр важных измерений мощности, таких как мгновенная мощность, средняя мощность и фаза.

Чтобы ваши текущие измерения были максимально точными, необходимо выбрать и правильно применить наиболее подходящую технику. У каждого из двух вышеперечисленных методов есть свои преимущества и недостатки, которые мы рассмотрим ниже.

Как измерить ток как падение напряжения на шунтирующем резисторе

Если в источник питания постоянного тока встроен резистор считывания тока («шунтирующий» резистор), это наиболее удобный подход.

Измерение падения напряжения на измерительном резисторе с помощью активного дифференциального пробника даст хорошие результаты, , если синфазный сигнал находится в пределах указанного рабочего диапазона пробника и падение напряжения достаточно велико .

Однако использование дифференциального пробника для сигналов низкого уровня требует некоторого внимания к снижению шума в системе измерения.

• Используйте наименьшее доступное затухание пробника и ограничьте полосу пропускания пробника или осциллографа, чтобы уменьшить шум системы измерения.
• Также имейте в виду, что емкость и сопротивление пробника будут параллельны чувствительному резистору, и, хотя они предназначены для минимизации воздействия на тестируемое устройство, вы должны знать, что они существуют.

Рекомендации по проектированию при измерении тока с помощью шунтирующего резистора

Включение сенсорного резистора последовательно с нагрузкой требует тщательного проектирования. По мере увеличения значения сопротивления падение напряжения на ампер увеличивается в соответствии с законом Ома, что улучшает качество измерения тока. Однако рассеиваемая мощность в резисторе увеличивается пропорционально квадрату тока, и необходимо учитывать дополнительное падение напряжения. Кроме того, резисторы добавляют цепи индуктивное сопротивление.

И не забывайте, что входная емкость дифференциального пробника появляется параллельно измерительному резистору, образуя RC-фильтр.

Если вы добавляете в схему резистор считывания, попытайтесь добавить его как можно ближе к земле , чтобы минимизировать синфазные сигналы на резисторе, которые измерительная система должна отклонить. И, в отличие от высокопроизводительных токовых пробников, характеристика подавления синфазного сигнала при измерениях дифференциального напряжения имеет тенденцию к падению по частоте, что снижает точность измерений высокочастотного тока с помощью измерительных резисторов.

Как измерить ток с помощью токоизмерительного щупа

Ток, протекающий через проводник, вызывает формирование поля электромагнитного потока вокруг проводника. Токовые пробники предназначены для определения силы этого поля и преобразования ее в соответствующее напряжение для измерения с помощью осциллографа.

Это позволяет просматривать и анализировать формы сигналов тока с помощью осциллографа. При использовании в сочетании с возможностями осциллографа для измерения напряжения пробники тока также позволяют выполнять широкий спектр измерений мощности.В зависимости от математических возможностей осциллографа, эти измерения могут включать в себя мгновенную мощность, истинную мощность, полную мощность и фазу.

Существует два основных типа токовых пробников для осциллографов:

• Пробники переменного тока
• Датчики постоянного / переменного тока.

Принцип действия трансформатора

Оба типа используют принцип действия трансформатора для измерения переменного тока (AC) в проводнике.

Для работы трансформатора через проводник должен протекать переменный ток.Этот переменный ток вызывает формирование и сжатие магнитного поля в соответствии с амплитудой и направлением тока. Когда чувствительная катушка помещается в это магнитное поле, изменяющееся магнитное поле индуцирует пропорциональное напряжение на катушке за счет простого действия трансформатора. Этот связанный с током сигнал напряжения затем преобразуется и может отображаться на осциллографе в виде волны с масштабированием по току.

Типы токовых пробников

Простейшие пробники переменного тока представляют собой пассивные устройства, которые представляют собой просто катушку, намотанную в соответствии с точными характеристиками на магнитный сердечник, такой как ферритовый материал.Некоторые из них представляют собой сплошные тороиды и требуют от пользователя прокладки проводника через сердечник. В токовых пробниках с разъемным сердечником используется точно спроектированная механическая система, которая позволяет открывать сердечник и зажимать его вокруг проводника без разрыва цепи при испытании. Пробники тока Splitcore обладают высокой чувствительностью и работают без питания, но являются механически жесткими и обычно имеют небольшую апертуру, что может ограничивать их универсальность.

Пробники переменного тока

, основанные на технологии катушки Роговского, являются альтернативой пробникам с твердым и разъемным сердечником.Катушка Роговского использует воздушный сердечник и является механически гибкой, что позволяет открывать катушку и наматывать ее на провод или вывод компонента. И поскольку сердечник не является магнитным материалом, катушки Роговского не насыщаются магнитным полем при высоких уровнях тока, даже в тысячи ампер. Однако они, как правило, имеют более низкую чувствительность, чем пробники с разъемным сердечником, и для них требуются активные формирователи сигнала для интеграции сигнала с катушки и, следовательно, требуется источник питания.

Для многих приложений преобразования энергии пробник переменного / постоянного тока с разъемным сердечником является наиболее универсальным, точным и простым в использовании решением.В датчиках переменного / постоянного тока используется трансформатор для измерения переменного тока и устройство на эффекте Холла для измерения постоянного тока. Поскольку они включают в себя активную электронику для поддержки датчика Холла, для работы зондов переменного / постоянного тока требуется источник питания. Этот источник питания может быть отдельным источником питания или может быть интегрирован в некоторые осциллографы.

Обзор электроизмерительных приборов

Вот краткий обзор некоторых основных приборов, общих для большинства инженерных рабочих столов.
Амперметр
Амперметр является основой для многих других электроизмерительных приборов.Независимо от того, измеряете ли вы вольты или омы, вы, по сути, измеряете ток внутри прибора. Измерение тока в цепи несколько проблематично, потому что вся измеряемая электрическая энергия должна проходить через счетчик, поэтому возникает неудобство разрезания цепи и последующего повторного отключения цепи. Другая проблема заключается в том, что обычные амперметры, включенные в универсальный мультиметр, не могут рассеивать тепло, превышающее всего несколько ампер.

Типичный клещевой амперметр.

Токоизмерительные клещи — это временное решение. Он решает обе проблемы, измеряя магнитное поле, окружающее любой проводник с током. Прибор откалиброван для считывания ампер. Пользователь сжимает челюсти вокруг изолированного токоведущего проводника. Не имеет значения, центрирован ли провод внутри зажимов, или он может проходить под углом. Для измерений при малом токе проводник может быть свернут в спираль, несколько витков проходят через зажимы в одном направлении, а затем общее показание делится на количество витков.Переносной клещевой амперметр (торговое название Amprobe) может быть рассчитан на ток до 600 А, что делает его полезным для работы с большими трехфазными двигателями. Специализированные инструменты на эффекте Холла могут считывать значения усилителей постоянного тока.
Вольтметр
В отличие от амперметра, который представляет собой последовательный прибор, вольтметр размещается параллельно через компонент, проводник, цепь или источник питания. Через прибор проходит не полный ток, а только его небольшая часть. Точное количество зависит от измеряемого напряжения и импеданса вольтметра.Номинальное входное сопротивление прибора очень важно и определяет, насколько точно данная цепь может быть измерена. Измеритель с низким импедансом создает большую нагрузку на исследуемую цепь. При использовании сверх указанного номинала или в цепи с высоким импедансом большое падение напряжения может привести к повреждению цепи.

Высокоомный вольтметр (относительно) невидим для исследуемой цепи. Тем не менее, его нельзя использовать при напряжении, превышающем его номинальное значение. Необходимо соблюдать рейтинги CAT, которые различаются в зависимости от точно определенной электрической среды.Эти рейтинги обычно печатаются рядом с входами.

Вигги.

Прибор с низким импедансом, такой как соленоидный вольтметр (торговое название Wiggy), полезен для проверки наличия или отсутствия напряжения и приблизительного уровня (120 или 240) в жилых, коммерческих и промышленных ответвленных цепях и центрах нагрузки. Громкое жужжание для переменного тока и одно нажатие для постоянного тока означает, что вам не нужно следить за показаниями, а отчетливая вибрация полезна в шумных местах. Этот низкоомный измеритель полезен для проверки защиты от замыкания на землю (GFCI) после устройства.Размещение одного щупа на нейтральном проводе (белый), а другой на заземлении оборудования (зеленый или оголенный) или на шасси оборудования приведет к срабатыванию устройства, если оно получает питание и работает. Запрещается оставлять прибор подключенным к источнику питания надолго, иначе он перегреется.
Омметр
Самый распространенный тип омметра для общего использования встроен в цифровой мультиметр. Также доступны аналоговые счетчики с движущимися стрелками, а не с цифровыми показаниями, и некоторые старожилы предпочитают их.Их преимущество в том, что они более точны на улице в холодную погоду. Отражающая поверхность за иглой помогает устранить ошибку, облегчая прямое выравнивание. Цифровые мультиметры используются гораздо более широко.

Настольные мультиметры

имеют четырехпроводную схему (Кельвина), которая необходима для точных измерений низкого сопротивления. Четыре отдельных зонда с зажимами типа «крокодил» подключаются к четырем выделенным портам и подключаются к исследуемому сопротивлению.Четырехпроводная схема существенно снижает эффект совокупного сопротивления из-за измерительных проводов, контактных сопротивлений и электрических путей внутри измерителя. Одна пара проводов передает тестовый ток от измерителя, а другая пара измеряет падение напряжения на исследуемом сопротивлении. Такое расположение исключает нежелательное кумулятивное сопротивление.
Осциллограф
Осциллограф на сегодняшний день является наиболее универсальным и часто используемым (за исключением, возможно, мультиметра) из наших многих электрических приборов.По сути, это вольтметр, хотя он оснащен датчиком тока, он может считывать значения в амперах, а в сочетании с другим датчиком, считывающим напряжение, его можно настроить для графического отображения мощности.

Осциллограф общего назначения.

В наиболее широко используемом режиме, во временной области, осциллограф отображает график амплитуды в вольтах по вертикальной оси Y, отложенный от времени в секундах по горизонтальной оси X. При необходимости автоматически отображаются дробные единицы, такие как мил- и микровольт и секунды.

Благодаря чуду синхронизированной развертки быстро осциллирующий периодический сигнал может отображаться как единый стабильный сигнал. Два внешних или внутренних сигнала могут отображаться в отдельных каналах, а в математическом режиме их можно складывать, вычитать, умножать и делить. Другие функции, применимые к одиночным сигналам, включают извлечение квадратного корня, интегрирование, дифференцирование и логарифмическое отображение.

Помимо просмотра дисплеев во временной области, пользователь, нажав кнопку, может мгновенно увидеть быстрое преобразование Фурье того же сигнала, отображаемое в частотной области, где амплитуда как мощность отложена по оси Y (линейная или логарифмическая шкала) и частота по оси X.Это используется для просмотра гармоник и расчета общего гармонического искажения. Кроме того, в режиме X-Y фигуры Лиссажу отображаются для одного сигнала, запускаемого вторым сигналом, подаваемым на второй канал. Эти цифры меняются в зависимости от амплитудно-частотных соотношений и фазовых углов.

Ранние аналоговые осциллографы подавали внешний сигнал более или менее прямо на вертикальные отклоняющие пластины, а регулируемую временную развертку — на горизонтальные отклоняющие пластины. В ответ электронный луч записал след однородной формы волны на люминофорном покрытии на внутренней стороне стеклянного экрана, через который его можно было рассматривать как видимый свет.

Современные цифровые инструменты достигают того же эффекта, обладая гораздо большим количеством функций и аналитических возможностей. Сигнал с каждого аналогового входа после предварительной обработки, включая усиление или ослабление по мере необходимости, поступает на отдельный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), в котором происходит выборка. Цифровой вывод идет на процессор, память и дисплей.

Дисплей представляет собой надежный, удобный в использовании плоский экран, не требующий отклонения под высоким напряжением. Наиболее распространенные жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи), которые сейчас используются в этих приборах, обычно имеют светодиодную подсветку.

Осциллограф со смешанной областью (MDO) отображает один и тот же сигнал в формате разделения экрана в формате времени и частоты. Осциллограф смешанных сигналов делает то же самое для двух отдельных сигналов. Это отличный диагностический инструмент, поскольку он коррелирует в реальном времени цифровые сбои с перебоями в подаче питания или другими аномалиями.
Анализатор спектра
Анализатор спектра напоминает своего близкого родственника, осциллограф, с принципиальными отличиями:

Пример анализатора спектра в реальном времени.Модель

за модель анализатора спектра существенно дороже.
Анализатор спектра обычно отображает формы сигналов только в частотной области, тогда как осциллограф отображает формы сигналов во временной области и в частотной области.
Анализатор спектра имеет больше функций, большие аналитические возможности и потенциально более широкую полосу пропускания и расширенные характеристики по сравнению с осциллографом.
Опытные техники и инженеры часто отказываются от осциллографа в пользу анализатора спектра для наиболее сложных работ.
На передней панели анализатора спектра имеется множество элементов управления, которые менее интуитивно понятны и очевидны, чем у осциллографа, но многие начальные трудности решаются путем обращения к руководствам пользователя, которые можно бесплатно загрузить на веб-сайтах производителей.

Как и в случае с осциллографом, немедленной проблемой является получение содержательного изображения. Для осциллографа ответ — нажать Default Setup и Autoset. Чтобы анализатор спектра отображал несинусоидальный сигнал в частотной области и видел полный диапазон или гармоники, необходимо сначала отобразить раскрывающееся меню «Частота / диапазон».Типичными пунктами меню являются центральная частота, диапазон, начальная частота и конечная частота. (От R к центру можно временно проигнорировать. Это связано с размещением контрольного маркера в центре экрана.)

Анализаторы спектра

делятся на три основные категории: анализатор спектра с качанием частоты, анализатор векторного сигнала и анализатор спектра в реальном времени.

Анализатор спектра с качающейся частотой включает супергетеродинный приемник, который использует гетеродин для преобразования с понижением частоты прогрессивных частей исследуемого сигнала для отображения его частотного спектра как функции времени.Вы можете наблюдать за этим стремительным движением по экрану. Единственный недостаток этой остроумной конструкции состоит в том, что в течение времени, необходимого для завершения развертки, иногда теряются кратковременные события.

Векторный анализатор сигналов — это разновидность анализатора спектра, которая отображает амплитуду и фазу сигнала на одной частоте, а не показывает более широкий спектральный контекст. Основное применение — определение качества модуляции в прототипах конструкции с использованием супергетеродинных методов.

Анализатор спектра в реальном времени производит выборку всего принятого радиочастотного спектра во временной области и использует алгоритмы быстрого преобразования Фурье для создания перекрывающихся спектров, чтобы не было пропусков и пропущенных краткосрочных событий.

История измерений | С 14 по 21 век

Измерение, в общих чертах, определяется как длина, количество или размер того, что измеряется. Давным-давно не существовало идеи универсальной измерительной системы. Так было до 18 века, когда измерения стали единой системой.До этого периода в таких странах, как Франция, были измерительные системы почти для каждой профессии. В 1795 году количество измерений только во Франции превысило семьсот.

Названия многих единиц измерения были заимствованы из морфологии человека. Например, стопа, рука, темп и т. Д. Однако эти единицы измерения не были стандартизированы. По мере того как промышленность и торговля расширялись по всему миру, потребность в единой стандартизированной системе измерения стала острой.Для процветания торговли необходима единая система для создания баланса между различными отраслями, а впоследствии и во всем мире.

Длина

Если бы и существовало какое-либо измерение, которое оказалось наиболее полезным для человечества, то это была бы длина. Примеры длины включают дюйм, фут, ярд и милю. Знание того, как измерить длину, было весьма полезно при съемке земли с целью получения права собственности. Знание длины земли дало точные единицы, необходимые для соответствующей цены.

Чтобы сохранить единое представление о том, какой длины должно быть измерение, стержни или стержни хранились в центральных общественных местах. Этот измерительный инструмент будет считаться стандартом и, таким образом, распространен среди сообщества. Один из таких примеров произошел в Месопотамии и Египте, где жезлы хранились в храмах. Размеры, называемые локтем, обычно были взяты из физических размеров царя.

Вес

Вес не так просто измерить, как длину.Человеческая изобретательность преодолела сложности этого конкретного измерения. Оказывается, пшеница, а точнее зерна пшеницы, имеют стандартизированный размер. По сути, вес можно измерить относительно зерен пшеницы. Этот метод до сих пор используется ювелирами. Так же, как это делается с длиной, в общественном здании можно хранить куски металла, которые представляют собой стандартный вес данного количества зерна.

К сожалению, таким образом можно легко управлять весом. Металл можно удалить со шкалы, что приведет к неточному показанию фактического измерения.Несмотря на риск мошенничества, весы и весы по-прежнему важны для определения точности измерения веса.

Объем

Среди всех единиц измерения объем является наиболее полезным для тех, кто имеет дело с деньгами, например для торговцев и сборщиков налогов. Хотя подсчет объема является наиболее полезным для тех, кто работает в упомянутых выше профессиях, он также является одним из самых сложных для измерения. Были предприняты попытки предоставить стандартные оценки размеров, такие как изготовление горшков, корзин и мешков того же размера.Тем не менее, довольно сложно измерить точный объем кувшина, даже если он физически напоминает точные размеры другой глиняной посуды. В конечном счете, вес по-прежнему является более надежным средством измерения, когда требуется точность.

Время

Время можно рассматривать как абстрактное измерение. Вы не можете увидеть его, и это можно увидеть только с помощью специальных средств (например, солнечных часов). В современном мире понятие времени определяет, когда мы едим, когда спим, когда работаем, и даже определенные действия, такие как личные отношения с любимым человеком.На протяжении многих веков время считалось неточным.

На протяжении большей части истории человечества мы воспринимали время через дни и недели. Создание календаря позволяет даже наметить продолжительность года. Еще до появления современных технологий люди могли различать время суток, отслеживая солнце по небу. Например, когда взошло солнце, было утро; на его вершине в небе был полдень, а с заходом солнца наступила ночь. В то время было невозможно отследить часы, минуты и секунды, поэтому эти конкретные измерения не имели значения.

Измерение времени играет и до сих пор играет такую ​​огромную роль в современном обществе, что требует гораздо более детального анализа и анализа:

Солнечные часы

Как упоминалось ранее, самый простой способ отслеживать время — это записывать движение солнца. по небу. Проще всего это сделать, измерив тень, отбрасываемую вертикальной палкой. Этот инструмент называется солнечными часами. Солнечные часы позволяют производить сложные расчеты. Ранние образцы солнечных часов можно найти в Египте около 800 г. до н.э.Главный недостаток солнечных часов заключается в том, что они никогда не могут дать по-настоящему точное определение времени дня, потому что путь солнца по небу может сокращаться или увеличиваться в зависимости от времени года.

Водяные часы

Водяные часы, известные грекам как клепсидра, пытаются измерять время, отслеживая количество воды, которая капает в таз или резервуар. Самый большой недостаток водяных часов состоит в том, что они полагаются на воду как на инструмент для измерения. Для точного определения времени вода должна быть стабильной, что означает, что вода должна находиться в контролируемой среде.Эксперименты показали, что вода никогда не может быть стабильной на 100%. Это означает, что водяные часы никогда не были точными ради измерения времени. Однако водяные часы использовались многими цивилизациями довольно долгое время. Эти культуры включают 1400 г. до н.э. Египет, Рим, арабские страны, Грецию, Китай и Европу (16 век). Несмотря на свое использование, водяные часы больше считались игрушкой, чем надежным инструментом для определения времени.

Песочные часы

В песочных часах используется тот же принцип, что и в водяных часах, но вместо воды используется песок.Песочные часы существуют гораздо дольше, чем водяные часы. Одно известное использование песочных часов было на кафедрах 18-го века в Великобритании (для измерения длины проповедей).

Час в 14 веке

В 14 веке дробление продолжительности дня на часы было во многом сродни решению математической задачи День был разделен на 12 сегментов, потому что число 12 можно разделить на 2, 3 и 4. Идея разделить час на 1/12 позволила людям более точно рассчитать свой день и записаться на прием.Например, полдень всегда приходится на 6-й час, а середина дня — на 9-й час.

Такой способ определения времени имеет те же недостатки, что и солнечные часы. По мере смены сезонов продолжительность может сокращаться или увеличиваться. Кроме того, часы в дневное время отличаются от ночных часов (также разделенных на двенадцать часов). Однако такой способ определения времени выявил весеннее и осеннее равноденствие, естественное повторяющееся событие, которое случается дважды в год, при этом 12 часов дня равны продолжительности 12 часов ночи.

14 век был временем, когда значение часа медленно менялось. Час теперь воспринимался как конкретное измерение времени в меньшем масштабе, которое измеряется 1/24 полного солнечного цикла от рассвета до рассвета. Таким образом, в сутках 24 часа.

Минуты и секунды в XIV — XVI веках

Выделение 24 часов в одном солнечном цикле уже не было удовлетворительным, поскольку XIV век продолжал развиваться. Вскоре люди захотели более точного измерения времени.Циферблаты были созданы, чтобы удовлетворить это желание. Когда в XIV веке циферблаты стали прикреплять к циферблатам, люди смогли различать минуты. В средние века шкалы были разработаны как инструменты научного измерения на основе числа 60. Помимо этого, в средневековой латыни существовала еще меньшая единица измерения: 1/16 часть, известная как pars minuta prima (первая очень маленькая часть) . Еще была шестидесятая часть этого измерения, называемая second pars minute secunda (очень маленькая часть).Так родилась концепция второго.

1643-1646 — Барометр

Полезный инструмент, который мы знаем как барометр, появился совершенно случайно. Помощник Галилея, Евангелиста Торричелли, интересовался, почему так трудно добывать воду из колодца, в котором вода лежит глубоко под землей. Для тестирования Торричелли наполнил стеклянную трубку ртутью. Затем он погрузил трубку в ванну с ртутью и поднял запечатанный конец до вертикального наклона.То, что он обнаружил потом, было поразительным. Он обнаружил, что ртуть попала в трубку. Он решил, что вес воздуха в ртутной ванне поддерживает вес ртути в трубке. Он рассудил, что пространство в трубке над ртутью должно быть вакуумом.

Торричелли впервые обратил внимание на идею атмосферного давления во время своего эксперимента со скважиной. Он заметил, что высота ртути в трубке временами менялась (в отличие от «нормального» уровня). Эти изменения были тесно связаны с погодными условиями.Так появился барометр.

После своего открытия Торричелли далее оговаривает, что воздух должен иметь вес и что чем выше высота, тем меньше будет атмосферное давление. Хотя это было открытие Торричелли, Блезу Паскалю пришлось провести через своего зятя эксперимент, чтобы доказать правильность этих теорий. Паскаль получил всю славу и согласие, связанные с доказательством этих теорий.

1714 — 1742 — Ртутный термометр

В 1700-х годах традиционный термометр, известный как флорентийский термометр, использовался более полувека.Немецкий производитель приборов и стеклодув Габриэль Даниэль Фаренгейт был заинтересован в улучшении конструкции флорентийского термометра. Первоначально конструкция флорентийского термометра зависела от расширения и сжатия спирта в трубке (вероятно, стеклянной). С повышением температуры спирт быстро расширялся. Однако скорость не была полностью постоянной. Это привело к неточным показаниям.

В 1714 году Фаренгейт создал два спиртовых термометра, которые были намного точнее флорентийского термометра.В том же году Фаренгейт начал изучать эксперименты французского физика Гийома Амонтона, специализирующегося на исследованиях тепловых свойств ртути.

1714 — 1766 — Хронометр

Последние два столетия человечество плавает в открытом море. Для некоторых стран вся их экономика зависит от морской торговли. Конечно, нельзя не учитывать плавание военных морских судов. Капитаны кораблей должны знать, как ориентироваться в открытом море, вычисляя свое местоположение с помощью точного инструмента.Астролябия, астрономический инструмент, использовался для проведения измерений, которые позволяли пользователю ориентироваться, вычисляя широту. Проблема с астролябией заключалась в том, что было трудно вычислить долготу, потому что Земля вращалась. В 1714 году британцы попытались решить эту проблему, учредив «Совет по долготе» и предложив приз в размере 20 000 фунтов стерлингов каждому, кто сможет изобрести прибор, который сможет отслеживать точное время в море.

Джон Харрисон подошел к пластине и изобрел первый хронометр в 1735 году в возрасте 21 года.За четверть века он трижды заменял свою оригинальную модель, прежде чем прошел испытания в правительстве. В возрасте шестидесяти семи лет Харрисон передал ответственность за проверку хронометра своему сыну, который взял инструмент с собой в поездку на Ямайку в 1761 году. К концу путешествия прибор отставал всего на пять секунд. Испытание имело оглушительный успех. Однако правительство заявило, что результаты были просто случайностью, и дало Харрисону всего 2500 фунтов стерлингов.

Окончательная форма хронометра окончательно сформировалась во Франции.В 1766 году французы предложили большой приз (выданный Академией наук) за разработку более эффективного хронометра. Пьер Ле Руа разработал новый хронометр, который после 46-дневного плавания показывает точность в пределах восьми секунд. Хотя он был больше хронометра Харрисона, его производство было более рентабельным.

Емкостный датчик Принцип

В современную эпоху конденсаторы используются для различных измерений. Электрическая емкость, образованная между емкостным зондом и целевой поверхностью, изменяется в зависимости от расстояния или зазора между этими двумя поверхностями.

Емкостные датчики перемещения работают путем измерения изменений электрического свойства, называемого емкостью. Фактический термин «емкость» относится к тому, как два проводящих объекта, разделенных пространством, реагируют на разность напряжений, приложенную к обеим поверхностям. Когда проводники испытывают электрический ток, между двумя поверхностями создается электрическое поле, заставляющее их собирать положительные и отрицательные заряды. Заряды меняются местами, если полярность напряжения меняется на противоположную.

Емкостные датчики постоянно меняют свое положение, потому что они используют переменное напряжение. По мере движения заряда создается переменный электрический ток. Емкостное измерение определяет величину допустимого тока. В свою очередь, сама емкость определяется близостью и площадью двух проводящих объектов. Более мелкие объекты, находящиеся дальше, вызывают меньший ток, чем более крупные объекты, расположенные ближе. Также важно отметить, что на емкость также может влиять тип материала (непроводящий по своей природе), который находится в зазоре между двумя объектами.

Использование емкостных датчиков с параллельными пластинами дает ряд преимуществ, особенно по сравнению с другими системами измерения. Возьмем, к примеру, тот факт, что емкостные датчики не испытывают искажения цели, проблем с механической нагрузкой или износа зонда и цели, поскольку датчик и цель не имеют физического контакта. Кроме того, разрешение, стабильность и точность соответствуют или даже превосходят возможности лазерных интерферометров.

В большинстве случаев целевой объект действует как один из проводящих объектов, а датчик или зонд — как другой.Автоматически предполагается, что размер цели и сенсора останется прежним. Таким образом, если емкость изменится, это, вероятно, будет прямым результатом изменения между целью и датчиком.

Когда электрический ток проходит по проводнику, электрическое поле исходит от всех поверхностей. Во время применения емкостного датчика чувствительное напряжение прикладывается к чувствительной области датчика. Чтобы получить наиболее точные измерения с помощью емкостного манометра, электрическое поле, исходящее из чувствительной области, должно находиться в пространстве между целью и датчиком.В случаях, когда электрическое поле не удерживается в одном и том же пространстве и расширяется наружу, любые изменения направления будут рассматриваться и измеряться как изменение положения цели.

Чтобы этого не произошло, была реализована техника, известная как защита. Концепция проста — стороны и задняя часть чувствительной области окружены другим типом проводника, который измеряет то же напряжение.

Когда через чувствительную область проходит напряжение, совершенно отдельная цепь будет передавать такое же напряжение на защиту.Когда это происходит, между ними не будет возникать электрическое поле, потому что они имеют одинаковый уровень напряжения. Вместо этого любые другие проводники, которые расположены позади зонда или рядом с ним, будут формировать электрическое поле с защитой, а не с самой зоной измерения. С установленной защитой только передняя часть зоны обнаружения сможет формировать электрическое поле с целью, потому что это будет единственная незащищенная зона.

Общие области применения емкостного датчика:

• Определение уровня жидкости (AS-9000 обеспечивает разрешение уровня в нанометрах для сверхвысокой точности измерений)
• Подсчет
• Контроль уровня материала
• Процесс индукционного формования

Емкостный датчики также чрезвычайно надежны из-за их долговечности.Они способны работать при температурах, достигающих 1200 F (650 C).