Прибор для измерения силы тока в цепи. Измерение силы тока в электрической цепи: приборы, методы и особенности

Как измерить силу тока в электрической цепи. Какие приборы используются для измерения тока. Как правильно подключить амперметр к цепи. Какие особенности нужно учитывать при измерении силы тока. Как работает амперметр. Чем отличается измерение постоянного и переменного тока.

Что такое сила тока и в каких единицах она измеряется

Сила тока — это физическая величина, характеризующая интенсивность электрического тока. Она определяется количеством электрического заряда, проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени.

Основной единицей измерения силы тока в Международной системе единиц (СИ) является ампер (А). Ампер — это сила постоянного тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызывает силу взаимодействия между проводниками, равную 2 × 10^-7 Н на каждый метр длины.

Также используются кратные и дольные единицы силы тока:

• Миллиампер (мА) = 0,001 А
• Микроампер (мкА) = 0,000001 А
• Килоампер (кА) = 1000 А

Приборы для измерения силы тока

Основным прибором для измерения силы тока является амперметр. Существует несколько типов амперметров:

• Магнитоэлектрические амперметры — работают на основе взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и катушки с током
• Электромагнитные амперметры — используют принцип втягивания железного сердечника в катушку с током
• Электродинамические амперметры — основаны на взаимодействии двух катушек с током
• Цифровые амперметры — преобразуют аналоговый сигнал в цифровой с помощью АЦП

Для измерения больших токов применяются токовые клещи — прибор, позволяющий измерять ток бесконтактным способом.

Правила подключения амперметра к электрической цепи

При измерении силы тока амперметр включается в цепь последовательно с тем участком, на котором необходимо измерить ток. Это связано с тем, что ток во всех последовательно соединенных элементах цепи одинаков.

Основные правила подключения амперметра:

1. Амперметр включается в разрыв цепи
2. Плюсовая клемма амперметра подключается к положительному полюсу источника тока
3. Минусовая клемма — к отрицательному полюсу
4. Предел измерения амперметра должен быть больше ожидаемой силы тока
5. При измерении переменного тока полярность подключения не имеет значения

Неправильное подключение амперметра может привести к его повреждению или искажению результатов измерений.

Особенности измерения постоянного и переменного тока

Измерение постоянного и переменного тока имеет некоторые отличия:

Измерение постоянного тока:

• Используются магнитоэлектрические или цифровые амперметры
• Важно соблюдать полярность подключения
• Показания амперметра не зависят от времени

Измерение переменного тока:

• Применяются электромагнитные, электродинамические или цифровые амперметры
• Полярность подключения не имеет значения
• Измеряется действующее значение тока
• Показания могут зависеть от частоты тока

При измерении переменного тока важно учитывать частотный диапазон амперметра.

Как работает амперметр

Принцип работы амперметра основан на взаимодействии магнитного поля, создаваемого измеряемым током, с подвижной частью прибора. В магнитоэлектрических амперметрах это взаимодействие приводит к повороту рамки с током в поле постоянного магнита. Угол поворота рамки пропорционален силе тока.

Основные элементы амперметра:

• Измерительный механизм (рамка с током в магнитном поле)
• Шкала для отсчета показаний
• Стрелка, соединенная с подвижной частью
• Успокоитель колебаний стрелки
• Корректор для установки стрелки на нуль

Цифровые амперметры преобразуют аналоговый сигнал тока в цифровой код с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Результат измерения отображается на цифровом дисплее.

Погрешности при измерении силы тока

При измерении силы тока возникают различные погрешности:

1. Инструментальная погрешность амперметра
2. Погрешность из-за влияния амперметра на цепь
3. Погрешность отсчета показаний
4. Температурная погрешность
5. Погрешность из-за внешних магнитных полей

Для уменьшения погрешностей необходимо:

• Выбирать амперметр с подходящим пределом измерения
• Учитывать влияние внутреннего сопротивления амперметра
• Соблюдать правила эксплуатации прибора
• Проводить периодическую калибровку амперметра

Меры безопасности при измерении силы тока

Измерение силы тока может быть опасным, особенно при работе с высоким напряжением. Необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

1. Использовать изолированные измерительные провода
2. Не превышать максимально допустимый ток амперметра
3. Отключать питание цепи перед подключением амперметра
4. Не касаться оголенных проводников и клемм во время измерения
5. Использовать средства индивидуальной защиты (диэлектрические перчатки, коврики)
6. Проводить измерения в присутствии напарника при работе с высоким напряжением

Соблюдение этих правил поможет избежать поражения электрическим током и повреждения оборудования.

Альтернативные методы измерения силы тока

Помимо использования амперметров, существуют и другие методы измерения силы тока:

• Метод вольтметра-амперметра — измерение падения напряжения на известном сопротивлении
• Измерение с помощью токовых клещей — бесконтактное измерение тока по магнитному полю проводника
• Использование токового шунта — измерение падения напряжения на калиброванном сопротивлении
• Применение эффекта Холла — измерение напряжения, возникающего в проводнике с током в магнитном поле

Выбор метода измерения зависит от конкретной задачи, требуемой точности и условий проведения измерений.

Измерение силы тока в цепи

Здрасти, почетаемые читатели веб-сайта sesaga.ru. Ток либо силу тока определяют количеством электронов, проходящих через точку либо элемент схемы в течение одной секунды. Так, к примеру, через нить накала пылающей лампы накаливания карманного фонаря раз в секунду проходит около 2 000 000 000 000 000 000 (два триллиона) электронов. Но на практике измеряется не количество электронов, а их движение, выраженное в амперах (А).

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

Кроме ампера используют и поболее маленькие единицы силы тока: миллиампер (мA), равный 0,001 А, и микроампер (мкA), равный 0,000001 А либо 0,001 мА. Поэтому: 1 А = 1000 мА = 1 000 000 мкА.

1. Устройство для измерения силы тока.

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

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

Для измерения тока амперметр врубается конкретно в цепь последовательно с нагрузкой, другими словами в разрыв цепи питания нагрузки. Таким макаром, на время измерения амперметр становится вроде бы еще одним элементом электрической цепи, через который протекает ток, но при всем этом в схему амперметр никаких изменений не заносит. На рисунке ниже изображена схема включения миллиамперметра в цепь питания лампы накаливания.

Также нужно держать в голове, что амперметры выпускаются на различные спектры (шкалы), и если при измерении применять устройство с наименьшим спектром по отношению к измеряемой величине, то устройство можно разрушить. К примеру. Спектр измерения миллиамперметра составляет 0…300 мА, означает, силу тока определяют исключительно в этих границах, так как при измерении тока выше 300 мА устройство выйдет из строя.

2. Измерение силы тока мультиметром.

Измерение силы тока мультиметром фактически ни чем же не отличается от измерения обычным амперметром либо миллиамперметром. Разница состоит только в том, что у обыденного устройства всего один спектр измерения, рассчитанный на определенную наивысшую величину тока, тогда как у мультиметра диапазонов несколько, и перед измерением приходится определять каким из спектр воспользоваться на этот момент.

Обыденные мультиметры, не проф, рассчитаны на измерение неизменного тока и имеют четыре поддиапазона, что на бытовом уровне полностью довольно. У каждого поддиапазона есть свой наибольший предел измерения, который обозначен цифровым значением: 2m, 20m, 200m, 10А. К примеру. На пределе «20m» можно определять неизменный ток в спектре 0…20 мА.

Для примера измерим ток, потребляемый обыденным 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 именуют плюсовым, и вставляется он в гнездо, напротив которого изображены значки измеряемых характеристик: «VΩmA»;
черный щуп является минусовым либо общим и вставляется он в гнездо, напротив которого написано «СОМ». Относительно этого щупа выполняются все измерения.

В секторе измерения неизменного тока избираем предел «2m», спектр измерения которого составляет 0…2 мА. Подключаем щупы мультиметра согласно схеме и потом подаем питание. Светодиод зажегся, и его потребление тока составило 1,74 мА. Вот, в принципе, и весь процесс измерения.

Но этот вариант измерения подходит тогда, когда величина употребления тока известна. На практике же нередко появляется ситуация, когда нужно измерить ток на каком-либо участке цепи, величина которого неведома либо известна примерно. В таком случае измерение начинают с самого высокого предела.

Представим, что потребление тока светодиодом непонятно. Тогда переключатель переводим на предел «200m», который соответствует спектру 0…200 мА, и после чего щупы мультиметра включаем в цепь.

Потом подаем напряжение и смотрим на показания мультиметра. В этом случае показания тока составили «01,8», что значит 1,8 мА. Но нолик впереди показывает на то, что можно снизиться на предел «20m».

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

Нередко бывает ситуация, когда при измерении тока либо напряжения на индикаторе возникает единица. Единица гласит о том, что избран маленький предел измерения и он меньше величины измеряемого параметра. В данном случае нужно перейти на предел выше.

Также может появиться момент, когда измеряемый ток выше 200 мА и нужно перейти на предел измерения «10А». Но тут есть аспект, который нужно уяснить. Кроме того, что переключатель переводится на предел «10А», еще также нужно переставить плюсовой (красный) щуп в последнее левое гнездо, напротив которого стоит цифро-буквенное значение «10А», указывающее, что это гнездо создано для измерения огромных токов.

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

Ну вот, в принципе и все, что желал сказать об измерении тока мультиметром. Главное осознавать, что при измерении напряжения вольтметр подключается параллельно нагрузке либо источнику напряжения, тогда как при измерении силы тока амперметр врубается конкретно в цепь и через него протекает ток, которым питаются элементы схемы.

Ну и в качестве закрепления прочитанного предлагаю поглядеть видеоклип, в каком на примере схем рассказывается об измерениях напряжения и силы тока мультиметром.

После знакомства с 3-мя действиями тока, уместно задать для себя вопрос: от чего зависит эффективность каждого из действий, другими словами от чего зависят количество теплоты, выделяемой в нити накала электролампы, масса выделенной в опыте меди и подъёмная сила сделанного электромагнита? На уроке мы узнаем, что именуют силой тока в цепи и какова её единица измерения в системе СИ. Дадим серьезное определение единицы электрического заряда. Также познакомимся с устройством и принципом деяния устройства, служащего для измерения силы тока.

На этот момент вы не сможете поглядеть либо пораздавать видеоурок ученикам

Дабы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, для вас необходимо добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите неописуемые способности

1. Откройте доступ ко всем видеоурокам комплекта.

2. Раздавайте видеоуроки в личные кабинеты ученикам.

3. Смотрите статистику просмотра видеоуроков учениками.
Получить доступ

Конспект урока «Сила тока. Измерение силы тока»

На прошедшем уроке мы с вами гласили о действиях, которые способен оказывать электрический ток, протекая в разных средах. Познакомившись с 3-мя действиями тока, уместно задать для себя вопрос: от чего зависит эффективность каждого из действий, другими словами от чего зависит количество теплоты, выделяемой в нити накала электролампы, масса выделенной в опыте меди, подъёмная сила сделанного электромагнита?

Эффективность этих действий будет зависеть от нескольких обстоятельств. Электрический ток, как вы понимаете, — это направленное движение заряженных частиц. Потому чем больше электрический заряд, перенесённый частичками через поперечное сечение проводника за какое-то определённое время, тем лучше будет действие тока.

Тут можно провести аналогию: эффективность деяния воды на водяной мельнице либо гидроэлектростанции, конечно, определяется массой раз в секунду протекающей в таком устройстве воды. Потому важной чертой электрического тока является величина, именуемая силой тока.

Сила тока — это физическая величина, численно равная электрическому заряду, протекающему через поперечное сечение проводника за единицу времени. Обозначают силу тока буковкой I.

Пусть q — заряд, протекающий через сечение проводника за некоторый отрезок времени t. Тогда разумеется, что для нахождения раз в секунду протекающего заряда мы должны поделить весь заряд на значение промежутка времени, что и приводит нас к формуле силы тока:

Единицу силы тока не вводят через какие-либо формулы, а просто выбирают по договорённости, как это было уже изготовлено с единицами массы, времени и длины.

Тут вы сможете сказать, что схожая договорённость лишена логики: брать в качестве основной величины не единицу заряда, которая рассматривается существенно ранее, а единицу силы тока, другими словами величину, которая выходит путём логической операции с электрическим зарядом.

Вы полностью правы! Но все дело в том, что для всех главных единиц необходимо сделать образцы, другими словами устройства, дозволяющие собрать и сохранить без утрат сведения о избранной единице. Итак вот, для единицы силы тока можно с еще большей точностью избрать и сохранить идеал, чем для единицы электрического заряда, чем и разъясняется такая «нелогичность» в выборе основной единицы.

В 1948 г. на Генеральной конференции по мерам и весам приняли решение, что в базе определения единицы силы тока должно лежать явление взаимодействия 2-ух проводников с током. Это явление можно пронаблюдать на опыте. Если по двум параллельным проводникам пропустить ток, то, зависимо от направления тока, проводники или притянутся, или оттолкнутся.

При всем этом сила притяжения либо отталкивания между проводниками прямо пропорциональна силе тока в них, другими словами чем больше сила тока, тем посильнее ведут взаимодействие проводники.

Но дабы ввести четкий идеал, нужно соблюдать очень жёсткие условия опыта. Проводники должны быть тонкими и нескончаемо длинноватыми, при всем этом они должны находиться в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга.

Потому, за единицу силы тока принимают такую силу тока, при которой нескончаемо длинноватые параллельные проводники, находящиеся на расстоянии 1-го метра друг от друга в вакууме, на каждом метре собственной длины ведут взаимодействие с силой 2 ∙ 10 −7 Н.

Эту единицу силы тока именуют ампером. Названа она так в честь французского физика А. Ампера, и является основной единицей силы тока в СИ.

1 А — это очень огромное значение силы тока. Потому в науке, технике и на практике нередко применяют кратные и дольные единицы силы тока:

Познакомившись с единицей силы тока, мы можем дать и серьезное определение единицы электрического заряда (количества электричества). Зная формулу для расчёта силы тока, можно записать: q = It. Беря во внимание, что единицей силы тока является ампер, а единицей времени — секунда, получим, что 1 Кл — это заряд, протекающий за 1 с через поперечное сечение проводника с током силой 1 А.

Ещё одна очень принципиальная особенность силы тока заключается в следующем: сила тока во всех участках проводника, по которому протекает электрический ток, одинакова. Всё дело в том, что, когда в проводнике протекает ток, заряд нигде ни в одной его части не накапливается. Так, если сначала проводника, к примеру, железной проволочки, сила тока равна 1 А, то и в любом поперечном сечении проводника, и в конце его она тоже непременно 1 А.

Устройство, при помощи которого определяют силу тока в цепи, именуют амперметром.

Амперметр и по собственному принципу деяния, и по устройству похож на гальванометр. Его работа базирована на магнитном действии тока.

Чем больше сила тока, проходящего по катушке, тем посильнее она ведет взаимодействие с магнитом, тем больше угол поворота стрелки устройства. Так как при помощи амперметра определяют силу тока, то он устроен так, дабы включение его в цепь фактически не оказывало влияние на силу тока в цепи.

Дабы отличить амперметр от гальванометра, на его шкале ставят буковку «А». На схемах амперметр изображают кружком с буковкой «А» в центре:

Будьте внимательны при работе с амперметрами, так как любой из них рассчитан на некоторую наивысшую силу тока. По другому устройство может просто сгореть.

Амперметр врубается в цепь последовательно с тем устройством, силу тока в каком необходимо измерить. Другими словами, дабы держать под контролем значение силы тока, протекающего в интересующей нас части цепи, мы должны непременно выполнить разрыв цепи и включить в разрыв амперметр, дабы весь заряд, протекающий в этой части цепи, проходил через устройство.

Направьте внимание и на то, что у каждой клеммы устройства стоит свой символ: либо «плюс», либо «минус». Это означает, что клемму со знаком «плюс» нужно непременно соединить с проводом, идущим от положительного полюса источника тока, а клемму со знаком «минус» — с отрицательным.

Если цепь состоит из нескольких последовательно соединённых проводников либо устройств (это такое соединение, при котором начало 1-го проводника соединяется с концом другого), то амперметр будет демонстрировать во всех точках цепи одно и то же значение силы тока.

Пример решения задачи.

Задачка. По графику зависимости перенесённого заряда от времени найдите силу тока в проводнике. Какое количество электронов проходит через сечение проводника за 5 с?

2.7. Измерения силы тока и напряжения в электрических цепях. Амперметр и вольтметр — ЗФТШ, МФТИ

Для измерения токов и напряжений в электрических цепях используются амперметры и вольтметры, основным элементом которых служит гальванометр – прибор, предназначенный для измерения величин токов. Эти измерения могут быть основаны на одном из действий тока: тепловом, физическом, химическом. Гальванометр, градуированный на величину тока, называется амперметром. По закону Ома (8) напряжение и сила тока связаны прямо пропорциональной зависимостью, поэтому гальванометр можно градуировать и на напряжение. Такой прибор называют вольтметром.

В этом задании мы не будем касаться вопросов, связанных с конкретным устройством электроизмерительных приборов, с их системами и принципами работы. Остановимся лишь на требованиях, предъявляемых к внутренним сопротивлениям амперметров и вольтметров. Важно, чтобы при включении в цепь для измерений эти приборы вносили как можно меньшее искажение в измеряемую величину.

Амперметр включается в цепь последовательно. Если сопротивление амперметра `R_»а»` и его подключают к участку цепи с сопротивлением `R_»ц»` (рис. 7а), то эквивалентное сопротивление участка цепи и амперметра в соответствии с (13) равно `R=R_»ц»+R_»а»=R_»ц»(1+(R_»а»)/(R_»ц»))`.

Отсюда следует, что амперметр не будет заметно изменять сопротивление участка цепи, если его собственное (внутреннее) сопротивление будет мало по сравнению с сопротивлением участка цепи.

Чтобы добиться этого, гальванометр снабжают шунтом (синоним – добавочный путь): вход и выход гальванометра соединяются некоторым сопротивлением, обеспечивающим параллельный гальванометру дополнительный путь для тока (рис. 7 б). Поэтому внутреннее сопротивление амперметра меньше, чем у применённого в нём гальванометра. (Читателю рекомендуется лично убедиться в этом с помощью соотношения (14).) Амперметр называется идеальным, если его внутреннее сопротивление можно считать равным нулю.

Вольтметр подключается к электрической цепи параллельно тому участку, напряжение на котором требуется измерить. Присоединив, например, вольтметр с сопротивлением  `R_»в»` параллельно лампочке с сопротивлением `R_»л»` (рис. 8 а), получим участок цепи, эквивалентное сопротивление которого вычисляется по формуле (14)  `R=R_»л» (R»в»)/(R_»л»+R_»в»)`.

Отсюда следует, что чем больше сопротивление вольтметра по сравнению с сопротивлением лампочки, тем меньше эквивалентное сопротивление будет отличаться от сопротивления лампочки. Вывод: чтобы процесс измерения меньше искажал значение измеряемого напряжения, собственное (внутреннее) сопротивление вольтметра должно быть как можно больше. Поэтому в вольтметре последовательно гальванометру включают некоторое сопротивление (рис. 8б). Внутреннее сопротивление такого вольтметра, как правило, во много раз больше сопротивления входящего в него гальванометра. Вольтметр называется идеальным, если его внутреннее сопротивление можно считать бесконечно большим.

Каждый измерительный прибор рассчитан на определённый интервал значений измеряемой величины. И в соответствии с этим проградуирована его шкала. Для расширения пределов измерений в амперметре можно использовать добавочный шунт, а в вольтметре – добавочное сопротивление. Найдём значения этих сопротивлений, увеличивающих максимальную измеряемую величину тока или напряжения в  раз.

10.4 Электрические измерительные приборы – University Physics Volume 2

Глава 10. Цепи постоянного тока

Цели обучения

К концу раздела вы сможете:

• Описать, 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 информацию о напряжениях, сквозном токе и сопротивлении компонентов, составляющих цепь. Для измерения этих параметров необходимы приборы, и эти приборы описаны в этом разделе.

Вольтметры и амперметры постоянного тока

Тогда как вольтметр s измеряет напряжение, амперметр s измеряет ток. Некоторые счетчики в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях на самом деле являются вольтметрами или амперметрами (рис. 10.34). Внутренняя конструкция простейших из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, дают дополнительное представление о применении последовательных и параллельных соединений.

Рисунок 10.34  Датчики уровня топлива и температуры (крайний правый и крайний левый соответственно) в этом Volkswagen 1996 года представляют собой вольтметры, которые регистрируют выходное напряжение блоков-«передатчиков». Эти единицы пропорциональны количеству бензина в баке и температуре двигателя.

(кредит: Кристиан Гирсинг)

Измерение тока с помощью амперметра

Для измерения тока, протекающего 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. рис. 10.35, где амперметр представлен символом А.)

Рисунок 10.35  (a) Когда амперметр используется для измерения тока через два резистора, соединенных последовательно с батареей, один амперметр подключается последовательно с двумя резисторами, поскольку ток через два последовательно соединенных резистора одинаков. . (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 с рассматриваемым компонентом.

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

Измерение напряжения с помощью вольтметра

Вольтметр подключается параллельно любому устройству, которое он измеряет. Параллельное соединение используется потому, что параллельные объекты испытывают одинаковую разность потенциалов. (См. рис. 10.36, где вольтметр представлен символом V.)

Рисунок 10.36  Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (V) помещается параллельно источнику напряжения или одному из резисторов. Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между положительной и отрицательной клеммой аккумулятора или источника напряжения. Невозможно подключить вольтметр непосредственно к ЭДС без учета внутреннего сопротивления r батареи.

Поскольку вольтметры соединены параллельно, вольтметр должен иметь очень большое сопротивление. Цифровые вольтметры преобразуют аналоговое напряжение в цифровое значение для отображения на цифровом дисплее (рис. 10.37). Недорогие вольтметры имеют сопротивление порядка [латекс] {R} _ {\ text {M}} = 10 \ phantom {\ rule {0,2em} {0ex}} \ text {M} \ phantom {\ rule {0,2em }{0ex}}\text{Ω},[/latex], тогда как высокоточные вольтметры имеют сопротивление порядка [латекс]{R}_{\text{M}}=10\phantom{\rule{0,2em }{0ex}}\text{G}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{Ω}[/latex]. Значение сопротивления может варьироваться в зависимости от того, какая шкала используется на измерителе.

Рисунок 10.37  (a) Аналоговый вольтметр использует гальванометр для измерения напряжения. (b) Цифровые счетчики используют аналого-цифровой преобразователь для измерения напряжения. (кредит: модификация работ Джозефа Дж. Траута)

Аналоговые и цифровые счетчики

В физической лаборатории вы можете встретить два типа счетчиков: аналоговые и цифровые. Термин «аналоговый» относится к сигналам или информации, представленной непрерывно изменяющейся физической величиной, такой как напряжение или ток. В аналоговом измерителе используется гальванометр, который представляет собой катушку проволоки с небольшим сопротивлением в магнитном поле с прикрепленной стрелкой, указывающей на шкалу. Через катушку течет ток, заставляя катушку вращаться. Чтобы использовать гальванометр в качестве амперметра, параллельно катушке помещают небольшое сопротивление. В вольтметре последовательно с катушкой включено большое сопротивление. В цифровом измерителе используется компонент, называемый аналого-цифровым преобразователем (А в D), и он выражает ток или напряжение в виде последовательности цифр 0 и 1, которые используются для запуска цифрового дисплея. Большинство аналоговых счетчиков были заменены цифровыми счетчиками.

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?

Показать решение

Поскольку цифровые счетчики потребляют меньше тока, чем аналоговые счетчики, они меньше изменяют схему, чем аналоговые счетчики. Их сопротивление в качестве вольтметра может быть намного больше, чем у аналогового измерителя, а их сопротивление в качестве амперметра может быть намного меньше, чем у аналогового измерителя. См. рис. 10.36 и рис. 10.35 и их обсуждение в тексте.

В этой виртуальной лабораторной симуляции вы можете создавать схемы с резисторами, источниками напряжения, амперметрами и вольтметрами, чтобы проверить свои знания в области схемотехники.

Омметры

Омметр — это прибор, используемый для измерения сопротивления компонента или устройства. Действие омметра основано на законе Ома. Традиционные омметры содержали внутренний источник напряжения (например, батарею), который подключался к тестируемому компоненту, создавая ток через компонент. Затем с помощью гальванометра измеряли силу тока, а сопротивление рассчитывали по закону Ома. Современные цифровые счетчики используют источник постоянного тока для пропускания тока через компонент, и измеряется разность напряжений на компоненте. В любом случае сопротивление измеряется по закону Ома [latex]\left(R=V\text{/}I\right),[/latex], где известно напряжение и измеряется ток, или 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 «живой» цепи, к которой подключен источник напряжения и через который проходит ток. Это может привести к повреждению глюкометра.

Резюме

• Вольтметры измеряют напряжение, а амперметры измеряют ток. Аналоговые счетчики основаны на комбинации резистора и гальванометра, устройства, которое дает аналоговые показания тока или напряжения. Цифровые счетчики основаны на аналого-цифровых преобразователях и обеспечивают дискретное или цифровое измерение тока или напряжения.
• Вольтметр размещается параллельно источнику напряжения для получения полного напряжения и должен иметь большое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
• Амперметр включен последовательно, чтобы получить полный ток, протекающий через ветвь, и должен иметь небольшое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
• Стандартные вольтметры и амперметры изменяют цепь, к которой они подключены, и поэтому их точность ограничена.
• Омметры используются для измерения сопротивления. Компонент, сопротивление которого должно быть измерено, должен быть изолирован (удален) от цепи.

Концептуальные вопросы

Что произойдет, если вы поместите вольтметр последовательно с проверяемым компонентом?

Показать решение

Вольтметр последовательно подключал большое сопротивление к цепи, что существенно меняло схему. Это, вероятно, дало бы чтение, но это было бы бессмысленно.

Какова основная операция омметра при измерении резистора?

Почему не следует подключать амперметр непосредственно к источнику напряжения, как показано ниже?

Показать решение

Амперметр имеет небольшое сопротивление; поэтому будет производиться большой ток, который может повредить счетчик и/или перегреть батарею.

Проблемы

Предположим, вы измеряете напряжение на клеммах щелочного элемента на 1,585 В, имеющего внутреннее сопротивление [латекс]0,100\фантом{\правило{0,2em}{0ex}}\текст{Ом}[/латекс], помещая вольтметр [latex]1.00\text{-k}\text{Ω}[/latex] на его клеммах (см. ниже). а) Какой ток течет? (b) Найдите напряжение на клеммах. в) Чтобы увидеть, насколько близко измеренное напряжение на клеммах к ЭДС, рассчитайте их отношение.

Глоссарий

Амперметр

прибор для измерения тока

вольтметр

прибор для измерения напряжения

Лицензии и авторские права

Электрические измерительные приборы. Автор: : Колледж OpenStax. Расположен по адресу : https://openstax.org/books/university-physics-volume-2/pages/10-4-electrical-measuring-instruments. Лицензия : CC BY: Attribution . Условия лицензии : Скачать бесплатно по адресу https://openstax. org/books/university-physics-volume-2/pages/1-introduction

Как измерить ток без разрыва цепи

{% if result.isEmpty and result.term %}

{% if translation.search.not_found %}{{translation.search.not_found}}{% else %}К сожалению, ничего не найдено для{% endif %}  { {результат.термин | побег}}

{% endif%}

{% если false и result.loading %}

{% еще %}

{% if result.suggestions или result.collections или result.pages %}

{% if result.suggestions %}

{{keywords_suggestions_title | побег}}

{% для предложения в result.suggestions %}
• {{suggestion.keyword | escape}}{{suggestion.count}}
{% конец для%}

{% конец%} {% если результат. коллекции %}

{{translation.search.collections | по умолчанию: «Коллекции»}}

{% для коллекции в result.collections %}
• {{collection.title | побег}}
{% конец для%}

{% endif%}

{% endif%}

{% if result.products %}

{{products_suggestions_title}}

{% if result.term и result.isEmpty == false %} {% if translation.search.view_all_products %}{{translation.search.view_all_products}}{% else %}Просмотреть все продукты{% endif %} {% endif%}

{% if product_list_layout == ‘карусель’ %}

{% для продукта в result.products %}

{% если product.