Вольтметр это прибор для измерения напряжения: назначение, принцип работы, типы, схема подключения — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

назначение, принцип работы, типы, схема подключения

Вольтметр – это прибор, назначение которого измерять электродвижущую силу (ЕДС) на определенном участке электрической цепи, или проще – прибор для измерениянапряжения (разность электрических потенциалов). Этот прибор всегда подключается параллельно элементу питания или нагрузке. Измеренное значение вольтметр показывает в Вольтах.

Если говорить об идеальном вольтметре, то он должен обладать бесконечным внутренним сопротивлением, чтобы точно измерять напряжение и не оказывать побочного воздействия на цепь. Именно поэтому в приборах высокого класса стараются сделать максимально возможным внутреннее сопротивление, от которого зависит точность измерения и помехи, создаваемые вольтметром в электрической цепи.

Рисунок — Формулы измерения напряжения

Если говорить о способе монтажа, то вольтметры подразделяют на три основные группы:

• Стационарные;

• Щитовые;

• Переносные;

Как становится ясно из названия, стационарные приборы используются там, где необходим постоянный контроль, щитовые – в распределительных щитках и на приборных панелях, а переносные – в компактных приборах, которые можно использовать в любом месте.

Рисунок — Схема подключения вольтметра

Посмотрите видео о подключении вольтметра:

По назначению все вольтметры делятся

• Переменного тока;

• Постоянного тока;

• Селективные;

• Фазочувствительные;

• Импульсные.

Вольтметры переменного тока, как и постоянного используются для измерений в сетях с соответствующим типом тока, а вот селективные – могут отделять гармоническую составляющую сложного сигнала, и определять среднеквадратическое значение напряжения.

Импульсный вольтметр обычно используют для измерений амплитуды постоянных импульсных сигналов, а также они способны точно определить амплитуду одиночного импульса.

Фазочувствительные приборы могут измерять изменения составляющих комплексных напряжений, благодаря чему становится возможным точное исследование амплитудно-фазовой характеристики усилителей, и прочих подобных схем.

По принципу действия различают электронные (цифровые или аналоговые), и электромеханические вольтметры (электромагнитные, термоэлектрические, а также магнитоэлектрические, электродинамические и электростатические).

Все электромеханические приборы, за исключением термоэлектрических, по сути, являются обычным измерительным механизмом с показывающим устройством. Во всех них для расширения пределов измерений применяются дополнительные сопротивления.

Приборы данной категории, не смотря на довольно высокое внутреннее сопротивление, имеют относительно большую погрешность, что делает невозможным их использование в ходе экспериментов и исследований, где требуется повышенная точность данных.

Термоэлектрический вольтметр использует для замеров электродвижущую силу одной или нескольких термопар, которые греются из-за тока входящего сигнала. Они более точны и компактны, в сравнении с электромеханическими измерителями напряжения.

Электронные вольтметры в свою очередь подразделяются на цифровые и аналоговые.

Цифровой вольтметр преобразует постоянное значение напряжения в цифровой сигнал, который и выводится на табло прибора. Делается это при помощи аналого-цифрового преобразователя.

В аналоговых вольтметрах помимо магнитоэлектрического измерителя и дополнительных резисторов в обязательном порядке присутствует измерительный усилитель, позволяющий в несколько раз повысить внутреннее сопротивление прибора, и соответственно – улучшить точность показаний.

Рассмотрим несколько вольтметров разных производителей

1. В3-57 — микровольтметр

Измерительное устройство модели В3-57 — вольтметр-преобразователь среднеквадратич. показаний. Разработан для замеров среднеквадратич. значения напряжений произвольной формы и их линейного преобразован. в напряжение постоян. тока. Шкала прибора промаркирована в среднеквадратич. значениях напряжения и децибелах (от 0 дБ и до 0,775 В). Используется при контроле и наладке разнообразных радиотелетехнических устройств и средств связи, вычислении частотных характеристик широкополосных аппаратов, обследованиях шумовых устойчивых сигналов и т. д.

Основные техданные:

— Пределы замеров напряжений 10 мкВ — 300 В с граничными зонами: 0,03-0,1-0,3-1-3-10-30-100-300мВ 1-3-10-30-100-300В

— Границы частот 5 Гц — 5 МГц

— Допустимая погрешность, %: ±1 (30-300 мВ), ±1,5 (1-10 мВ), ±2,5 (0,1-0,3 мВ и 1-300 В), ±4 (0,03 мВ)

— Входное сопротивл.5 МОм ±20%

— Входная емкость: 27пФ (0,03-300 мВ) и 12 пФ (1-300 В)

— Напряжение на выходе линейного преобразоват. 1 В

— Сопротивление на выходе линейного преобразоват. 1 кОм ±10%

— Предельный коэфф. амплитуды сигнала 6*(Uk/Ux)

2.Вольтметры переменного напряжения АКИП-2401

— Измерение ср.квадратического значения переменного напряжения

— Диапазон частот: 5 Гц…5 МГц

— Диапазон измерения напряжения: 50 мкВ…300 В (6 пределов)

— Два измерительных ВЧ входа: Кан1 / Кан2

— Максимальное разрешение: 0,0001 мВ

— Отображение уровня входного сигнала в дБн, дБм, Uпик

— Автоматический или ручной выбор пределов измерений, удержание результата (Hold)

— Двухстрочный VDF-дисплей

— Интерфейс RS-232

3.

Вольтметр В7-40/1

Высококачественный цифровой универсальный прибор, предназначенный для измерения постоянного и переменного напряжений, силы токов и сопротивления постоянному току. вольтметр В7-40/1 применяется при производстве радиоаппаратуры и электрорадиоэлементов, при научных и экспериментальных исследованиях, в лабораторных и цеховых условиях. Встроенный в вольтметр В7-40/1 интерфейс IEEE 488 позволяет успешно использовать его в составе автоматизированных информационно — измерительных систем.

Вольтметр В7-40/1 соответствует жестким условия эксплуатации.

— Точность измерения по постоянному току вольтметра В7-40/1 — 0,05 %

— Максимальная разрешающая способность В7-40/1 — 1 мкВ; 10 мкА; 1 мОм

— Диапазоны 0,2; 20; 200; 1000 (2000) В

— Разрешение 1, 10, 100 мкВ; 1; 10 мВ

— Основная погрешность измерения ±(0,04 %+ 5 ед. мл. р)

Входное сопротивление:

— на диапазоне 0,2 В не менее 1 ГОм

— на диапазоне 2 В не менее 2 ГОм

— на диапазонах 200…. 1000 В, не менее 10 МОм

Ещё одно видео о способе подключения вольтметра:

вольтметр — это… Что такое вольтметр?

вольтметр — вольтметр … Орфографический словарь-справочник

вольтметр — сущ., кол во синонимов: 13 • ампервольтваттметр (4) • вольтамперметр (6) • … Словарь синонимов

вольтметр — а, м. voltmètre, voltamètre. Вольтаметр. Электроизмерительный прибор для измерения напряжения между двумя точками электрической цепи. СИС 1954. См. Вольтаметр. Лекс. Брокг.: вольтметр; САН 1891: вольтме/тр … Исторический словарь галлицизмов русского языка

ВОЛЬТМЕТР — ВОЛЬТМЕТР, прибор для измерения электродвижущей силы или электрического напряжения в вольтах (В). В электрическую цепь включается параллельно нагрузке. Шкалу вольтметра часто градуируют в кратных и дольных единицах от Вольта (мкВ, мВ, кВ) … Современная энциклопедия

ВОЛЬТМЕТР — прибор для измерения электродвижущей силы или напряжения (в мкВ, мВ, В, кВ) в электрических цепях; включается параллельно нагрузке … Большой Энциклопедический словарь

ВОЛЬТМЕТР — ВОЛЬТМЕТР, прибор для измерения напряжения (РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ) между двумя точками электрической схемы. Вольтметры должны подключаться параллельно элементам, напряжение на которых нужно измерить. Имеет высокое внутреннее СОПРОТИВЛЕНИЕ (по… … Научно-технический энциклопедический словарь

ВОЛЬТМЕТР — ВОЛЬТМЕТР, вольтметра, муж. (физ.). Прибор для определения электрического напряжения, вольтажа. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

ВОЛЬТМЕТР — ВОЛЬТМЕТР, а, муж. Прибор для измерения электродвижущей силы и напряжения в электрической цепи. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

ВОЛЬТМЕТР — (от вольт и греч. metreo измеряю), прибор для измерения напряжения в электрич. цепях. В. включается параллельно участку цепи, на к ром измеряется напряжение. Для уменьшения влияния включённого В. на режим цепи он должен обладать большим входным… … Физическая энциклопедия

ВОЛЬТМЕТР — (Voltmeter) прибор для измерения электрического напряжения. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь

ВОЛЬТМЕТР — прибор для измерения электр. напряжения. По принципу действия В. распространенных типов аналогичны амперметрам и отличаются от них: а) величиной электр. сопротивления катушек (в В. они имеют большое сопротивление, а в амперметрах малое; В.,… … Технический железнодорожный словарь

Электрическое напряжение. Вольтметр — урок. Физика, 8 класс.

Пробовали ли вы когда-нибудь надувать воздушные шарики на время? Один надувает быстро, а другой за это же время надувает гораздо меньше. Без сомнения, первый совершает большую работу, чем второй.

С источниками напряжения происходит точно так же. Чтобы обеспечить движение частиц в проводнике, надо совершить работу. И эту работу совершает источник. Работу источника характеризует напряжение. Чем оно больше, тем большую работу совершает источник, тем ярче будет гореть лампочка в цепи (при других одинаковых условиях).

Напряжение равно отношению работы электрического поля по перемещению заряда
к величине перемещаемого заряда на участке цепи.

U=Aq, где $U$ — напряжение, $A$ — работа электрического поля, $q$ — заряд.

Обрати внимание!

Единица измерения напряжения в системе СИ — [$U$] = $1$ B (вольт).

$1$ вольт равен электрическому напряжению на участке цепи, где при протекании заряда, равного $1$ Кл, совершается работа, равная $1$ Дж: $1$ В $= 1$ Дж/1 Кл.

Все видели надпись на домашних бытовых приборах «$220$ В». Она означает, что на участке цепи совершается работа $220$ Дж по перемещению заряда $1$ Кл.

Кроме вольта, применяют дольные и кратные ему единицы — милливольт и киловольт.

$1$ мВ $= 0,001$ В, $1$ кВ $= 1000$ В или $1$ В $= 1000$ мВ, $1$ В $= 0,001$ кВ.

Для измерения напряжения используют прибор, который называется вольтметр.

Обозначаются все вольтметры латинской буквой $V$, которая наносится на циферблат приборов и используется в схематическом изображении прибора.

В школьных условиях используются вольтметры, изображённые на рисунке:

Основными элементами вольтметра являются корпус, шкала, стрелка и клеммы. Клеммы обычно подписаны плюсом или минусом и для наглядности выделены разными цветами: красный — плюс, черный (синий) — минус. Сделано это с той целью, чтобы заведомо правильно подключать клеммы прибора к соответствующим проводам, подключённым к источнику.

Обрати внимание!

В отличие от амперметра, который включается в разрыв цепи последовательно, вольтметр включается в цепь параллельно.

Включая вольтметр в цепь постоянного тока, необходимо соблюдать полярность.

Сборку электрической цепи лучше начинать со всех элементов, кроме вольтметра, а его уже подключать в самом конце.

Вольтметры делятся на приборы постоянного тока и переменного тока.

Если прибор предназначен для цепей переменного тока, то на циферблате принято изображать волнистую линию. Если прибор предназначен для цепей постоянного тока, то линия будет прямой.

Вольтметр постоянного тока	Вольтметр переменного тока

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

Иногда используют буквы $AC/DC$. В переводе с английского $AC$ (alternating current) — переменный ток, а $DC$ (direct current) — постоянный ток.
В цепь переменного тока включается вольтметр для измерения переменного тока. Он полярности не имеет.

Обрати внимание!

Для измерения напряжения можно использовать и мультиметр.

Перед измерением необходимо прочитать инструкцию, чтобы правильно подключить прибор.

Следует помнить, что высокое напряжение опасно.

Что будет с человеком, который окажется рядом с упавшим оголённым кабелем, находящимся под высоким напряжением?

Так как земля является проводником электрического тока, вокруг упавшего оголённого кабеля, находящегося под напряжением, может возникнуть опасное для человека шаговое напряжение.

При попадании под шаговое напряжение даже небольшого значения возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц ног. Обычно человеку удаётся в такой ситуации своевременно выйти из опасной зоны.

Обрати внимание!

Однако нельзя выбегать оттуда огромными шагами, шаговое напряжение при этом только увеличится! Выходить надо обязательно быстро, но очень мелкими шагами или скачками на одной ноге!

Существует много знаков, предупреждающих о высоком напряжении. Вот некоторые из них.

Безопасным напряжением для человека считается напряжение $42$ В в нормальных условиях и $12$ В в условиях с повышенной опасностью (сырость, высокая температура, металлические полы и др.).

Источники:

Пёрышкин А.В. Физика, 8 класс// ДРОФА, 2013.

http://class-fizika.narod.ru/8_29.htm
http://interneturok.ru/ru/school/physics/8-klass/belektricheskie-yavleniyab/elektricheskoe-napryazhenie

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

Вольтметры различных видов, вольтметры постоянног ои переменного тока, селективные вольтметры, отечественных и импортных производителей

Вольтметр — это электрический прибор для измерения эдс или напряжений в электрических цепях. В. включается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

Вольтметры импульсного тока предназначены для измерения амплитуды видеоимпульсов любой полярности в широком диапазоне длительностей и частот следования, а также для измерения амплитуды радиоимпульсов и синусоидальных сигналов.

Селективный вольтметр предназначен для измерения переменного напряжения (среднеквадратичное значение) сигналов, поступающих на входные каналы модулей АЦП-ЦАП, анализаторов спектра и тензостанций, на несущей частоте. Особенностью селективного вольтметра является исключение влияния гармоник на показания.

Вольтметры различных поставщиков и производителей

У нас в продаже Вы можете найти вольтметры разных брендов и прозводителей

Вольтметры Актаком

Вольтметры АКИП

Вольтметры Профкип

Вольтметры Keithley

Вольтметры GW Instek

Вольтметры Rohde & Schwarz

А так же вольтметры и милливольтметры из России и Беларуссии

Как выбрать вольтметр?

Выбирая вольтметры, необходимо ориентироваться на те задачи, которые предстоит решать прибору. Важно также учитывать сопутствующие характеристики функционирования – интенсивность использования, специфику замеров, требования к погрешности проводимых измерений и так далее.

При выборе вольтметра важно внимательно изучить его характеристики и проанализировать их на соответствие своим потребностям. Цена вольтметра зависит от его способностей. Обычно, цена вольтметра растёт пропорционально его возможностям.

Если вам нужна высокая точность, то цифровой вольтметр будет хорошим выбором. При выборе цифрового вольтметра важно учитывать, какое постоянное напряжение он будет измерять. К плюсам цифровых вольтметров также относиться их надёжность при эксплуатации, к тому же они не имеют движущихся механических частей.

Как вольтметр измеряет напряжение

Для измерения переменного или постоянного напряжения в цепях переменного и постоянного тока используют прибор, называемый вольтметром. Поскольку напряжение присутствует между разными точками цепи или на полюсах источника напряжения, вольтметр подключается всегда параллельно исследуемому участку цепи или параллельно клеммам источника напряжения.

Можно, конечно, включить вольтметр и последовательно, в разрыв цепи, но тогда будет измерено напряжение источника, а не на участке цепи, так как цепь будет разомкнута, а сам вольтметр имеет при этом очень большое внутреннее сопротивление.

Вольтметры выпускаются как в виде отдельных электроизмерительных приборов, так и в формате одной из функций мультиметров. Во входной цепи современного вольтметра обычно находится резистор номиналом порядка мегаома, последовательно подключенный к электронной измерительной схеме.

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

Обычно на мультиметре можно выбрать одно из следующих значений (максимальное значение для диапазона): 200мВ, 2000мВ (2В), 20В, 200В, 600В и т.д. Как правило у мультиметров есть возможность измерения постоянного и переменного напряжения. Вид напряжения также выбирается на шкале переключателя.

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

Подключите щупы к соответствующим гнездам мультиметра или вольтметра. Включите прибор и переведите его в режим измерения напряжения, выбрав вид напряжения и диапазон с помощью переключателя. Если диапазон неизвестен, то стоит начать с самого большого значения из доступных на шкале переключателя, потом можно будет уменьшить.

Схема подключения вольтметра для измерения падения напряжения на лампочке:

Присоедините щупы (соблюдая осторожность!) так, чтобы прибор оказался подключен к нужным точкам цепи, между которыми требуется измерить напряжение. Спустя пару секунд прибор отобразит на своем дисплее действующее значение измеренного напряжения.

Если диапазон 600В или более, то значение измеренного напряжения будет отображено в вольтах. Если диапазон например 2000мВ или 200мВ (порядок величин напряжений, но в принципе значения на шкале могут отличаться от этих), то на дисплее будут показания в милливольтах.

Если измеряется постоянное напряжение, то, в зависимости от его полярности и от правильности расположения щупов, на дисплее может отобразиться цифра со знаком минус перед ним.

Это значит, что красный и черный щупы стоит поменять местами, поскольку красный щуп предназначен для установки на положительный полюс, а черный — на отрицательный полюс по отношению к источнику постоянного напряжения, который установлен в исследуемой цепи.

Вольтметр (или мультиметр), не предназначенный для измерения высокочастотных напряжений или более высоких напряжений, чем максимальное на его шкале, легко выйдет из строя, если с помощью него попытаться измерить высокочастотное или более высокое напряжение. В документации к прибору всегда указан род тока и максимально допустимые параметры напряжения, которое можно им мерить.

Вольтметр (вольт + греч. μετρεω «измеряю») — электроизмерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается

параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

Идеальный вольтметр должен обладать бесконечно большим внутренним сопротивлением. Поэтому чем выше внутреннее сопротивление в реальном вольтметре, тем меньше влияния оказывает прибор на измеряемый объект и, следовательно, тем выше точность и разнообразнее области применения.

Содержание

История [ править | править код ]

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

Классификация и принцип действия [ править | править код ]

Классификация [ править | править код ]

По принципу действия вольтметры разделяются на:

электромеханические — магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические, выпрямительные, термоэлектрические;
электронные — аналоговые и цифровые

По назначению:

постоянного тока;

переменного тока;

импульсные;

фазочувствительные;

селективные;

универсальные

По конструкции и способу применения:

щитовые;

переносные;

стационарные

Аналоговые электромеханические вольтметры [ править | править код ]

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

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

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

ПРИМЕРЫ: Ц215, Ц1611, Ц4204, Ц4281

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

ПРИМЕРЫ: Т16, Т218

Аналоговые электронные вольтметры общего назначения [ править | править код ]

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

Цифровые электронные вольтметры общего назначения [ править | править код ]

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

Диодно-компенсационные вольтметры переменного тока [ править | править код ]

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

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

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

Импульсные вольтметры [ править | править код ]

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

Фазочувствительные вольтметры [ править | править код ]

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

Селективные вольтметры [ править | править код ]

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

ПРИМЕРЫ: В6-4, В6-6, В6-9, В6-10, SMV 8.5, SMV 11, UNIPAN 233 (237), Селективный нановольтметр «СМАРТ»

Рисунок — Формулы измерения напряжения

Если говорить о способе монтажа, то вольтметры подразделяют на три основные группы:

Рисунок — Схема подключения вольтметра

Посмотрите видео о подключении вольтметра:

По назначению все вольтметры делятся

Приборы данной категории, не смотря на довольно высокое внутреннее сопротивление, имеют относительно большую погрешность, что делает невозможным их использование в ходе экспериментов и исследований, где требуется повышенная точность данных.

Электронные вольтметры в свою очередь подразделяются на цифровые и аналоговые.

Рассмотрим несколько вольтметров разных производителей

1. В3-57 — микровольтметр

— Пределы замеров напряжений 10 мкВ — 300 В с граничными зонами: 0,03-0,1-0,3-1-3-10-30-100-300мВ 1-3-10-30-100-300В

— Границы частот 5 Гц — 5 МГц

— Допустимая погрешность, %: ±1 (30-300 мВ), ±1,5 (1-10 мВ), ±2,5 (0,1-0,3 мВ и 1-300 В), ±4 (0,03 мВ)

— Входное сопротивл.5 МОм ±20%

— Входная емкость: 27пФ (0,03-300 мВ) и 12 пФ (1-300 В)

— Напряжение на выходе линейного преобразоват. 1 В

— Сопротивление на выходе линейного преобразоват. 1 кОм ±10%

— Предельный коэфф. амплитуды сигнала 6*(Uk/Ux)

2.Вольтметры переменного напряжения АКИП-2401

— Измерение ср.квадратического значения переменного напряжения

— Диапазон частот: 5 Гц…5 МГц

— Диапазон измерения напряжения: 50 мкВ…300 В (6 пределов)

— Два измерительных ВЧ входа: Кан1 / Кан2

— Максимальное разрешение: 0,0001 мВ

— Отображение уровня входного сигнала в дБн, дБм, Uпик

— Автоматический или ручной выбор пределов измерений, удержание результата (Hold)

3.

Вольтметр В7-40/1

Вольтметр В7-40/1 соответствует жестким условия эксплуатации.

— Точность измерения по постоянному току вольтметра В7-40/1 — 0,05 %

— Максимальная разрешающая способность В7-40/1 — 1 мкВ; 10 мкА; 1 мОм

— Диапазоны 0,2; 20; 200; 1000 (2000) В

— Разрешение 1, 10, 100 мкВ; 1; 10 мВ

— Основная погрешность измерения ±(0,04 %+ 5 ед. мл. р)

— на диапазоне 0,2 В не менее 1 ГОм

— на диапазоне 2 В не менее 2 ГОм

— на диапазонах 200…. 1000 В, не менее 10 МОм

Ещё одно видео о способе подключения вольтметра:

что измеряет, виды, характеристики, устройство вольтметра, строение и принцип работы

Инструкция и меры безопасности

Вольтметр — простейший и узкоспециализированный инструмент для определения параметров электрической цепи. Его основная и единственная задача — определение напряжения на определенном участке цепи. К сожалению, не все знают, как пользоваться таким простым прибором.

Важно! Стоит помнить, что прибор должен подключаться параллельно к сети. В противном случае показания будут неточными

Это не зависит от его типа и размеров.

Цифровой стационарный прибор

Порядок измерения следующий:

Проверить стрелку, если аппарат аналоговый. Делается это путем вставки плоской отвертки в задний шлиц прибора. Поворот в разные стороны будет поворачивать и стрелку. Ноль измерений всегда выставляется пред каждым измерением, особенно, если прибор старый;
Присоединить провода к контактам. Находятся они на тыльной стороне прибора. Если он рассчитан на постоянный ток, то там будут «+» и «-». У электронных аппаратов они уже присутствуют и не нуждаются в переподключении;
Произвести измерение, присоединив «щупы» параллельно к сети.

Важно! Если известно, что напряжение больше 60 Вольт, то нужно пользоваться резиновыми диэлектрическими перчатками или другой изоляцией. Корректировка стрелки аналогового прибора

Корректировка стрелки аналогового прибора

При измерении показателей электрической сети вольтметром следует соблюдать простейшие меры безопасности:

Не проводить измерение высоковольтных сетей без средств защиты;
Не проводить изменение влажными или мокрыми руками и предотвращать попадание влаги в прибор;
Не использовать вольтметр в агрессивных средах по типу кислот, щелочей и масел;
Соблюдать требования ГОСТ 12.3.019-80, описывающего правила эксплуатации электроизмерительных приборов.

Схема 10-диапазонного вольтметра постоянного тока

Конструкция

Простейший амперметр или вольтметр состоит из нескольких блоков:

ЭЛМП — электромеханического преобразователя;
ИМ — измерительный механизм;
СМ — стрелочный механизм.

Процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой для отображения

Первый предназначен для того, чтобы преобразовывать энергии. Магнитного поля в механическую энергию. Второй механизм включает в себя подвижные и неподвижные части для проведения изменений. Происходит это так: под действием силы тока, который протекает через обмотку ИМ, создается вращающий момент, воздействующий на подвижную часть. Силы механики пропорциональны электрическим силам и ИМ отклоняется на угол, равный этим силам. Данные передаются стрелочному механизму, который и показывает в цифрах количество Вольт.

Если прибор содержит усилители, то он называется электронным. Его отличие заключается в том, что входное устройство помогает поддерживать высокое сопротивление вольтметра и увеличить предел измерений в большую сторону. Далее следует усилитель постоянного тока, который увеличивает значение сигнала до тех величин, которые необходимы для эффективных измерений. Следующие его компоненты идентичны аналоговому инструменту.

Встраиваемое портативное устройство

Преимуществами электромагнитных вольтметров стают:

высокая точность измерений;
высокая чувствительность;
практически полное отсутствие влияние внешних полей;
практически полное отсутствие влияние атмосферных факторов.

Недостатки тоже имеются: непригодность использовать при переменном токе и чувствительность к перегрузкам в сети.

USB-вольтметр

Принцип работы вольтметра

Его работа основана на принципе закона Ома. Закон Ома гласит: «Напряжение на сопротивлении прямо пропорционально току, проходящему через него». Любой базовый счетчик имеет разность потенциалов на своих клеммах, когда через него протекает полномасштабный ток. Символом для обозначения вольтметра является круг с вложенной буквой V.

Вольтметр всегда подключается параллельно к нагрузке в цепи, для которой должно измеряться напряжение. Вольтметр постоянного тока имеет знаки полярности. Поэтому необходимо подключить клемму плюса (+) вольтметра к верхней точке потенциала, а клемму минуса (-) к нижней точке потенциала, чтобы получить отклонение вольтметра.

В вольтметре переменного тока нет знаков полярности, и его можно подключить в любом случае. Однако в этом случае также вольтметр все еще подключен параллельно к нагрузке, для которого измеряется напряжение. Вольтметр с диапазоном высокого напряжения создается путем последовательного соединения сопротивления с измерительным механизмом, который имеет полную шкалу напряжения, как показано на рисунке ниже.

Рис. 3 — Полная шкала напряжения

Принцип работы

Первыми были созданы измерители электромеханического типа. В их работе используется магнитоэлектрический принцип. Постоянный магнит закреплен неподвижно, а между его полюсами установлен стальной сердечник. Монтаж этого элемента конструкции выполняется так, чтобы в кольцеобразном воздушном зазоре могло формироваться постоянное электромагнитное поле.

В зазор на полуосях установлена рамка, изготовленная из алюминия. Она способна свободно перемещаться. На рамке также есть катушка из тонкой проволоки. Указательная стрелка прибора крепится с помощью пружин к рамке. Как только через прибор начинает проходить электроток, в обмотке возникает электромагнитное поле. Рамка вступает с ним во взаимодействие и отклоняется вместе со стрелкой на расстояние, соответствующее величине напряжения.

Конструкция измерителя также содержит индукционный демпфер — пластинку из алюминия, закрепленную на раме со стрелкой. В соответствии с правилом Ленца, вихревые токи, возникающие в демпфере, вступают во взаимодействие с породившим их магнитным полем и замедляют колебания указателя прибора. Чтобы добиться необходимой точности измерения, прибор во время работы не должен подвергаться воздействию силы тяжести.

Для решения поставленной задачи подвижная часть измерителя оснащается системой грузиков, передвигающихся на стержнях. Кроме этого, для обеспечения точного измерения необходимо снизить силу трения стальных наконечников. Это достигается благодаря использованию специальных износостойких сталей. Изготовленные из них детали подвергаются полировке.

Для этого в конструкции прибора предусмотрен специальный корректировочный винт, соединенный с пружиной. Это классическая конструкция, но сегодня встречаются приборы, содержащие магниты разной формы. При этом в некоторых конструкциях магнит является подвижным.

Отличие от тестера

Люди, особенно те, кто далек от техники, часто путают два этих устройства. Они немного похожи и даже обладают похожими функциями, но мультиметр — более многофункциональное устройство, способное изменять различные параметры системы и выполнять прозвонки. Обычный тестер содержит в себе всего пару диодов, способным указать значение напряжения и целостности цепи.

Важно! Тестеры, как и мультиметры, вольтметры и амперметры также бывают стрелочными, то есть аналоговыми и цифровыми. Последние в любых являются более точными и определяют величины с минимальными погрешностями

Тестер очень похож на мультиметр, но обладает меньшим функционалом

Инструкция по использованию

Теперь поговорим о том, как пользоваться рассматриваемым прибором. Первое правило заключается в том, что устройство подключается исключительно параллельно. Второе действие, которое необходимо совершить, – это проверить, что измерительный диапазон полностью соответствует предполагаемому напряжению, присутствующему в электроцепи. Если он имеет большое значение, например, в киловольтах, то точность может страдать. Но если диапазон маленький, то прибор может показывать неточные данные или вообще выйти из строя.

Если перед вами находится вольтметр электромеханического типа, то следует осуществить его настройку перед использованием. О правильной настройке устройства можно почитать в инструкции к эксплуатации конкретной модели. Каждая модель имеет свои особенности настройки и подготовки к эксплуатации.

В случае если устройство предназначается для замеров постоянного напряжения, ни в коем случае не стоит пытаться делать им замер переменного тока. Оно просто поломается. Если же перед вами универсальный прибор, то для его работы необходимо просто переключить устройство в определенный режим.

Кроме того, следует знать, что стрелочный прибор нуждается в периодической корректировке стрелки в нулевое положение. Это можно сделать при помощи спецручки, которая располагается на корпусе устройства. Если ее там нет, то это можно осуществить при помощи отвертки.

Еще одним важным моментом будет то, что не следует браться за оголенные области щупов руками. Особенно этого не следует делать, если напряжение в сети будет составлять более 60 вольт, так как такой удар током может уже быть не только неприятен, но и опасен для здоровья человека. С высокими напряжениями следует работать исключительно в перчатках и никак иначе.

Еще одним важным аспектом работы с такими устройствами будет то, что закрепление щупов-проводков приспособления к проводнику цепи следует осуществлять исключительно при помощи электродов или специальных зажимов, которые обычно идут в комплекте с устройством.

Также смотрите видео о том, как пользоваться мультиметром.

Как пользоваться вольтметром?

Казалось бы, чего проще – подключай и меряй. На самом деле есть несколько правил, которые мы рекомендуем выполнять.

Надо знать диапазон измерений. Вольтметр – достаточно чувствительный прибор, при перегрузке обмотка рамки или электронная схема моментально выйдет из строя. Если у вас милливольтметр – не следует совать проверочные провода в розетку бытовой сети 220 вольт;
Механические приборы должны быть размещены в соответствие с инструкцией

На корпусе есть обозначение вертикального или горизонтального положения корпуса;
Включается в цепь вольтметр независимо от наличия нагрузки или рабочего напряжения;
Внимание! Если вы измеряете напряжение более 60 вольт – пользуйтесь проводами с увеличенным изолирующим покрытием.
По возможности используйте диэлектрические перчатки, особенно при измерении величин от 400 вольт и выше.

Прибор в целом достаточно примитивный. При наличии старой базы деталей, доставшейся от СССР, можно изготовить неплохой вольтметр своими руками.

Какой мультиметр выбрать для автомобиля

Мультиметр — портативное устройство, которое содержит в себе вольтметр, амперметр и другие функции. Он стает незаменимым для радиолюбителей и автовладельцев. Для последних он стал важным прибором, способным проверить и отремонтировать большее количество современной автоэлектроники и проводку.

Для автомобиля подойдет любой специализированный мультиметр, обладающий дополнительными функциями, которые отличают его от обычного. Чтобы разобраться с этим лучше, нужно понять, какие задачи он чаще всего решает.

Схема цифрового вольтметра постоянного тока для определенного диапазона

Наиболее часто прибор применяют для определения утечек из аккумулятора. Такой проверке должны быть подвержены все аккумуляторы, обладающие сильными потерями заряда за короткие промежутки времени. Минимальное значение утечки должно составлять 70 мА. Большее значение свидетельствует о том, что какой-то прибор является проблемным или в цепи проводки есть поврежденный участок.

Для диагностики проделывают следующее:

Выключить все элементы автомобиля, которые используют энергию аккумулятора;
Настроить прибор на измерение постоянного тока и выбрать максимальное значение;
Ослабить провод на минусовой клейме и подсоединить туда щупы;
Отключить провод от клеймы так, чтобы ток протекал через мультиметр;
Замерить значения, которые не должны превышать 70 миллиампер.

Устройство для автомобиля

В случае, когда значения не ниже 70, стоит искать участок с проблемами. Для этого аппарата подключается так же, как и в способе выше, поочередно отключаются предохранители и снимаются показания. Если один из предохранителей показал значение ноль при его отключении, то проблема в нем.

Если же все узлы были проверены и оказались исправны, то проблема кроется в самой проводке. Она также проверяется мультимером для поиска неисправного кабеля. Этот процесс состоит из следующих этапов:

На глаз оценить состояние проводов;
Определить проблемный участок;
Один конец мультиметра присоединяется к клейме аккумулятора, а другой — к прибору, который находится на другой стороне кабеля;
Установить прибор в нужное состояние и устроить прозвонку участка провода;
При наличии звукового сигнала провод исключается из проблемных, так как с ним все хорошо.

Проверка аккумулятора мультиметром

Важно! При изменении параметров низковольтных сетей иногда может потребоваться специальный инструмент — милломметр. Еще одна важная функция мультиметра — прозввон мотора авто и измерение его параметров

Любой автомобильный мультиметр должен уметь проводить диагностику двигателя на минимальном уровне

Еще одна важная функция мультиметра — прозввон мотора авто и измерение его параметров. Любой автомобильный мультиметр должен уметь проводить диагностику двигателя на минимальном уровне.

Прозвон отсоединенных кабелей авто

Особенности и технические характеристики

Основным применением цифровых вольтметров является проверка напряжения в электрической цепи. Главной особенностью такого прибора является удобство и простота эксплуатации. Также он отличается высокими показателями внутреннего сопротивления, что обеспечивает точность измерений.

К главным техническим характеристикам вольтметра относятся следующие.

Диапазон измерений: у цифровых моделей он составляет от 1мВ до 1 кВ. Этого вполне достаточно для проведения большинства замеров. Однако бывает и такое, что необходимо измерить крайне низкое напряжение или слишком высокое. Для этих целей требуются более сложные вольтметры.
Допустимая погрешность: чем меньше этот показатель, тем точнее получаемые результаты. Данная характеристика устанавливается производителем после первых испытаний и обычно указывается в процентах.
Внутреннее сопротивление: чем оно выше, тем точнее вольтметр. Аппараты с высоким сопротивлением практически не влияют на электроцепь.
Диапазон частот переменного напряжения.

Сердцем аппарата, которое отвечает за вычисления, является структурная схема. О принципе ее работы мы поговорим далее. Для визуализации полученных данных многие цифровые вольтметры используют индикатор.

Разновидности

Помимо технических параметров, которые определяют назначение прибора и его характеристики, вольтметры обладают и физическими, а именно — разновидностями. Видов современных вольтметров большое количество. Так по принципу действия они разделяются на электромеханические и электронные. По назначению на вольтметров для постоянного, переменного, импульсного тока, универсальные и фазовые.

Наиболее часто людей интересует классификация по виду исполнения, который может быть мобильным и стационарным.

Карманный ЖК цифровой мультиметр

Стационарные

Стационарные вольтметры представляют собой устройства, которые питаются от сетей переменного напряжения. Возможно это благодаря встроенному в их корпус блоку питания. Как правило, с виду они похожи на коробку или ящик, а используются для узкоспециализированных работ, требующих повышенной точности измерений. Чаще всего это профессиональная сфера деятельности и контролирование напряжения на важных и нестабильных участках сети. Само слово «стационарный» говорит о том, что они применяются там, где нужна постоянная слежка и изменение данных.

Стационарный стрелочный вольтметр

Мобильные

Их еще называют переносными, хотя стационарный прибор иногда перенести также не составляет труда. Мобильный же вольтметр компактный и способен поместиться практически везде. Их относят к классу полупрофессиональных и любительских, потому что работают они от батареек или аккумуляторов и обладают сравнительно меньшими точностями и большими погрешностями. Выглядят они как плоские коробочки, «обитые» пластиком или резиной и имеющие эргономические формы. Чтобы они были еще удобнее, их оснащают съемными щупами для определения амплитудных колебаний сигналов.

Важно! Как правило, мобильные вольтметры включаются в состав тестеров и мультиметров. Мобильные цифровые вольтметры способны очень точно определить показания, в то время как портативные аналоговые приборы — показать хорошую чувствительность, способную определить даже самые маленькие отклонения напряжения, которые не могут определить цифровые приборы

Цифровой мобильный вольтметр

Идеальный вольтметр

При замкнутом ключе К стрелка вольтметра может отклониться как в одну, так и в другую сторону в зависимости от значений э.

д. с. и сопротивлений.| В этой цепи источник с э. д. с.. 2 переключен на противоположную полярность по сравнению с.

Идеальный вольтметр, включенный в электрическую цепь, показывает напряжение, равное разности потенциалов между точками подключения прибора.

Вольтметр, отградуированный в единицах емкости.

Идеальный вольтметр, не оказывающий возмущающего вотдейгтгшя на измеряемую цепь, должен обладать бесконечно большим сопротивлением или, скажем иначе, собственное потребление мощности ( от измеряемого объекта) вольтметром должно быть нулевым.

Можете ли вы сказать, почему идеальный вольтметр должен иметь бесконечное сопротивление, а идеальный амперметр нулевое сопротивление.

Ламповый вольтметр удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к идеальному вольтметру. Он измеряет напряжения, совершенно не потребляя тока. При этом становятся ненужными: декадные реостаты, измерительные мостики, нормальные элементы, капиллярный электрометр. Наряду с этим измерение, происходящее при действительном отсутствии тока ( в противоположность всем другим методам, при которых потребляется некоторое количество тока до окончательной компенсации), дает широкие возможности для усовершенствования электродов. Например, можно спокойно поворачивать краны электродов, если они не смазаны жиром, не вредя измерению. При помощи лампового вольтметра можно безупречно измерить даже рн воды для определения электропроводности — В случаях, когда можно опасаться отравления платинового электрода, ламповый вольтметр часто дает хорошие результаты, благодаря быстроте работы ( секунды), в то время как при старых методах никакие измерения здесь не были возможны.

К исследованию изменений пока — К исследованию изменений заний вольтметров показаний амперметров.

Требуется определить, как изменятся ( увеличатся или уменьшатся) показания всех идеальных вольтметров в цепи, показанной на рис. 77, если, например, уменьшить сопротивление R2 переменного резистора.

Теперь начнем регулировать величины источников тока до тех: пор, пока напряжения, отмечаемые идеальными вольтметрами, не станут равными нулю. Легко заметить, что это должны быть токи, возникающие на соответствующих зажимах при одновременном коротком замыкании последних. Токи источников, подключен-ных к зажимам, должны скомпенсировать влияние источников, находящихся внутри ящика, в части их влияния на условия на зажимах.

Поэтому вольтметр должен иметь большое сопротивление по сравнению с сопротивлением участка цепи, к которому он подключается. Идеальным вольтметром является такой, у которого сопротивление стремится к бесконечности.

Составление неопределенной матрицы полезно, потому что упрощает получение уравнения полного передающего сопротивления от любой пары узлов цепи к любой другой паре узлов этой же цепи. Предположим, что источник тока присоединен между двумя узлами т и k, так что ток I, входит в г-й узел и выходит из fe-ro узла. Предположим также, что идеальный вольтметр ( имеющий бесконечно большое входное сопротивление) присоединен между узлами j и m и таким образом измеряет разность потенциалов между этими узлами.

Определение слова «Вольтметр» по БСЭ:

Вольтметр — электрический прибор для измерения эдс или напряжений в электрических цепях. В. включается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии (рис. 1).Первым в мире В. был «указатель электрической силы» русского физика Г. В. Рихмана (1745). Принцип действия «указателя» используется и в современном электростатическом В. (см. Электростатический прибор).Наиболее просты в изготовлении, дёшевы и надёжны в эксплуатации В. электромагнитные (см. Электромагнитный прибор). Они применяются главным образом как стационарные на распределительных щитах электростанций и промышленных предприятий и более редко в качестве лабораторных приборов. Недостатки таких В. — относительно большое собственное потребление энергии (3-7 вт) и большая индуктивность обмотки, приводящая к существенной зависимости показаний В. от частоты.Наиболее чувствительны и точны В. магнитоэлектрические (см. Магнитоэлектрический прибор), пригодные, однако, для измерений только в цепях постоянного тока. В комплекте с термоэлектрическими, полупроводниковыми или электронно-ламповыми преобразователями переменного тока в постоянный они применяются для измерения напряжения в цепях переменного тока. Такие В., называются термоэлектрическими, выпрямительными и электронными, применяются главным образом в лабораторной практике. Выпрямительные В. используют для измерений в диапазоне звуковых частот, а термоэлектрические и электронные — на высоких частотах. Недостаток этих приборов — существенное влияние на правильность их показаний формы кривой измеряемого напряжения.Электронные В. имеют сложные схемы с применением недостаточно стабильных элементов (электронных ламп, малогабаритных электрических сопротивлений и конденсаторов), что приводит к снижению их надёжности и точности. Однако они незаменимы при измерениях в маломощных радиотехнических цепях, так как имеют большое входное сопротивление и работают в широком диапазоне частот (от 50 гц до 100 Мгц) с погрешностями, не превышающими 3% от верхнего предела измерения. Изготовляются также электронные В

для измерения амплитуды импульсов напряжения длительностью от десятых долей мксек при скважности до 2500.В начале 20 в. широко применялись В

тепловой и индукционной систем. в настоящее время промышленное производство их прекращено из-за присущих им недостатков — большое собственное потребление энергии и зависимость показаний от температуры окружающей среды.Схемы включения В. и внешний вид показаны на рис. 1 и 2.Лит.: Арутюнов В. О., Электрические измерительные приборы и измерения, М. — Л., 1958. Шкурин Г. П., Справочник по электроизмерительным и радиоизмерительным приборам, М., 1960.Н. Г. Вострокнутов.Рис. 1. Схемы выключения вольтметра: а — с нагрузкой: б — через измерительный трансформатор.Рис. 2. Вольтметр: а — переносный лабораторный. б — щитовой в пылезащищённом корпусе. в — переносный многопредельный ламповый с непосредственным отсчётом.

Гальванометр в качестве амперметра

Гальванометр можно использовать как амперметр, если прибор установлен в параллельной связи с небольшим сопротивлением, именующимся шунтирующим. Дело в том, что сопротивления шунта маленькое, из-за чего амперметр может вычислять ток намного четче.

Допустим, нам нужен амперметр, фиксирующий полномасштабное отклонение для 1 А и содержит тот же гальванометр на 25 Ом с чувствительностью 50 мкА. Так как R и r параллельны, напряжение на них одинаково.

IR = I_Gr

Так что: IR = I_G/I = R/r.

Решая для R и отмечая, что I_G составляет 50 мкА, а I – 0.999950 А, получим:


Обзор	Разные типы тока Источники ЭДС
Параллельное и последовательное соединение резисторов	Последовательное соединение резисторов Параллельное соединение резисторов Комбинированные схемы Зарядка аккумулятора: ЭДС в последовательных и параллельных связях ЭДС и конечно напряжение
Правила Кирхгофа	Введение и значение Правило соединения Правило напряжений Применение
Вольтметры и амперметры	Вольтметры и амперметры Нулевые измерения
Схемы RC	Резисторы и конденсаторы в последовательной связи Полное сопротивление Фазовый угол и коэффициент мощности

Принцип действия прибора

В основу работы вольтметра заложен метод аналогово-цифрового преобразования с двухтактным интегрированием. Рассмотрим работу прибора на примере В7-35. Преобразователи установленные в конструкции, измеряя величины напряжения постоянного и переменного тока, силу тока, сопротивление, преобразуют в нормализованное напряжение и при использовании АЦП преобразуют в цифровой код.

Функциональная схема цифрового вольтметра работает на использовании 4 преобразователей это:

Масштабирующий преобразователь.
Низкочастотный прибор, преобразующий напряжение переменного тока в постоянный ток.
Преобразователь силы постоянного и переменного тока в напряжение.
Преобразователь сопротивления в напряжение.

Обзор видов

Вольтметр не является многофункциональным приспособлением. Он выполняет лишь одну задачу – измерение напряжения электрической цепи. Однако на сегодняшний день было изобретено немало разновидностей вольтметров

Их классификация зависит от характеристик, которые берутся во внимание

Давайте рассмотрим основные виды и параметры, по которым они подразделяются. Наиболее важный из них – это принцип работы. В зависимости от него вольтметры бывают двух типов:

электромеханические – электромагнитные и магнитоэлектрические;
электронные – аналоговые и цифровые.

Но из-за высокой индуктивности собственных обмоток заметно страдает точность измерений. Такие приборы чаще всего встречаются на электроподстанциях.

Магнитоэлектрические, наоборот, наименее доступны и применяются в основном для лабораторных исследований. Но не будем надолго останавливаться на этих разновидностях, так как речь идет о цифровых вольтметрах, а значит, нас интересуют только электронные. Электронный аппарат имеет табло для вывода результатов. На аналоговых устройствах оно состоит из шкалы и стрелки. На цифровых – представляет собой светодиодный дисплей.

Следующий рассматриваемый параметр – это назначение. Согласно ему, электронный вольтметр разделяется на:

прибор для измерения напряжения постоянного тока;
прибор для измерения напряжения переменного тока;
универсальный прибор для измерения обоих типов напряжения, с возможностью переключения режимов;
импульсный прибор для замеров одиночных импульсов.

Вольтметры для измерения постоянного тока бывают:

выпрямительными;
квадратичными.

Для измерения напряжения переменного тока в трехфазной сети применяется трехфазный вольтметр.

Особой разновидностью электронных вольтметров являются приборы с время-импульсным преобразованием. Они фиксируют напряжения только в определенные отрезки времени. Дополнительно аппарат учитывает импульсные колебания и среднюю частоту напряжения.

Вольтметры с двойным интегрированием предназначены для работы с постоянным током. Они основываются на принципе периодического повторения, при котором исходный код в цепи возвращается автоматически.

Дополнительно вольтметры разделяются по способу установки:

стационарные;
щитовые;
переносные.

К переносным относятся, например, миниатюрный и розеточный аппараты. Последний работает от электросети, мини-вольтметр работает на батарейках. Среди владельцев автомобилей востребована современная разновидность – круглый портативный вольтметр со светодиодным табло. Он легко позволяет замерить напряжение автомобильного аккумулятора.

Отдельно можно приобрести встраиваемые приборы. Они предназначены для тех блоков питания, которые производитель не оснащает вольтметром.

Цифровой прибор

Принцип действия цифрового вольтметра переменного тока, как и постоянного, основан на использовании аналогово-цифрового преобразователя (АЦП). Измеряемый сигнал поступает на вход микросхемы, преобразовывающей его в набор импульсов, передающихся дальше в блок обработки для формирования кода. Трансформированный сигнал направляется на цифровое отсчётное устройство, а с него уже и на дисплей.

Точность замеров электронного вольтметра зависит от качества преобразования сигнала в цифровой код. Попадая на компаратор, сигнал разбивается на группы единиц и направляется в ячейки памяти, сохраняющих информацию. Если код подать напрямую, то на экране показания будут неустойчивыми. Дисплеем управляет свой контроллер, обеспечивающий вывод данных из памяти и засвечивающий сегменты дисплея.

К достоинствам цифрового вольтметра относят высокое внутреннее сопротивление, что делает его измерения очень точными. А также он оснащён электронным усилителем, позволяющим проводить замеры даже слабых сигналов. Результат измерений отображается на табло сразу в виде числа, поэтому нет необходимости высчитывать значение по шкалам.

Реальные примеры измерения напряжения

Наиболее простым примером измерения напряжения в бытовых условиях является пальчиковая батарейка. В ней вам необходимо приложить черный щуп к выводу «– », а красный к выводу « + », позицию переключателя установить на 2 В постоянного напряжения.

Рис. 4. Пример измерения напряжения на батарейке

Если показания для батарейки 1,5 В будут в пределах от 1,6 до 1,2 В, то такой источник питания считается пригодным для всего оборудования, в случае снижения значений до 1 – 0,7 В, от батарейки будут запускаться импульсные устройства, к примеру, часы. Если вольтметр покажет 0,6 В и менее, разряд достиг критического значения.

При измерении разности потенциалов в бытовой сети, вам следует коснуться щупами контактов розетки. Так как изолированная часть щупа имеет ограничительное кольцо, за которым расположен длинный стержень, вы можете безопасно проникнуть в розетку, не рискуя прикоснуться к токоведущим элементам. Допустимыми считаются отклонения от номинала на 10%, то есть от 198 до 142 В.

Также можно замерить разность потенциалов на выходе автомобильного аккумулятора или на другом элементе цепи электрической проводки. Для этого черный щуп мультиметра устанавливается на «– » клемму аккумулятора, а красный на « + » клемму.

Если аккумулятор заряжен, то показания вольтметра должны находиться в пределах от 12 до 14 В, но встречаются модели и с большим разбросом. Такое измерение позволяет диагностировать различные причины неполадок.

Меры безопасности

Поскольку сам прибор имеет большое сопротивление, а в сеть он подключается параллельно, вероятность того, что при работе с ним человек получит сильный удар током, минимальна. Однако если вольтметры используются в промышленности, часто приходится иметь дело с большими значениями напряжения и других величин, характеризующих электрический ток.

Нужно быть очень осторожным, измеряя напряжение в сети посредством этого электроизмерительного прибора. Ни в коем случае нельзя прикасаться к прибору голыми руками. Избежать несчастного случая помогут перчатки из непроводящего ток материала, например, из резины.

Оцените статью:

Виды и обозначения вольтметров

Вольтметр — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

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

Классификация

По принципу действия вольтметры разделяются на:

электромеханические — магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические, выпрямительные, термоэлектрические;
электронные — аналоговые и цифровые

По назначению:

постоянного тока;
переменного тока;
импульсные;
фазочувствительные;
селективные;
универсальные;

По конструкции и способу применения:

щитовые;
переносные;
стационарные;

Аналоговые вольтметры

Аналоговые электромеханические вольтметры

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

Аналоговые электронные вольтметры общего назначения

Электронные вольтметры

Цифровые электронные вольтметры общего назначения

Диодно-компенсационные вольтметры переменного тока

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

Импульсные вольтметры

Фазочувствительные вольтметры

Селективные вольтметры

Наименования и обозначения

Видовые наименования

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

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

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

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

Векторметр — фазочувствительный вольтметр

Обозначения

Электроизмерительные вольтметры обозначаются в зависимости от их принципа действия◦

Дxx — электродинамические вольтметры

Мxx — магнитоэлектрические вольтметры

Сxx — электростатические вольтметры

Тxx — термоэлектрические вольтметры

Фxx, Щxx — электронные вольтметры

Цxx — вольтметры выпрямительного типа

Эxx — электромагнитные вольтметры

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

В2-xx — вольтметры постоянного тока

В3-xx — вольтметры переменного тока

В4-xx — вольтметры импульсного тока

В5-xx — вольтметры фазочувствительные

В6-xx — вольтметры селективные

В7-xx — вольтметры универсальные

Основные нормируемые характеристики

Диапазон измерения напряжений
Допустимая погрешность или класс точности
Диапазон рабочих частот

Наши менеджеры компании ГК ПрофЭлектро окажут специализированную помощь и помогут подобрать необходимый для вас товар. Чтобы сделать заказ или узнать стоимость звоните по телефону +7 499 707 14 60 или оставляйте заявку [email protected] и мы Вам перезвоним сами!

Что такое вольтметр? — Определение с сайта WhatIs.com

От

Вольтметр, также известный как измеритель напряжения, представляет собой прибор, используемый для измерения разности потенциалов или напряжения между двумя точками в электрической или электронной цепи. Некоторые вольтметры предназначены для использования в цепях постоянного тока (DC); другие предназначены для цепей переменного тока. Специализированные вольтметры могут измерять радиочастотное (РЧ) напряжение.

Базовый аналоговый вольтметр состоит из последовательно включенного чувствительного гальванометра (измерителя тока) с высоким сопротивлением.Внутреннее сопротивление вольтметра должно быть высоким. В противном случае он будет потреблять значительный ток и тем самым нарушить работу тестируемой цепи. Чувствительность гальванометра и значение последовательного сопротивления определяют диапазон напряжений, который может отображать измеритель.

Цифровой вольтметр показывает напряжение цифрами. Некоторые из этих измерителей могут определять значения напряжения с точностью до нескольких значащих цифр. Практические лабораторные вольтметры имеют максимальные диапазоны от 1000 до 3000 вольт (В).Большинство серийно выпускаемых вольтметров имеют несколько шкал, увеличивающихся в десятичной степени; например, 0–1 В, 0–10 В, 0–100 В и 0–1000 В.

Осциллограф может использоваться для измерения низких напряжений; вертикальное смещение соответствует мгновенному напряжению. Осциллографы также отлично подходят для измерения пиковых и размахов напряжения в приложениях переменного тока и ВЧ. Вольтметрам для измерения большой разности потенциалов требуются прочные зонды, проводка и изоляторы.

В компьютерной практике стандартные лабораторные вольтметры подходят, поскольку встречающиеся напряжения умеренные, обычно от 1 до 15 В.Мониторы с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) работают при напряжении в несколько сотен вольт. Типичный лабораторный вольтметр может показывать эти напряжения, но ЭЛТ-блоки должны обслуживаться только квалифицированными специалистами, потому что напряжения достаточно высоки, чтобы быть смертельными.

Последний раз обновлялся в сентябре 2005 г.

Вольтметр Использование | Основные концепции и испытательное оборудование

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

Мультиметр, цифровой или аналоговый
Аккумуляторы в ассортименте
Один светодиод (каталожный номер Radio Shack 276-026 или аналог)
Маленький мотор для хобби, с постоянным магнитом (каталог Radio Shack № 273-223 или аналог)
Две перемычки с концами «крокодил» (каталог Radio Shack № 278-1156, 278-1157 или аналогичный)

Мультиметр — это электрический прибор, способный измерять напряжение, ток и сопротивление.

Цифровые мультиметры имеют числовые дисплеи, как и цифровые часы, для индикации величины напряжения, тока или сопротивления.

Аналоговые мультиметры показывают эти величины с помощью движущегося указателя на печатной шкале.

Аналоговые мультиметры, как правило, дешевле цифровых мультиметров и более полезны в качестве учебных пособий для тех, кто впервые изучает электричество.

Я настоятельно рекомендую приобрести аналоговый мультиметр перед покупкой цифрового мультиметра, но в конечном итоге иметь оба в своем наборе инструментов для этих экспериментов.

ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей, том 1, глава 1: «Основные концепции электричества»

Уроки электрических цепей, том 1, глава 8: «Цепи измерения постоянного тока»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

Как измерить напряжение
Характеристики напряжения: между двумя точками
Выбор подходящего диапазона расходомера

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИЯ

Во всех экспериментах, описанных в этой книге, вы будете использовать какое-то тестовое оборудование для измерения аспектов электричества, которые вы не можете напрямую увидеть, почувствовать, услышать, ощутить на вкус или обонять.

Электричество — по крайней мере, в небольших, безопасных количествах — не воспринимается нашим человеческим телом.

Вашим самым фундаментальным «глазом» в мире электричества и электроники будет устройство, называемое мультиметром .

Мультиметры показывают наличие и измеряют количество электрических свойств, таких как напряжение, ток и сопротивление.

В этом эксперименте вы познакомитесь с измерением напряжения.

Напряжение — это мера электрического «толчка», которая заставляет заряды двигаться по проводнику.

С научной точки зрения, это удельная энергия на единицу заряда, математически определяемая как джоуль на кулон.

Аналогично давлению в жидкостной системе. : сила, которая перемещает жидкость по трубе, измеряется в вольтах (В).

Ваш мультиметр должен поставляться с некоторыми основными инструкциями.

Прочтите их внимательно! Если ваш мультиметр цифровой, для работы ему потребуется небольшая батарейка.

Если он аналоговый, для измерения напряжения ему не нужна батарея.

Некоторые цифровые мультиметры автоматически выбирают диапазон . Измеритель с автоматическим выбором диапазона имеет только несколько положений селекторного переключателя (шкалы).

Измерители

с ручным выбором диапазона имеют несколько различных положений переключателя для каждой базовой величины: несколько для напряжения, несколько для тока и несколько для сопротивления.

Автоматический выбор диапазона обычно встречается только на более дорогих цифровых измерителях и предназначен для ручного переключения диапазонов, как автоматическая коробка передач для механической коробки передач в автомобиле.

Измеритель с автоматическим выбором диапазона автоматически «переключает передачи», чтобы найти лучший диапазон измерения для отображения конкретной измеряемой величины.

Установите селекторный переключатель мультиметра в положение с максимальным значением «Вольт постоянного тока».

Мультиметры с автоматическим переключением диапазонов могут иметь только одно положение для постоянного напряжения, и в этом случае вам необходимо установить переключатель в это положение.

Прикоснитесь красным щупом к положительной (+) стороне батареи, а черным щупом — к отрицательной (-) стороне той же батареи.

Теперь счетчик должен давать вам какую-то индикацию.

Поменяйте местами подключения измерительного щупа к батарее, если показание измерителя отрицательное (на аналоговом измерителе отрицательное значение отображается стрелкой, отклоняющейся влево, а не вправо).

Если у вас измеритель ручного диапазона, а селекторный переключатель установлен в положение верхнего диапазона, показание будет маленьким.

Переведите селекторный переключатель в положение следующего более низкого диапазона напряжения постоянного тока и снова подключите аккумулятор.

Теперь индикация должна быть сильнее, о чем свидетельствует большее отклонение стрелки аналогового измерителя (стрелка , ) или большее количество активных цифр на дисплее цифрового измерителя.

Для достижения наилучших результатов переместите селекторный переключатель в положение самого низкого диапазона, при котором измеритель не выходит за пределы диапазона.

Аналоговый измеритель с завышенным диапазоном называется «привязанным», так как стрелка будет перемещена полностью в правую часть шкалы, за значение шкалы полного диапазона.

Цифровой измеритель с завышенным диапазоном значений иногда отображает буквы «OL» или серию пунктирных линий. Это указание зависит от производителя.

Что произойдет, если прикоснуться к одному концу батареи только одним измерительным щупом?

Как счетчик должен подключаться к батарее, чтобы показывать показания?

Что это говорит нам об использовании вольтметра и природе напряжения?

Существует ли напряжение «в одной точке»?

Обязательно измеряйте батареи более одного размера и узнайте, как выбрать лучший диапазон напряжения на мультиметре, чтобы получить максимальные показания без выхода за пределы диапазона.

Теперь переключите мультиметр на самый низкий доступный диапазон постоянного напряжения и прикоснитесь щупами измерительного прибора к клеммам (проводным выводам) светодиода (LED).

Светодиод предназначен для получения света при питании от небольшого количества электричества, но светодиоды также могут генерировать постоянное напряжение при воздействии света, что-то вроде солнечного элемента.

Направьте светодиодный индикатор на яркий источник света с подключенным к нему мультиметром и обратите внимание на показания счетчика:

Батареи вырабатывают электрическое напряжение в результате химических реакций.Когда батарея «умирает», она исчерпала свой первоначальный запас химического «топлива».

Светодиод, однако, не полагается на внутреннее «топливо» для генерации напряжения; скорее, он преобразует оптическую энергию в электрическую.

Пока светится светодиод, он вырабатывает напряжение.

Еще один источник напряжения путем преобразования энергии — это генератор .

Маленький электродвигатель, указанный в списке «Детали и материалы», функционирует как электрический генератор, если его вал вращается под действием механической силы.

Подключите вольтметр (мультиметр, настроенный на функцию «вольт») к клеммам двигателя так же, как вы подключили его к клеммам светодиода, и вращайте вал пальцами.

Измеритель должен показывать напряжение посредством отклонения стрелки (аналоговый) или числовой индикации (цифровой).

Если вам сложно поддерживать соединение обоих измерительных щупов с выводами двигателя при одновременном вращении вала пальцами, вы можете использовать зажим типа «крокодил» , «перемычки», например:

Определить зависимость между напряжением и частотой вращения вала генератора? Измените направление вращения генератора и обратите внимание на изменение показаний счетчика.

При обратном вращении вала вы меняете полярность напряжения, создаваемого генератором.

Вольтметр указывает полярность по направлению , направления стрелки (аналоговый) или знак , цифровой индикации (цифровой).

Когда красный измерительный провод является положительным (+), а черный измерительный провод отрицательным (-), измеритель будет регистрировать напряжение в нормальном направлении.

Если приложенное напряжение имеет обратную полярность (отрицательный на красном и положительный на черном), измеритель покажет «обратная полярность».”

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

20.4: Измерение тока и напряжения

В этом разделе мы описываем, как можно построить устройства для измерения тока и напряжения. Устройство, измеряющее ток, называется «амперметр», а устройство, измеряющее напряжение, называется «вольтметром». В настоящее время они обычно находятся в одном и том же физическом устройстве («мультиметре»), которое также может измерять сопротивление (сопротивление можно легко определить путем измерения напряжения и тока).Мы ограничимся описанием конструкции простых аналоговых амперметров и вольтметров.

Как мы увидим в главе 21, легко создать устройство, которое может измерять очень малые величины тока, пропуская ток через катушку в магнитном поле, чтобы катушка могла отклонить стрелку, указывающую величину тока. . Такое устройство называется «гальванометром» и обычно ограничивается измерением очень небольшого тока (порядка). В этом разделе мы расскажем, как можно использовать гальванометр для создания амперметров для измерения больших токов и вольтметров.

Амперметр

Амперметр построен путем размещения гальванометра параллельно с «шунтирующим» резистором \ (R_s \). Шунтирующий резистор — это небольшой резистор, который «шунтирует» (отклоняет) ток от гальванометра, так что большая часть тока проходит через шунтирующий резистор. Это показано на рисунке \ (\ PageIndex {1} \), на котором показаны гальванометр (круг с \ (G \) внутри), внутреннее сопротивление гальванометра \ (R_G \) и шунтирующий резистор \ (R_S \). Фактический амперметр будет находиться в коробке и иметь два разъема (обозначенные на рисунке как \ (A \) и \ (B \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Построение амперметра из гальванометра путем нанесения «шунтирующего» резистора параллельно гальванометру.

Моделируя амперметр, мы можем определить полный ток \ (I \), который мы хотели бы измерить, используя известные значения резисторов и тока \ (I_G \), измеренного гальванометром. Рассматривая любое из двух соединений и петлю по часовой стрелке, мы имеем: \ [\ begin {выравнивание} I & = I_G + I_S \ quad & \ text {(junction)} \\ I_GR_G-I_SR_S & = 0 \ quad & \ text {(по часовой стрелке loop)} \\ \ поэтому I_S & = \ frac {R_G} {R_S} I_G \\ \ поэтому I & = I_G + _S = \ left (1+ \ frac {R_G} {R_S} \ right) R_G \ end {выровнено } \], который позволяет нам определять ток \ (I \) по току \ (I_G \), измеренному гальванометром.Мы также видим, что большая часть тока проходит через шунт (поскольку \ (R_S \) выбирается меньше, чем \ (R_G \)). Амперметр будет иметь полное сопротивление \ (R_A \), определяемое по формуле: \ [\ begin {выравнивается} R_A = \ frac {R_GR_S} {R_G + R_S} \ end {выравнивается} \], чтобы измерить ток через определенный сегмент цепи, амперметр должен быть включен последовательно с этим сегментом (чтобы ток, который мы хотим измерить, проходил через амперметр). На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) показано, как подключить амперметр (кружок с буквой \ (A \)) для измерения тока через резистор \ (R \).

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Амперметр подключается последовательно с резистором для измерения тока через резистор.

Вольтметр

Вольтметр состоит из большого резистора \ (R_V \), последовательно соединенного с гальваноментером (имеющим внутреннее сопротивление \ (R_G \)), как показано на рисунке \ (\ PageIndex {3} \). Вольтметр предназначен для измерения разности потенциалов между выводами вольтметра (обозначенными на рисунке \ (A \) и \ (B \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Создание вольтметра из гальванометра путем включения резистора последовательно с гальванометром.

Зная номиналы резисторов и ток, измеренный гальванометром, можно легко определить разность потенциалов между точками \ (A \) и \ (B \), поскольку ток, измеренный гальванометром, проходит непосредственно через каждый резистор: \ [\ begin {align} \ Delta V = V_B-V_A = -I_G (R_V + R_G) \ end {align} \] Чтобы измерить разность потенциалов на компоненте, вольтметр должен быть размещен параллельно с компонентом . На рисунке \ (\ PageIndex {4} \) показано, как подключить вольтметр (кружок с буквой \ (V \)) для измерения напряжения на резисторе \ (R \).

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): вольтметр помещается параллельно резистору для измерения напряжения на резисторе.

При использовании амперметра или вольтметра вы заметите, что они обычно имеют кнопки или шкалы для выбора диапазона измеряемых токов или напряжений. Все, что делает циферблат, — это изменяет значение шунта или последовательного резистора, чтобы поддерживать заданный максимальный ток через гальванометр. Омметр для измерения сопротивления — это просто амперметр со встроенной фиксированной разностью потенциалов (так что, измеряя ток через известную разность потенциалов, можно определить сопротивление компонента).

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Два резистора с сопротивлением \ (1 \ text {k} \ Omega \) включены последовательно с батареей \ (12 \ text {V} \). Вольтметр с общим сопротивлением \ (R_V = 10 \ text {k} \ Omega \) используется для измерения напряжения на одном из резисторов. Какие показания показывает вольтметр?

Решение :

Поскольку два резистора имеют одинаковое сопротивление и включены последовательно с батареей, когда вольтметр не подключен, легко показать, что напряжение на любом из резисторов равно \ (6 \ text {V} \).Однако, подключив вольтметр к одному из резисторов, мы модифицируем схему, и мы должны ожидать, что считываемое напряжение будет отличаться от \ (6 \ text {V} \) (можете ли вы сказать, будет ли оно больше или меньше?). Схема с подключенным вольтметром показана на рисунке \ (\ PageIndex {5} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): При использовании вольтметра схема изменяется.

Мы можем довольно легко смоделировать эту схему, объединив вольтметр (смоделированный как резистор) параллельно с одним из резисторов: \ [\ begin {align} R_ {eff} = \ frac {R_VR} {R_V + R} = \ гидроразрыв {(10 \ text {k} \ Omega) (1 \ text {k} \ Omega)} {(10 \ text {k} \ Omega) + (1 \ text {k} \ Omega)} = \ frac { 10} {11} \ text {k} \ Omega = 0.{-3} \ text {A}) (0.91 \ text {k} \ Omega) = 5.7 \ text {V} \ end {align} \], и вольтметр показывает меньшее напряжение, чем было бы без вольтметра.

Обсуждение:

В этом примере мы увидели, что, используя вольтметр для измерения напряжения в цепи, мы фактически нарушаем цепь. Поместив вольтметр параллельно одному резистору, мы создали эффективный резистор с сопротивлением ниже, чем сопротивление вольтметра или резистора.Это снизило общее сопротивление цепи, что увеличило ток. Больший ток через второй резистор (без вольтметра) приводит к большему падению напряжения, чем \ (6 \ text {V} \) на этом резисторе. Таким образом, падение напряжения на резисторе с помощью вольтметра будет меньше, чем \ (6 \ text {V} \), как мы обнаружили, поскольку два падения напряжения необходимо добавить к \ (12 \ text {V} \).

Как правило, при использовании вольтметра требуется вольтметр с очень высоким сопротивлением, чтобы минимизировать помехи в цепи (если вольтметр имеет высокое сопротивление, с резистора будет шунтироваться только небольшая величина тока).На практике вольтметры имеют сопротивление обычно порядка \ (1 \ text {M} \ Omega \).

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, позволяют лучше понять применение 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

Для измерения тока 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, установка амперметра в цепь 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 параллельные объекты 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 силы 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).

Контрольно-измерительные приборы

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ УКАЗАТЕЛЬНОЙ СТРАНИЦЫ

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ

В.Райан 2002 — 2009

ФАЙЛ PDF — ЩЕЛКНИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ПЕЧАТЬ РАБОЧИЙ ЛИСТ

Напряжение, ток и сопротивление можно легко измерить с помощью с помощью мультиметра . Однако амперметр и измеряет тока, вольтметр измеряет разность потенциалов (напряжение) между двумя точками, и омметр измеряет сопротивление.Однако мультиметр все это измеряет. Есть два типа: аналоговый, и цифровой. Мультиметр — самый важный электронный измерительный прибор. Два провода обычно используются вместе с мультиметром (называемыми пробниками), и они имеют цветовую кодировку — черный и красный.

A DIGITAL Мультиметр отличается высокой точностью и легче читать, чем аналогичный тип.Лучше всего использовать для поиска точное значение напряжения, тока или сопротивления.

АНАЛОГОВЫЙ Мультиметр дешевле и менее точен, чем цифровой тип. Часто его используют для измерения медленно меняющихся напряжение, ток или сопротивление.

Зонды (видны с цифровой счетчик) подключены к счетчику.Их можно отключить и так важно убедиться, что они подключены к правильным розеткам, когда в использовании. Кроме того, на некоторых счетчиках есть четыре возможных розетки, что означает, что вы должны внимательно следуйте инструкциям производителя при установке двух зонды.

Любой глюкометр имеет множество настроек в зависимости от нужно ли вам измерить сопротивление, ток или напряжение.Обычно селектор функций имеет настройку для каждого из них, а также есть настройка диапазона, который вы пытаетесь прочитать.
Например, вам может потребоваться измерить значение резистора в Ом, когда Таблица цветов недоступна.

Для этого выполните следующие действия:
1.Установите переключатель функций в положение Ом и в диапазон, в котором вы ожидаете найти чтение. Может быть диапазон от 0 до 1 КБ ИЛИ 1 КБ и более и т. Д.
2. Убедитесь, что датчики прикреплены правильно, и коснитесь их поперек компонент, который вы измеряете, в данном случае резистор.
3. Результаты можно прочитать на шкале. Если нет чтения, попробуйте другой установка диапазона.

Чтобы измерить напряжение постоянного тока, выполните следующие действия:
1.Установите переключатель функций в одно из положений DCV.
2. Подключите щупы к цепи и снимите напряжение на шкале.


ПРИМЕР ЦИФРОВОГО СЧЕТЧИКА	ПРИМЕР АНАЛОГОВОГО СЧЕТЧИКА

ВОПРОСЫ:

1. Нарисуйте упрощенные схемы обоих виды счетчиков.

2. Объясните, как цифровой и аналоговый метры различаются.

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ УКАЗАТЬ СТРАНИЦУ ЭЛЕКТРОНИКИ

Вольтметры и амперметры

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

Вольтметры

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

Вольтметр

Вольтметр демонстрационный из класса физики

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

Вольтметр параллельно

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

Амперметры

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

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

Амперметр серии

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

Гальванометры (аналоговые счетчики)

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

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

Если такой гальванометр имеет сопротивление 25 Ом, то только напряжение В = IR = (50 мкА) (25 Ом) = 1.25 мВ дает полное показание. Подключив резисторы к этому гальванометру различными способами, вы можете использовать его как вольтметр или амперметр для измерения широкого диапазона напряжений или токов.

Гальванометры как вольтметры

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

$ R_ {tot} = R + r = \ frac {V} {I} = \ frac {10V} {50 \ mu A} = 200 k \ Omega, $

или:

$ R = R_ {tot} — r = 200 k \ Omega — 25 \ Omega \ приблизительно 200 k \ Omega. $

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

Гальванометры как амперметры

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

Предположим, например, что нам нужен амперметр, который дает полное отклонение для 1,0 А и который содержит тот же гальванометр 25 Ом с чувствительностью 50 мкА. Поскольку R и R параллельны, напряжение на них одинаковое.

Эти ИК-капли следующие: IR = I _G r

, так что: $ IR = \ frac {I_G} {I} = \ frac {R} {r}.{-3} \ Omega. $

6.4 Электрические измерительные приборы — Введение в электричество, магнетизм и схемы

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

Вольтметры и амперметры постоянного тока

В то время как вольтметры измеряют напряжение, амперметры измеряют ток. Некоторые измерители в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях на самом деле являются вольтметрами или амперметрами (рисунок 6.4.1). Внутренняя конструкция простейшего из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, позволяют лучше понять применение последовательного и параллельного подключения.

(рисунок 6.4.1)

Рисунок 6.4.1. Датчики топлива и температуры (крайний правый и крайний левый, соответственно) в Volkswagen 1996 года выпуска представляют собой вольтметры, которые регистрируют выходное напряжение «передающих» устройств. Эти единицы пропорциональны количеству бензина в баке и температуре двигателя. (Источник: Кристиан Гирсинг)

Измерение тока с помощью амперметра

Для измерения тока 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 6.4.2, где амперметр обозначен символом A.)

(рисунок 6.4.2)

Рисунок 6.4.2 (a) Когда амперметр используется для измерения тока через два резистора, подключенных последовательно к батарее, один амперметр подключается последовательно с двумя резисторами, потому что ток через два резистора в ряд. (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.

Измерение напряжения с помощью вольтметра

Вольтметр подключается параллельно к любому устройству, которое он измеряет.Параллельное соединение используется потому, что параллельные объекты испытывают одинаковую разность потенциалов. (См. Рисунок 6.4.3, где вольтметр обозначен символом V.)

(рисунок 6.4.3)

Рисунок 6.4.3. Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (В) устанавливается 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 6.4.4). Недорогие вольтметры имеют сопротивление порядка, тогда как высокоточные вольтметры имеют сопротивление порядка. Значение сопротивления может варьироваться в зависимости от того, какая шкала используется на измерителе.

(рисунок 6.4.4)

Рисунок 6.4.4 (a) Аналоговый вольтметр использует гальванометр для измерения напряжения. (b) Цифровые счетчики используют аналого-цифровой преобразователь для измерения напряжения. (кредит а и 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 и, которые используются для запуска цифрового дисплея.Большинство аналоговых счетчиков заменено цифровыми.

ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 6.8

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?

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 силы 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, где известно напряжение и измеряется ток, либо известен ток и измеряется напряжение.