Амперметр схема: характеристики, схемы подключения, принцип действия, параметры

Принцип работы амперметра

Измерительные приборы предназначены для проверки точности показателей оборудования, осуществления контроля и управления технологическими процессами. С их помощью можно подтвердить или опровергнуть научные доводы, оптимизировать работу электронных устройств и достигнуть максимальной эффективности их функционирования. Амперметр представляет собой прибор для определения силы электрического тока.

• Схемы подключения амперметра
• Сфера применения амперметров
• Принцип работы амперметра
• Магнитоэлектрические амперметры
• Электромагнитные амперметры
• Термоэлектрические амперметры
• Электродинамические амперметры
• Ферродинамические
• Разновидности амперметров тока

Измеряемый ток определяется величиной сопротивления составляющих частей цепи, вследствие чего сопротивление самого амперметра должно иметь максимально низкие значения. Благодаря этому снижается воздействие измерительного прибора на объект измерения, что позволяет получить максимально точные результаты измерений амперметром с минимальной погрешностью.

Показатели амперметра отображаются в мкА, мА, А и кА, поэтому прибор нужно выбирать, исходя из необходимой точности и рамок измерений. Повысить измеряемую силу тока можно при помощи добавления в электроцепь шунтов, трансформаторов, усилителей магнитного типа.

Схемы подключения амперметра

Схема косвенного включения амперметра через шунт и трансформатор тока

Сфера применения амперметров

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

Также их используют в:

— электролабораториях;

— автомобилестроении;

— точных науках;

— строительстве.

Принцип работы амперметра

Амперметры — приборы для измерения силы тока в электрических цепях. По принципу работы амперметры бывают — магнитоэлектрические, электромагнитные, термоэлектрические, электродинамические и другие.

Устройство, с помощью которого измеряют силу протекающего по цепи тока, называют амперметром. Поскольку значения, которые выдает прибор (сила тока), зависят от сопротивления элементов внутри амперметра, то оно должно быть очень низким.

Внутреннее устройство амперметра зависит от целей использования, вида тока и принципа работы.

Бывают амперметры, которые реагируют не на величину сопротивления проводника, а на излучаемое им тепло или магнитные волны.

Магнитоэлектрические амперметры

Устройства, реагирующие на магнитные явления (магнитоэлектрические) применяют для того, чтобы замерить токи очень маленьких значений в цепях с постоянным током. Внутри них нет ничего лишнего, кроме катушки, подсоединенной к ней стрелки и шкалы с делениями.

Электромагнитные амперметры

В отличие от магнитоэлектрических их можно применять и для сетей с переменным током, чаще всего в цепях промышленного назначения с частотой в пятьдесят герц. Электромагнитным амперметром можно пользоваться для замеров в цепях с большой силой тока.

Термоэлектрические амперметры

Используют для измерения переменного тока с высокой частотой. Внутри прибора установлен нагревательный элемент (проводник с высоким сопротивлением) с термопарой. Из-за проходящего тока нагревается проводник, и термопара фиксирует величину. Из-за возникающего тепла отклоняется рамка со стрелкой на определенный угол.

Электродинамические амперметры

Можно применять не только для замеров силы постоянного тока, но и переменного. Из-за особенностей прибора, его можно применять в таких сетях, где частота достигает двухсот герц.

Электродинамический амперметр используется в основном как контрольный измеритель для проверки приборов.

Они сильно реагируют на сторонние магнитные поля и на перегрузки. Из-за этого в качестве измерителей используются редко.

Ферродинамические

Очень надежные приборы, которые обладают высокой прочностью и мало подвергаются воздействию магнитных полей, возникающих не в приборе. Такого рода амперметры устанавливают в автоматические контролирующие системы как самописцы.

Бывает так, что шкалы прибора недостаточно и необходимо увеличить значения, которые стоит замерить. Чтобы этого достичь используется шунтирование (проводник с высоким сопротивлением присоединяется параллельно прибору). Например, чтобы установить значение силы в сто ампер, а прибор рассчитан всего на десять, то присоединяют шунт, у которого значение сопротивления в девять раз ниже, чем у прибора.

На схемах принципиальных амперметры всегда обозначаются подобным образом:

Разновидности амперметров тока

Существует два типа устройств, для измерения силы тока, два вида амперметров тока.

Тип первый и тип второй.

• Тип первый — аналоговый (он же стрелочный амперметр).
• Тип второй — цифровой.

Тип первый — стрелочный амперметр тока, выглядит он вот таким образом:

 

Система этого амперметра тока магнитоэлектрическая.  

В составе устройства постоянный магнит, внутри которого вращается катушка из тонкой проволоки.

В момент подачи тока катушка направлена на поле при действии момента вращения.

Причём величина момента является пропорциональной силе тока. Имеется в устройстве и специальная пружина, которая в момент подачи тока является неким препятствием для вращающейся катушки. Момент упругости пружины в свою очередь пропорционален углу закручивания.

Измерение силы тока происходит таким образом, что при уравновешивании вышеописанных моментов стрелка и показывает искомое значение, равное силе тока, силе воздействия.

Чтобы увеличить предел измерения необходимо параллельно амперметру установить шунт. Резистор, определённой величины, которая рассчитана заранее. Такое устройство названо — резистор шунтирующий.

Для точных измерений с резистором в цепи необходимо придерживаться простых правил. Если в цепи действует измерительный прибор — вольтметр, то входное сопротивление необходимо делать немного больше у самого прибора.

В случае работы с амперметром ситуация другая и входное сопротивление прибора следует сделать меньше. В противном случае, если не придерживаться таких правил измерение окажется неверным, и некорректными окажутся показания амперметра. Вся измерительная техника всегда была разработана с учётом неких особенностей и грамотное и правильное использование только залог успешного измерения и результата в целом.

Плюсы аналогового амперметра:

— не нуждаются в независимом питании;

— удобны в отображении информации;

— имеется винтик, на большинстве моделей, который корректирует точность измерения.

Минус тоже есть, но он всего один:

— небольшая инертность стрелок может заставить несколько секунд ожидать результаты измерений.

Тип второй — амперметр тока цифровой. В его составе АЦП (аналого-цифровой преобразователь).

Именно он преобразует силу тока в данные цифровые, что в дальнейшем можно видеть на дисплее устройства.

 

 

Огромное отличие таких видов амперметров только в том, что нет стрелки и нет инертности. Результаты измерения можно видеть сразу на дисплее. Разные виды амперметров тока выводят информацию на экран с различной скоростью. Современные виды к тому же и малогабаритны.

Существуют также виды, которые измеряют силу тока переменного напряжения и измеряющие силу тока постоянного напряжения.

Но это не значит, что при отсутствии амперметра для измерения переменного тока Вы не сможете её измерить.

Измерить можно, и поможет вот такая схема:

 

 

Вот схема для измерения силы тока амперметром:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Цифровой амперметр схема в категории «Контрольно-измерительные приборы»

Амперметр — вольтметр постоянного тока с шунтом 50 А DC 0-100V !!!

Доставка по Украине

430 грн

Купить

Ваттметр , вольтметр , амперметр. Тестер 60 V.150 A.индикатор мощности

Заканчивается

Доставка по Украине

750 грн

Купить

Вольтметр цифровой V-27D от 4 до 30V в корпусе встраиваемый

Доставка по Украине

117 грн

Купить

Амперметр цифровой АЦ-02

Доставка по Украине

от 1 350 грн

Купить

Вольтметр переменного тока Э8030-М1

Доставка по Украине

300 грн

Купить

Амперметр цифровой 0-9,99A встраиваемый КРАСНЫЙ

Недоступен

140 грн

Смотреть

Вольтметр амперметр 100В 10А

Недоступен

99 грн

Смотреть

Вольтметр амперметр цифровой с шунтом 0-100В, 10А

Недоступен

90 грн

Смотреть

Вольтметр цифровой DC 4.5-30V с LED-индикатором 0.36 дюйма синий без корпуса, два провода

Недоступен

60 грн

Смотреть

Вольтметр шкафной АС80-500V ST 517

Недоступен

304.50 грн

Смотреть

Ваттметр цифровой вольтметр амперметр постоянного тока DC 100 В 10 А ЖК монитор

Недоступен

392 грн

Смотреть

Цифровой вольтметр-амперметр 100V/50A встраиваемый (шунт в комплекте)

Недоступен

210 грн

Смотреть

Вольтметр цифровой AC 70-500V DSN-DVM-568AC встраиваемый (переменный ток) КРАСНЫЙ

Недоступен

95 грн

Смотреть

Ваттметр цифровой вольтметр амперметр постоянного тока DC 100 В 10 А LED экран RGB

Недоступен

292 грн

Смотреть

Вольт-амперметр цифровой 100V/10A встраиваемый с внутренним шунтом

Недоступен

0. 10 грн

Смотреть

Смотрите также

Цифровой вольтметр-амперметр 100V/100A встраиваемый (шунт в комплекте)

Недоступен

230 грн

Смотреть

Цифровой вольтметр амперметр ваттметр DC 0-100В 10А 1000Вт Deek-robot

Недоступен

612 грн

Смотреть

Вольт-амперметр цифровой 100V/100A встраиваемый с внешним шунтом

Недоступен

0.10 грн

Смотреть

Цифровой вольтметр амперметр ваттметр 4-контактный AC 50-300В 100А 30кВт KWS-AC300 19999кВт/ч

Недоступен

758 грн

Смотреть

Вольт-амперметр цифровой 100V/10A встраиваемый с внутренним шунтом

Недоступен

0.10 грн

Смотреть

Ватметр, вольтметер амперметр, термометр 120В 20А

Недоступен

240 грн

Смотреть

Цифровой амперметр постоянного тока 20A

Недоступен

291 грн

Смотреть

Цифровой амперметр DC 50А

Недоступен

221 грн

Смотреть

Цифровой амперметр постоянного тока 10A

Недоступен

190 грн

Смотреть

Цифровой амперметр DC 100А

Недоступен

224 грн

Смотреть

Встраиваемый цифровой амперметр 100A

Недоступен

244 грн

Смотреть

Цифровой амперметр переменного тока 100А

Недоступен

300 грн

Смотреть

Двунаправленный цифровой амперметр DC 100А

Недоступен

190 грн

Смотреть

Цифровой амперметр переменного тока 300А

Недоступен

524 грн

Смотреть

Амперметр переменного тока для измерения тока в устройствах на 220 В

В этой статье мы узнаем, как построить простую схему амперметра переменного тока, которую можно использовать для проверки потребления тока бытовыми приборами на 220 В или 120 В.

Основной причиной высоких ежемесячных счетов за коммунальные услуги является использование крупного электрооборудования, такого как холодильники, стиральные и сушильные машины, посудомоечные машины и т. д. Эти бытовые приборы, которые раньше были передовыми и энергоэффективными, с возрастом потребляют все больше и больше энергии .

Один из способов сэкономить на электричестве — реже пользоваться большими электроприборами. Однако периодическое использование таких приборов, как холодильники и морозильники, может быть просто неприемлемым.

Чтобы узнать, какие электроприборы являются причиной больших счетов за электроэнергию, вы, естественно, воспользуетесь проверенным мультиметром. Но вы понимаете, что диапазон переменного тока измерителя ограничен несколькими миллиамперами.

Поскольку для измерения силы переменного тока необходимы резисторы большой мощности, мультиметры меньшего размера не предназначены для измерения больших токов.

Предупреждение. Цепь, описанная ниже, не изолирована от сети переменного тока, поэтому прикасаться к ней, если она открыта и включена, крайне опасно. При использовании или тестировании этого оборудования настоятельно рекомендуется соблюдать соответствующие меры предосторожности.

Описание схемы

На приведенном выше рисунке показана основная схема амперметра. Резистор (R) включен последовательно с нагрузкой в ​​этой цепи. Последовательный резистор всегда должен подключаться последовательно с нагрузкой и принимать на себя весь подаваемый на нее ток.

Согласно закону Ома, падение напряжения возникает при протекании тока через сопротивление. Это падение напряжения, возникающее на сопротивлении, точно пропорционально току, протекающему через него. Теперь вспомните, что все вольтметры, в том числе и переменного тока, показывают показания только в постоянном токе.

Это означает, что перед подачей входного сигнала переменного тока на измеритель постоянного тока его необходимо преобразовать в постоянный ток, чтобы амперметр мог его считать. Чтобы создать точное представление тока, протекающего через него, последовательный резистор должен в достаточной степени снижать напряжение.

Кроме того, номинальная мощность последовательно включенного резистора должна быть как можно меньше. Значение резистора также должно быть достаточно малым, чтобы большая часть напряжения сбрасывалась на реальную нагрузку.

Расчет номинала резистора

В качестве иллюстрации представим, что наша цепь имеет последовательное сопротивление «R» 1 Ом и ток «I» 1 ампер, протекающий через нагрузку. Падение напряжения (E) на резисторе по закону Ома будет следующим:

• E = I x R = 1 (ампер) x 1 (Ом) = 1 (вольт)
• Используя степенной закон Ома (P = I x E), мы получаем:
• P=1 x 1=1 ватт
• Из приведенного выше расчета мы можем предположить, что если используется прибор с нагрузкой 220 В, 1 ампер, тогда на последовательном резисторе 1 Ом будет падать около 1 Вольта.

Теперь предположим, что нагрузкой является холодильник мощностью 500 Вт с напряжением питания 220 В. По закону мы можем рассчитать сопротивление резистора, чтобы получить оптимальное падение напряжения в 1 В на нем.

• E = I x R
• 1 = 2,27 x R
• R = 1 / 2,27 = 0,44 Ом,
• мощность резистора будет равна P = 1 x 2,27 = 2,27 Вт или просто 3 Вт.

Однако есть одна проблема. Поскольку в нашей схеме используется мостовой выпрямитель для преобразования переменного напряжения на резисторе в постоянное напряжение, у нас всегда есть два последовательных диода для каждого цикла переменного тока. Теперь, поскольку на каждом диоде будет падать 0,6 В, через эти диоды будет падать всего 0,6 + 0,6 = 1,2 В.

Таким образом, чтобы получить эффективное напряжение 1 В на счетчике, резистор должен выдерживать падение потенциала 1 + 1,2 = 2,2 В. теперь будет:

• R = 2,2/2,27 = 0,96 Ом.
• Мощность = 2,2 x 2,27 = 4,99 Вт или просто 5 Вт.

Это означает, что для измерения тока, проходящего через прибор мощностью 500 Вт, последовательный резистор в нашей цепи амперметра переменного тока должен иметь номинал 0,9. 6 Ом и 5 Вт.

Таким образом, значение последовательного резистора может быть правильно рассчитано для измерения переменного тока в любом заданном устройстве.

Список деталей

Детали, необходимые для создания простой цепи амперметра переменного тока, приведены ниже:

• Резистор 1 Ом 5 ​​Вт = 1 шт.
• 1N5408 Диоды = 4 шт. V Счетчик с подвижной катушкой FSD = 1 нет
• 3-контактный разъем для нагрузки = R (нагрузка) на схеме можно заменить 3-контактным разъемом для подключения к нужной нагрузке.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете ответить через комментарии, я буду очень рад помочь!

Вольтметры и амперметры | безграничная физика |

Вольтметры и амперметры

Вольтметры и амперметры используются для измерения напряжения и силы тока соответственно.

Цели обучения

Сравните схему подключения амперметра и вольтметра

Ключевые выводы

Ключевые точки

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

Ключевые термины

• шунтирующее сопротивление : небольшое сопротивление R, включенное параллельно гальванометру G для получения амперметра; чем больше измеряемый ток, тем меньше должно быть R; большая часть тока, протекающего через счетчик, шунтируется через R для защиты гальванометра
• гальванометр : Аналоговый измерительный прибор, обозначаемый буквой G, который измеряет ток, используя отклонение стрелки, вызванное силой магнитного поля, действующей на проводник с током.

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

Вольтметры и амперметры : Краткое введение в вольтметры и амперметры для изучающих физику.

Вольтметры

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

Вольтметр : Демонстрационный вольтметр из 9 класса физики0003

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

Параллельный вольтметр : (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 непосредственно 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 (А).

Чтобы амперметр мог измерять ток устройства, он должен быть подключен к этому устройству последовательно.

Это необходимо, потому что объекты, соединенные последовательно, испытывают одинаковый ток. Они не должны быть подключены к источнику напряжения — амперметры предназначены для работы с минимальной нагрузкой (которая относится к падению напряжения на амперметре, обычно малая доля вольта).

Амперметр в серии : Амперметр (А) включен последовательно для измерения тока. Весь ток в этой цепи протекает через счетчик. Амперметр будет иметь такое же показание, если он будет расположен между точками d и e или между точками f и a, как показано на рисунке. (Обратите внимание, что заглавная буква E означает ЭДС, а r означает внутреннее сопротивление источника разности потенциалов.)

Гальванометры (аналоговые измерители)

Аналоговые счетчики имеют стрелки, которые поворачиваются, указывая на числа на шкале, в отличие от цифровых счетчиков, которые имеют числовые показания. Сердцем большинства аналоговых счетчиков является устройство, называемое гальванометром, обозначаемое цифрой 9.

0170 Г . Протекание тока через гальванометр I _G вызывает пропорциональное движение или отклонение стрелки.

Двумя важнейшими характеристиками любого гальванометра являются его сопротивление и чувствительность к току. Чувствительность по току — это ток, при котором стрелка гальванометра отклоняется на всю шкалу, другими словами, максимальный ток, который может измерить прибор. Например, гальванометр с токовой чувствительностью 50 мкА имеет максимальное отклонение стрелки при протекании через нее 50 мкА, находится на середине шкалы при протекании через нее 25 мкА и т. д.

Если такой гальванометр имеет сопротивление 25 Ом, то напряжение всего В = IR = (50 мкА)(25 Ом) = 1,25 мВ дает полное показание. Подключая 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 при последовательном соединении с большим сопротивлением Ом . Значение R определяется максимальным напряжением, которое будет измеряться. Предположим, вы хотите, чтобы 10 В производили полное отклонение вольтметра, содержащего гальванометр на 25 Ом с чувствительностью 50 мкА. Тогда 10 В, подаваемые на счетчик, должны давать ток 50 мкА. Общее сопротивление должно быть:

Rtot=R+r=VI=10V50µA=200kΩ,\text{R}_{\text{tot}} = \text{R} + \text{r} = \frac{\ text{V}}{\text{I}} = \frac{10\text{V}}{50\mu \text{A}} = 200 \text{k}\Omega,Rtot​=R+r= IV​=50мкА10В​=200кОм,

или:

R=Rtot−r=200kΩ−25Ω≈200kΩ.\text{R} = \text{R}_{\text{tot}} — \text{r} = 200 \text{k}\ Омега — 25 \Омега \ок 200 \text{k} \Омега.R=Rtot​−r=200kΩ−25Ω≈200kΩ.

(R настолько велико, что сопротивлением гальванометра r почти можно пренебречь.) Обратите внимание, что 5 В, приложенные к этому вольтметру, вызывают отклонение на половину шкалы, пропуская ток 25 мкА через измеритель, поэтому показание вольтметра равно пропорциональна напряжению, по желанию. Этот вольтметр был бы бесполезен для напряжений менее половины вольта, потому что отклонение измерителя было бы слишком маленьким для точного считывания. Для других диапазонов напряжения последовательно с гальванометром включают другие сопротивления. Многие измерители позволяют выбирать шкалы, что включает последовательное включение соответствующего сопротивления с гальванометром.

Гальванометры как амперметры

Тот же гальванометр может работать и как амперметр, если его поставить параллельно небольшому сопротивлению R , часто называемому шунтирующим сопротивлением. Поскольку сопротивление шунта невелико, большая часть тока проходит через него, что позволяет амперметру измерять токи, намного большие, чем те, которые вызвали бы полное отклонение гальванометра.

Предположим, например, что нам нужен амперметр, дающий полное отклонение на 1,0 А и содержащий такой же 25-омный гальванометр с чувствительностью 50 мкА. С R и r включены параллельно, напряжение на них одинаковое.

Эти капли IR: IR = I _G r

, так что: 

IR=IGI=Rr. \text{IR} = \frac{\text{I}_\text{G}}{\ text{I}} = \frac{\text{R}}{\text{r}}.IR=IIG​​=rR​.

Решая для R и учитывая, что IG равен 50 мкА, а I равен 0,999950 А, мы имеем: r} \frac{\text{I}_\text{G}}{\text{I}} = (25 \Omega) \frac{50 \mu \text{A}}{0,9{-3} \Omega.R=rIIG​=(25Ω)0,999950A50µA​=1,25×10−3Ω.

Нулевые измерения

Нулевые измерения уравновешивают напряжения, поэтому через измерительные устройства не протекает ток, который может мешать измерению.

Цели обучения

Объясните, почему используются нулевые измерения

Ключевые выводы

Ключевые моменты

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

Ключевые термины

• нулевые измерения : методы более точного измерения тока и напряжения путем балансировки цепи таким образом, чтобы через измерительное устройство не проходил ток
• потенциометр : прибор, который измеряет напряжение, противопоставляя ему точную долю известного напряжения и не потребляя ток от неизвестного источника.
• Мост Уитстона : Прибор, используемый для измерения неизвестного электрического сопротивления путем уравновешивания двух ветвей мостовой схемы, одна из которых включает неизвестный компонент.

Нулевые измерения

Стандартные измерения напряжения и тока изменяют схемы, внося числовые погрешности. Вольтметры потребляют дополнительный ток, тогда как амперметры уменьшают ток. Нулевые измерения уравновешивают напряжения, поэтому через измерительное устройство не протекает ток, и цепь остается неизменной. Измерения нуля, как правило, более точные, но более сложные, чем стандартные вольтметры и амперметры. Их точность все еще ограничена.

Потенциометр

При измерении ЭДС батареи и подключении батареи напрямую к стандартному вольтметру, как показано на рисунке, фактическая измеряемая величина представляет собой напряжение на клеммах В. Напряжение связано с ЭДС батареи как В = ЭДС − Ir , где I — протекающий ток, а r — внутреннее сопротивление батареи.

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

ЭДС можно было бы точно рассчитать, если бы были известны r , что бывает редко. Если бы ток I можно было сделать равным нулю, то В = ЭДС , и можно было бы непосредственно измерить ЭДС. Однако для работы стандартных вольтметров требуется ток.

Потенциометр — нулевой измерительный прибор для измерения потенциалов (напряжений). К резистору R подключен источник напряжения, пропуская через него постоянный ток. Вдоль провода наблюдается устойчивое падение потенциала (падение ИК), поэтому за счет контакта по проводу получается переменный потенциал.

Неизвестная э.д.с. _x (представленная скриптом E _x ), соединенная последовательно с гальванометром, показана на рис. Положение точки контакта регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль. Когда гальванометр показывает ноль, ЭДС _х = IR _х , где R _х — сопротивление участка провода до точки контакта. Поскольку ток через гальванометр не течет, через неизвестную ЭДС ничего не течет, и emf _x воспринимается.

Потенциометр : Потенциометр является нулевым измерительным устройством. (а) Источник напряжения, подключенный к длинному проволочному резистору, пропускает через него постоянный ток I. (b.) Неизвестная ЭДС (обозначенная буквой Ex) подключена, как показано, и точка контакта вдоль R регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль. Сегмент провода имеет сопротивление Rx и сценарий Ex=IRx, где I не зависит от соединения, так как через гальванометр не протекает ток. Таким образом, неизвестная ЭДС пропорциональна сопротивлению отрезка провода.

Стандартная ЭДС заменяется на ЭДС _x , и точка контакта регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль, так что ЭДС _с = IR _с . В обоих случаях ток через гальванометр не проходит. Ток I по длинному проводу идентичен. Взяв отношение эдс _x / эдс _s , I , и найдя эдс _x , получим то, что видно на

Поскольку для R используется длинная однородная проволока, отношение сопротивлений R _x /R _s такое же, как отношение длин проволоки, которая обнуляет гальванометр для каждой ЭДС. Три величины в правой части уравнения теперь известны или измерены, и можно вычислить э.д.с. _x . Часто в этом расчете меньше неопределенности, чем при непосредственном использовании вольтметра, но она не равна нулю. Всегда есть некоторая неопределенность в соотношении сопротивлений R _x /R _s и в стандартных ЭДС. Кроме того, невозможно сказать, когда гальванометр показывает точно ноль, что вносит ошибку как в R _x , так и в R _s , а также может повлиять на ток I .

Измерение сопротивления

Многие так называемые омметры измеряют сопротивление. Наиболее распространенные омметры прикладывают напряжение к сопротивлению, измеряют силу тока и вычисляют сопротивление по закону Ома. Их показания — это расчетное сопротивление. Простые конфигурации с использованием стандартных вольтметров и амперметров имеют ограниченную точность, поскольку счетчики изменяют как напряжение, подаваемое на резистор, так и ток, протекающий через него. Мост Уитстона представляет собой нулевой измерительный прибор для расчета сопротивления путем уравновешивания падений потенциала в цепи. Устройство называется мостом, потому что гальванометр образует мост между двумя ветвями. Различные мостовые устройства используются для измерения нуля в цепях. Резисторы R ₁ и R ₂ точно известны, а стрелка через R ₃ указывает, что это переменное сопротивление. Значение R ₃ можно точно прочитать. При неизвестном сопротивлении Rx в цепи R ₃ регулируют до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль.

Мост Уитстона : Мост Уитстона используется для расчета неизвестных сопротивлений. Переменное сопротивление R3 регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль при замкнутом выключателе. Это упрощает схему, позволяя рассчитать Rx на основе IR-падений.

Разность потенциалов между точками b и d тогда равна нулю, а это означает, что b и d имеют одинаковый потенциал. Без тока, протекающего через гальванометр, он не влияет на остальную часть цепи. Таким образом, ветви abc и adc параллельны, и каждая ветвь имеет полное напряжение источника. Поскольку b и d имеют одинаковый потенциал, падение ИК вдоль ad должно равняться падению ИК вдоль аб . Опять же, поскольку b и d имеют одинаковый потенциал, падение ИК вдоль dc должно равняться падению IR вдоль bc .