Как выглядит амперметр: что измеряют и как ими пользоваться? Схемы подключения и принцип работы. Класс точности стрелочных, щитовых и других амперметров

Содержание

Амперметр.

Приборы для измерения силы тока

Если в каком-либо проводнике течет ток, то он характеризуется такой величиной, как «сила тока». Сила тока в свою очередь характеризуется количеством электронов, которые проходят через поперечное сечение проводника за единицу времени. Но мы все учились в школе и знаем, что электронов в проводнике миллиарды миллиардов и считать количество электронов было бы бессмысленно.

Поэтому ученые вывернулись из этой ситуации и придумали единицу измерения силы тока и назвали ее «Ампер», в честь французского физика-математика Андре Мари Ампера. Что же собой представляет 1 Ампер? Если сила тока в проводнике равна 1 амперу, то за одну секунду через поперечное сечение провода проходит заряд, равный 1 Кулону. Или простым языком, все электроны в сумме должны давать заряд в 1 Кулон и они должны в течение одной секунды пройти через поперечное сечение проводника. Если учесть, что заряд одного электрона 1.6х10^-19 , то можно узнать, сколько электронов в 1 Кулоне. А вот для того, чтобы измерять амперы, ученые придумали прибор и назвали его «амперметром».

Амперметр – это прибор для измерения силы тока в электрической цепи. Любой амперметр рассчитан на измерение токов определенной величины. В электронике в основном оперируют микроАмперами (мкА), миллиАмперами (мА), а также Амперами (А). Следовательно, в зависимости от величины измеряемого тока приборы для измерения силы тока делятся на амперметры (PA1), миллиамперметры (PA2) и микроамперметры (PA3).

На принципиальных схемах амперметр, как измерительный прибор обозначается вот так.

Какие бывают амперметры?

Первый тип амперметра – аналоговый. Их ещё называют стрелочными. Вот так они выглядят.

Такие амперметры имеют магнитоэлектрическую систему. Они состоят из катушки тонкой проволоки, которая может вращаться между полюсами постоянного магнита. При пропускании тока через катушку, она стремится установиться по полю под действием вращающего момента, величина которого пропорциональна току. В свою очередь повороту катушки препятствует специальная пружина, упругий момент которой пропорционален углу закручивания. При равновесии эти моменты буду равны, и стрелка покажет значение, пропорциональное протекающему через нее току. Иногда, для того, чтобы увеличить предел измерения, параллельно амперметру ставят резистор определенной величины, рассчитанной заранее. Это так называемый шунтирующий резистор – шунт.

Про шунтирующее действие измерительных приборов уже подробно рассказывалось в статье про вольтметр. Там же затрагивалось такое понятие, как входное сопротивление прибора. Так вот, применительно к вольтметру, его входное сопротивление должно быть как можно больше. Это необходимо для того, чтобы прибор не влиял на работу схемы при проведении измерений и выдавал точные результаты.

Применительно к амперметру складывается обратная ситуация. Так как амперметр для проведения измерений включается в разрыв электрической цепи, то необходимо стремиться к тому, чтобы его внутреннее сопротивление протекающему току было минимальным. Грубо говоря, сопротивление между его измерительными щупами должно быт мало. В противном случае, для электрической цепи амперметр будет представлять резистор. А, как известно, чем больше сопротивление резистора, тем меньший ток через него проходит. Таким образом, при включении амперметра в измерительную цепь, мы искусственно понижаем ток в этой цепи. Понятно, что в таком случае, показания амперметра будут некорректные. Но не стоит расстраиваться, так как измерительная техника разрабатывается с учётом всех этих особенностей.

Это лишь ещё один намёк на то, что при обращении с мультиметрами стоит внимательно относиться к выбору режима работы и правильному замеру тех или иных величин. Несоблюдение этих правил может привести к порче прибора.

Аналоговые амперметры до сих пор используются в современном мире. Их плюс таковы, что им не требуется независимое питание для выдачи результатов, так как они используют питание замеряемой цепи. Также они удобны при отображении информации. Думаю, лучше наблюдать за стрелкой, чем за цифрами. На некоторых амперметрах есть винтик корректировки для точного выставления стрелки прибора к нулю. Минусы – это большая инертность, то есть для стрелки прибора нужно какое-то время, чтобы она пришла в устойчивое состояние. Хоть этот недостаток в современных аналоговых приборах проявляется слабо, но он все-таки есть.

Второй тип амперметра – это цифровой амперметр. Он состоит из аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и преобразует силу тока в цифровые данные, который потом отображаются на ЖК-дисплее.

Цифровые амперметры лишены инертности, и выдача результатов измерений зависит от частоты процессора, который выдает результаты на дисплей. В дорогих цифровых амперметрах он может выдать до 1000 и более результатов в секунду. Также цифровые амперметры требуют меньше габаритов для установки, что немаловажно в современной аппаратуре. Минусы – это то, что для измерения им требуется собственный источник питания, который питает все внутренние узлы и микросхемы прибора. Есть, конечно, и такие цифровые амперметры, которые используют питание измеряемой цепи, но они все равно редко используются в виду своей дороговизны.

Амперметры делятся на амперметры для измерения силы тока постоянного напряжения и для измерения силы тока переменного напряжения. Но, допустим, у вас нет амперметра, чтобы измерить силу тока переменного напряжения. Что же тогда делать? Можно собрать очень простую схемку. Выглядит она вот так:

Но чтобы не собирать самостоятельно измерительную схему и доводить её до ума, купите себе мультиметр. В хорошем мультиметре есть функции измерения силы тока, как для постоянного, так и для переменного напряжения.

Схема для измерения силы тока выглядит вот так:

Это означает, что амперметр мы должны подключать последовательно нагрузке.

Для того чтобы правильно измерить силу тока, нам надо знать, какое напряжение вырабатывает источник питания: переменное или постоянное. Если будем замерять силу тока постоянного напряжения, то и амперметр нам нужен для измерения силы тока постоянного напряжения, а если для переменного, то и амперметр нужен соответствующий. В нашем случае нагрузкой может быть любой прибор или схема, которая потребляет ток. Это может быть лампочка, сотовый телефон или даже компьютер.

Измерение силы тока с помощью амперметра.

Давайте рассмотрим на практике, как замерять силу тока с помощью цифрового мультиметра DT-9202A.

В красном кружочке у нас буковка «А~» означает, что ставя переключатель на этот участок, мы сможем замерить силу тока переменного напряжения, а ставя переключатель на секцию со значком «А=» (в синем кружке), мы сможем замерять силу тока постоянного напряжения.

Чтобы измерить силу тока до 200 мА (200m) как переменного, так и постоянного напряжения, нужно поставить щупы такого мультиметра в определенные клеммы:

Если же мы будем измерять силу тока более чем в 5 Ампер, то я рекомендую вам переставить щуп в другую клемму:

Если даже примерно не знаете, сколько должно потреблять ваше устройство или нагрузка, то всегда ставьте щуп и переключатель на самый большой предел измерения. Тем самым вы сохраните своему прибору жизнь.

На фото снизу я измеряю силу тока, которая кушает лампочка на 12 Вольт. С трансформатора я снимаю переменное напряжение 10 Вольт. Как мы видим, сила тока, потребляемая лампочкой — 1.14 Ампер. Обратите особое внимание, что переключатель мультиметра поставлен на измерение силы тока переменного напряжения (А~).

А вот так мы замеряем постоянный ток, который потребляет автомобильная сирена. Орет она так, что даже уши закладывает .

Обратите также внимание, так как у нас аккумулятор постоянного напряжения 12 Вольт, то и переключатель режимов мультиметра мы поставили на измерение постоянного тока.

А вот столько у нас кушает лампочка: 1.93 Ампера. Здесь замеряется постоянный ток, который потребляется лампой накаливания от аккумулятора.

Меры предосторожности:

Никогда не подключайте амперметр в розетку без всякой нагрузки! Тем самым вы просто-напросто спалите прибор. Как уже говорилось, амперметр обладает малым входным сопротивлением.
При измерении силы тока не касайтесь голых проводов, а также оголённых частей измерительных щупов. Это исключит электрический удар током. Будьте внимательны со схемой подключения амперметра.

Если Вы хотите узнать больше про измерения электрических величин, то загляните на сайт Практическая электроника. Там вы найдёте много познавательной информации по электронике.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

что измеряют и как ими пользоваться? Схемы подключения и принцип работы. Класс точности стрелочных, щитовых и других амперметров

Очень часто нам по различным причинам требуется осуществить измерить определенный параметр или характеристику в какой-то электрической цепи – дома, на работе или в автомобиле. Если речь идет о силе тока, то для вычисления данной характеристики требуется использовать специальное устройство, которое имеет название амперметр. Оно называет так, по причине того, что единицей измерения данной величины является ампер. Попробуем разобраться, что это за прибор, какими они бывают и как правильно их использовать, дабы измеряемый параметр был точным.

Что это и для чего нужен?

Амперметр – прибор, главным назначением которого является замер силы тока в электросетях. Причем речь идет о токе постоянного и переменного характера. Устройство подключается последовательно к части электроцепи, где осуществляется поверка. Учитывая, что замеряемый ток будет сильно зависеть от сопротивления частей электроцепи, внутреннее сопротивление самого прибора должно быть низким. Это дает возможность существенно уменьшить влияние самого прибора на цепь, что замеряется, и увеличить точность самих показаний.

Обычно шкала прибора содержит такие обозначения, как мкА, мА, а и кА. В зависимости от необходимой точности и измерительного предела и следует выбирать подходящее устройство.

Увеличения силы, которую требуется измерить, можно добиться благодаря включению в электроцепь усилителей магнитного типа, шунтов, а также токовых трансформаторов. Это позволит существенно повысить предел величины измерений.

Устройство и принцип работы

Устройство этого прибора разберем на примере электродинамического амперметра, ведь в разных моделях оно может существенно различаться. Одними из элементов, из которых состоит амперметр, являются катушки – движущаяся и неподвижная, что могут соединяться одна с другой как параллельно, так и последовательно. Токи, идущие по ним, осуществляют взаимодействие, следствием чего становится отклонение подвижной детали. Именно с ней и соединена стрелка прибора, которая и показывает значение токовой силы. При включении в электрические контуры происходит последовательное соединение рассматриваемого прибора с нагрузкой. Если известно, что сила тока очень велика либо напряжение крайне высокое, то соединение осуществляется при помощи трансформатора.

Если говорить о принципе функционирования, то работает устройство по следующей схеме. Параллельно с магнитом постоянного типа на кронштейновой оси монтируется якорь со стрелкой, выполненный из стали. Упомянутый магнит оказывает воздействие на якорь и тем самым придает ему определенные магнитные характеристики. Расположение самого якоря проходит вдоль силовых линий, что также идут вдоль магнита. Это положение якоря соответствует 0 на показательной шкале. Если ток батареи либо генератора проходит через шину, у нее формируется поток магнитного типа. Его силовые линии в зоне нахождения якоря будут перпендикулярны с такими линиями в магните постоянного типа.

Магнитный поток, что формируется током, осуществляет воздействие на якорь, что будет пытаться совершить 90-градусный поворот. Но относительно исходного положения он не сможет этого сделать по причине потока, что образовывается в магните постоянного типа. Именно от типа величины и направления тока, что проходит через шину, и будет зависеть степень взаимодействия 2 потоков магнитного типа. Естественно, что на такую величину будет осуществляться и крен стрелки от ноля по шкале.

А в случае с цифровым аналогом суть будет такова, что аналого-цифровой преобразователь будет трансформировать значение силы тока в замеры цифрового характера, что будут выводиться на экран прибора.

Вывод результатов будет зависеть от частоты процессора, что отвечает за передачу соответствующих данных на дисплей.

Класс точности

Чтобы пользование амперметром было действительно эффективным, следует знать погрешность, с которой он осуществляет измерения. В основные характеристики такого прибора входит понятие «класс точности». Данная величина определяется несколькими погрешностями. А если говорить точнее – их границами. Этот параметр еще часто называют приведенной погрешностью. Согласно этому критерию амперметры, да и другие измерительные устройства, могут быть следующих классов:

0,05;
0,1;
0,2;
0,5;
1;
1,5;
2,5;
4.

Устройства, что относятся к первым 4 классам называют прецизионными или точными. Их показания будут иметь максимальную точность. А вот приборы, что относятся к другим четырем группам, называют техническими. Если же случилось так, что пометки на устройстве нет, то оно считается внеклассным. Это значит, что его погрешность в измерениях будет даже больше 4%.

В случае с амперметрами классы точности предназначены для понимания границ абсолютной погрешности прибора. И это не будет гарантией, что в показания не будут внесены коррективы из-за других факторов, среди которых можно назвать частоту переменного тока, действие магнитных полей или температурных перепадов. Отдельно следует сказать, что маркировка амперметров в вопросе классов точности осуществляется согласно ГОСТ.

Обзор видов

Теперь немного расскажем о категориях амперметров, ведь от этого, а также принципа работы будет зависеть точность полученных результатов. Как уже говорилось, есть 2 основные группы устройств:

цифровые;
аналоговые.

Модели из последней категории могут быть:

электродинамические;
электромагнитные;
магнитоэлектрические;
ферродинамические.

Кроме того, рассматриваемые устройства подразделяются по типу замеряемого тока на:

предназначенные для постоянного;
для переменного тока.

Кроме того, есть и иные спецприборы для токозамеров, что применяются в определенных узких сферах и не столь часто, что упомянутые выше. Скажем об упомянутых устройствах чуть подробнее. Аналоговый чаще всего бывает стрелочный. О нем уже говорилось выше. Как говорилось выше и о цифровых аналогах, которые преобразуют входной сигнал в информацию на табло при помощи специального аналого-цифрового преобразователя.

Иногда такой прибор еще называют электронным.

Цифровые устройства все более активно используются в различных сферах жизни. Они довольно невелики, удобны в использовании и отличаются точными измерениями. Кроме того, они мобильны, по причине небольшой массы. Они невосприимчивы к механическим ударам и вибрациям. Они еще и невосприимчивы к расположению в различных плоскостях. Еще одна категория устройств, о которой нужно сказать – магнитоэлектрические. Принцип действия этой категории основан на взаимодействии поля магнита и движущейся катушки, что располагается в корпусе.

Преимуществами будет малое потребление электрической энергии при работе, высочайшая точность и чувствительность замеров. Такие устройства имеют специальную равномерную градуировку измерительной шкалы. Они предназначены для проведения замеров, где требуется максимально возможная точность. Минусами таких амперметров будет сложность конструкции и наличие катушки, что движется. Такой прибор также может использоваться лишь с током постоянного типа. Несмотря на эти минусы, магнитоэлектрические устройства применяются в разных промышленных сферах.

Второй тип – электромагнитный. Эти аналоги не оснащены перемещающейся катушкой, в отличие от вышеупомянутых устройств. Они сделаны намного проще. В корпусе обычно расположено специальное устройство, а также один либо пара сердечников, смонтированных на оси. Чувствительность таких амперметров будет несколько меньше, чем у вышеупомянутых приборов. Естественно, что и измерительная точность окажется ниже. Если говорить о сильных сторонах этой категории устройств, то следует назвать главной их универсальность. Они могут применяться, как в электрических цепях с различным типом тока. А это позволяет существенно увеличить сферу его использования.

Третья категория – электродинамические. Они работают благодаря взаимодействию токовых полей, проходящих по катушкам. В конструкции этих устройств присутствуют как неподвижные, так и подвижные части. Они универсальны, ведь могут применяться для замеров как постоянного, так и переменного тока. Минусом можно назвать очень высокую чувствительность, из-за чего на них воздействуют даже на слабые магнитные поля, если они располагаются рядом.

А они могут стать причиной помех. Потому электродинамические амперметры применяются лишь в экранированных местах.

Ферродинамические амперметры – следующая категория. Их эффективность и точность измерений является наиболее высокой среди всех существующих категорий. Магнитные поля, что располагаются неподалеку от прибора, какого-то особого влияния оказывать не будут, из-за чего нет смысла устанавливать какие-то защитные экраны. Такой амперметр будет состоять из трех элементов:

неподвижной катушки;
провода ферромагнитного типа;
сердечника.

Подобная конструкция дает возможность существенно увеличить надежность работы прибора. По этой причине ферродинамические амперметры обычно применяются в оборонной и военной сферах. Плюсами такого амперметра еще будут простота применения, а также удобство применения, высокая измерительная точность.

Еще одна категория рассматриваемых приборов – термоэлектрические. Их используют исключительно для электроцепей с высокой токовой частотой. В корпусе этой группы приборов имеется специальный механизм магнитоэлектрического типа, состоящий из проводки с припаянной термопарой. Когда ток проходит здесь, то осуществляется нагревание проводных жил. Чем больше будет сила тока, тем нагрев будет сильнее. Именно по этому моменту специальная система осуществляется перевод нагревания в токовый показатель.

Тут необходимо еще назвать, что по конструкции и методике транспортировки амперметр может быть:

щитовой, что может крепиться на DIN-рейку в специальном шкафу;
переносной;
стационарный.

Кроме того, они бывают разные и по фазам. Чаще всего на рынке можно встретить однофазный или трехфазный амперметр. Последний, кстати, используется довольно редко. Также в последнее время часто стали продаваться устройства, которые могут заряжаться через специальный порт USB, что позволяет при необходимости найти для них быстро зарядку. Ведь подойдет даже блок питания от мобильного телефона.

Советы по выбору

Немного следует сказать об особенностях, которые позволят выбрать максимально эффективное устройство для определенных нужд. Например, чтобы измерения были максимально точны, следует выбирать устройство с сопротивлением до полуома. Кроме того, будет отлично, если у прибора зажимы контактов будет иметь специальный антикоррозийный слой – так он прослужит дольше. Кроме того, корпус должен быть выполнен из максимально качественных материалов, не иметь повреждений и деформаций, по возможности быть герметичным, чтобы влага не попадала внутрь. Это продлит срок службы устройства и окажет существенное влияние на точность показаний.

Лучше всего приобретать цифровые устройства, которые не имеют таких недостатков, как стрелочные. Еще один совет состоит в том, что ни в коем случае нельзя подключать амперметр в сеть напрямую при отсутствии нагрузки. Иначе он просто сломается. Кроме того, во время проведения измерений нельзя прикасаться к токоведущим частям устройства, которые не имеют изоляции, из-за вероятности удара током. Если имеется механический амперметр, то он полностью должен соответствовать по характеристикам сети, для которой его будут использовать.

Подобные приборы ни в коем случае нельзя бросать или трясти. Это может негативно сказаться на точности данных.

Как пользоваться?

Теперь поговорим о том, какие нужно совершить действия, чтобы правильно воспользоваться амперметром и осуществить измерение показаний. Его следует подключать только между источником электричества и нагрузкой. Кроме того, следует точно знать, какой тип напряжения присутствует в источнике электропитания. Применять нужно только соответствующий амперметр под него, в противном случае он сломается. Если говорить именно об алгоритме действий, то он будет выглядеть так:

сначала выбираем нужный шунт, максимальный ток которого будет меньше, чем замеряемая величина;
амперметр следует подключить к шунтам при помощи специальных гаек, что располагаются на самом устройстве;
подключение прибора следует делать лишь после того, как прибор, что будет измеряться, обесточат;
теперь нужно включить амперметр в электроцепь с шунтом;
следует правильно соединить элементы, дабы была полностью соблюдена полярность, чтобы данные отображались правильно;
включаем электропитание, и проверяем результаты замеров на амперметре.

Следует добавить, что перед началом проведения всех измерений, необходимо проверить исправность амперметра по причине того, что его условия хранения могут быть неправильными. Вследствие это может повыситься погрешность измерений, либо устройство может просто поломаться. Кроме того, ни в коем разе не следует подключаться амперметр в розетку при отсутствии какой-либо нагрузки.

Из-за того, что у него имеется крайне маленькое входное сопротивление, в случае такого подключения он просто поломается.

Возможные неисправности

Главной и наиболее распространенной неполадкой любого рассматриваемого типа прибора являются неверные показатели полученный силы тока. Поэтому во время использования амперметр требуется иногда проверять на возникновение неполадок. Для этого просто необходимо сравнивать его данные с замерами контрольного устройства. Проверяемый прибор следует соединить последовательно с контрольным устройством, аккумулятором и реостатом. Если применяется такая схема, то можно применять устройства КИ 1093 либо ГАРО 531. Если используется последний вариант, то он будет работать в качестве эталонного устройства с шунтом наружного типа. Кнопку переключения типа проверок устанавливают в нужное положение. Если этот процесс осуществляется на автомобиле, то наружный шунт подключается последовательно с амперметром автомобиля.

Тогда следует отсоединить кабель от аккумулятора и в разрыв включить шунт. Как нагрузку можно использовать электрическое оборудование автомобиля. Если амперметр исправен, то расхождение его замеров с цифрами контрольного устройства должно оказаться в допустимых пределах. Если амперметр проверяется на ГАРО 531, то в электроцепь, что будет состоять из аккумулятора, проверяемого прибора и реостата нагрузки требуется последовательно включить наружный шунт. А выводы от него следует присоединить к разъемам 1 и 2. Вместо реостата нагрузки, можно применить нагревательное устройство. Замер величины тока осуществляется по микроамперметру прибора, после чего его результаты сравниваются с результатами проверяемого устройства.

В следующем видео вас ждет расчет шунта для амперметра.

устройство и виды приборов, принцип действия, проведение измерения

Амперметр — прибор, предназначенный для измерения силы тока в электрической цепи. Подключение измерительного устройства в схему проводится последовательно с участком, который необходимо замерить. Чем ниже внутреннее сопротивление прибора, тем меньше погрешность измерения. Амперметр нельзя подключать как вольтметр, то есть непосредственно к источнику питания, так как произойдет короткое замыкание.

Конструктивные особенности

Существует несколько видов приборов, которые конструктивно отличаются друг от друга. Служат они для измерения переменного и постоянного тока. По своему принципу действия амперметры бывают:

электромагнитными;
магнитоэлектрическими;
тепловыми;
электродинамическими;
детекторными;
индукционными;
фото- и термоэлектрическими.

Из всех видов наиболее точными считаются электромагнитные и магнитоэлектрические приборы. Основу магнитоэлектрических устройств составляет постоянный магнит. При прохождении тока через обмотку рамки, между ним и магнитом создается крутящий момент.

С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале амперметра и показывает значение силы тока. В электродинамическом приборе основными деталями считаются подвижная и неподвижная катушки. Они могут быть соединены между собой как последовательно, так и параллельно.

Проходящие через них токи взаимодействуют между собой, и подвижная катушка, соединенная со стрелкой, отклоняется. Если с помощью амперметра измеряется большая сила тока, то его соединяют через трансформатор.

Принцип работы

Первый прибор в начале XIX века изобрел Швейгер, но он тогда назывался гальванометром. Рисунок простейшего амперметра выглядит так. На оси кронштейна расположен якорь из стали со стрелкой. Эта конструкция расположена параллельно постоянному магниту, который воздействует на якорь и придает ему магнитные свойства.

Вдоль магнита и стрелки проходят силовые линии, что соответствует нулевому положению на шкале. Как только начнет проходить электрический ток по шине, то произойдет образование магнитного потока. Его силовые линии будут расположены перпендикулярно линиям постоянного магнита.

Под таким воздействием якорь будет стараться повернуться на 90°, а магнитный поток воспрепятствует его возвращению в исходное положение. От величины и направления тока, который проходит по шине, зависит взаимодействие магнитных потоков. Соответственно этой величине стрелка отклонится от нуля по шкале.

Применение приборов

Электромагнитные типы устройств обычно применяются в электрическом оборудовании, работающего в сетях переменного тока с частотой 50 Гц. Магнитоэлектрические приборы фиксируют малые значения силы постоянного тока. Все амперметры по отсчетным устройствам бывают:

со стрелочным указателем;
с записывающим механизмом;
электронные;
с цифровым показанием.

Для измерения силы тока в электрических сетях высоких частот применяются термоэлектрические устройства, в которых роль датчика играет термопара. Она фиксирует степень нагрева проводника, при протекании по нему тока. Рамка реагирует на температуру, которая пропорциональна силе тока.

Электродинамические приборы используются для замера силы тока в цепях частотой до 200 Гц. Отличаются чувствительностью к перегрузкам и посторонним электромагнитным волнам. Благодаря точности замеров, применяются в качестве контрольных приборов для проверки остальных устройств для измерения силы тока.

Более современными моделями считаются цифровые амперметры, которые по физическим показаниям сочетают преимущества аналоговых приборов. Пользователи могут делать замеры с их помощью в любых условиях, так как они не боятся тряски, вибрации и т. д.

К бесконтактным устройствам относятся клещи для измерения тока. Устроены они из головки трансформатора. С их помощью могут определяться значения в любых участках электрической цепи. Для этого следует клещами охватить замеряемый кабель или провод.

Процесс измерения

На практике амперметр используется гораздо реже, но иногда все-таки существует необходимость сделать замеры тока. Обычно такая процедура применяется для определения мощности электрического прибора, если нет соответствующих обозначений. Очень важно, что при измерении тока величина напряжения, приложенного к электрической цепи, не имеет значения. Замер прибором можно проводить, разорвав цепь в любом месте.

Источником может быть простая батарейка на 1,5 В, аккумулятор на 12 В или однофазная сеть 220 В. Перед началом измерений пользователи подготавливают оборудование, переводя ручки настройки в соответствующее начальное положение. Если примерное значение тока неизвестно, то переключатели устанавливаются на максимальное значение.

Когда все будет подготовлено, в одну из розеток подключается электрический прибор, а в другую провода амперметра. Если это бытовая сеть, то на измерительном устройстве следует выставить переменный ток и максимальное его значение. При измерении стрелочными приборами часто допускаются ошибки, так как сам процесс с ними проводить не очень удобно.

В этом случае гораздо удобнее использовать цифровые измерительные устройства. Очень популярны мультиметры M890G, в которых есть два диапазона для измерений как переменного, так и постоянного тока. Опытные электрики обычно примерно знают параметры электрической сети, поэтому они сразу устанавливают переключатели в нужное положение.

Если они не знают значения измеряемого тока, то устанавливают на мультиметре предельное значение равное 10 А. Далее, прибор перенастраивается на меньшее значение, соответствующее току сети.

Следует помнить, что переключение осуществляется при обесточивании проверяемой электрической цепи. Используя универсальный прибор, который выполняет задание вольтметра и амперметра, косвенно измеряют сопротивление подключенного прибора. Для этого дополнительно проводят расчеты, связанные с законом Ома.

Амперметры. Виды и работа. Устройство и применение. Особенности

Чтобы измерить силу тока в некоторой электрической цепи, существуют приборы, называемые амперметры. Они включаются в цепь по последовательной схеме. Внутреннее сопротивление амперметров очень мало, поэтому такое измерительное устройство не влияет на параметры электрического тока измеряемой цепи. Единицей измерения силы тока является ампер.

Шкалы приборов могут градуироваться в различных долях ампера: микроамперах, миллиамперах и т.д. Соответственно такие приборы называют микроамперметрами, миллиамперметрами и т.д. Чтобы расширить пределы измерений, амперметры включают в цепь с применением трансформатора, либо в параллели с шунтом. В этом случае только небольшая часть тока будет протекать через амперметр, а основная часть тока пойдет через шунт.

Для крепления шунта к амперметру применяются специальные гайки. Запрещается подключать шунт к амперметру при включенном питании электрической сети. Полярность прибора при подключении также имеет большое значение. Если перепутать полярность, то стрелка прибора будет уходить в другую сторону, а цифровой амперметр, покажет отрицательную величину.

Виды амперметров

Точность показаний прибора зависит от принципа действия и вида устройства.

Существует два основных вида амперметров:

Аналоговые.
Цифровые.

Первый вид в свою очередь делится на следующие устройства:

Магнитоэлектрические.
Электромагнитные.
Электродинамические.
Ферродинамические.

По виду измеряемого тока амперметры делятся:

Для переменного тока.
Для постоянного тока.

Существуют и другие специализированные приборы для измерения тока, которые применяются в узконаправленных областях, и не распространены так широко, как перечисленные выше.

Конструктивные особенности и работа

Магнитоэлектрические амперметры

Принцип действия такого вида прибора основывается на взаимодействии магнитного поля магнита и подвижной катушки, находящейся в корпусе прибора.

Достоинствами такого амперметра является низкое потребление электроэнергии при функционировании, высокая чувствительность и точность измерений. Все магнитоэлектрические амперметры оснащены равномерной градуировкой шкалы измерений. Это позволяет произвести измерения с высокой точностью.

К недостаткам магнитоэлектрического амперметра относится его сложность внутренней конструкции, наличие движущейся катушки. Такой прибор не является универсальным, так как он действует только для постоянного тока.

Несмотря на недостатки, магнитоэлектрический вид прибора широко применяется в различных областях промышленности, в лабораторных условиях.

Электромагнитные

Амперметры с электромагнитным принципом работы не имеют в своем устройстве движущейся катушки, в отличие от магнитоэлектрических моделей. Устройство их значительно проще. В корпусе находится специальное устройство и один или несколько сердечников, которые установлены на оси.

Электромагнитный амперметр имеет меньшую чувствительность, по сравнению с магнитоэлектрическим прибором. А значит, точность его измерений будет ниже. Преимуществами таких приборов является универсальность работы. Это означает, что они могут измерять силу тока как в цепи постоянного, так и переменного тока. Это значительно расширяет его сферу применения.

Электродинамические

Метод работы таких приборов заключается во взаимодействии электрических полей токов, которые проходят по электромагнитным катушкам. Конструкция прибора состоит из подвижной и неподвижной катушки. Универсальная работа на любом виде тока является основным достоинством электродинамических амперметров.

Из недостатков стоит выделить большую чувствительность, так как они реагируют даже на незначительные магнитные поля, расположенные в непосредственной близости к ним. Подобные поля способны создавать для электродинамических приборов большие помехи, поэтому такие амперметры применяют только в защищенном экраном месте.

Ферродинамические

Такие приборы, обладают наибольшей эффективностью и точностью измерений. Магнитные поля, расположенные рядом с прибором, не оказывают на него заметного влияния, поэтому нет необходимости в установке дополнительных защитных экранов.

Конструкция такого амперметра включает в себя замкнутый ферримагнитный провод, а также сердечник и неподвижную катушку. Такое устройство позволяет повысить надежность работы прибора. Поэтому ферродинамические виды амперметров чаще всего используются в военной промышленности и оборонных учреждениях. К его преимуществам также можно отнести удобство и простоту пользования, точность всех измерений, по сравнению с ранее рассмотренными видами приборов.

Цифровые

Кроме рассмотренных приборов, существует цифровой вид амперметров. В настоящее время они все шире используются в различных сферах производства, а также в бытовых условиях. Такая популярность цифровых приборов связана с удобством пользования, небольшими размерами и точными измерениями. Вес прибора также очень незначительный.

Цифровые модификации используют в различных условиях, он невосприимчив к вибрациям, в отличие от механических аналоговых приборов.

Цифровые приборы, не боятся незначительных механических ударов, которые возможны от работающего рядом оборудования. Расположение в вертикальной или горизонтальной плоскости прибора не имеет влияния на его работоспособность, так же как изменение температуры и давления. Поэтому такой прибор применяют в условиях внешней среды.

Измерение переменного и постоянного тока

Все рассмотренные приборы способны измерять постоянный ток. Однако иногда требуется измерить силу переменного тока. Если у вас для этого нет отдельного амперметра, то можно собрать элементарную схему.

Существуют и специальные приборы, измеряющие переменный ток. Оптимальным выбором прибора будет мультиметр, в котором имеется возможность измерения переменного тока.

Чтобы выполнить правильное измерение, необходимо определить вид тока, то есть, переменный ток в сети, или постоянный. В противном случае измерение будет ошибочным.

Общий принцип действия амперметра

Если рассматривать классический принцип работы амперметра, то его действие заключается в следующем.

На оси кронштейна вместе с постоянным магнитом расположен стальной якорь с закрепленной на нем стрелкой. Воздействуя на якорь, постоянный магнит передает ему магнитные свойства. В этом случае позиция якоря находится вдоль силовых линий, проходящих вдоль магнита.

Такая позиция якоря определяет нулевое расположение стрелки по градуированной шкале. При протекании тока от генератора или другого источника по шине, возле нее возникает магнитный поток. Силовые линии этого потока в точке расположения якоря направлены под прямым углом к силовым линиям магнита.

Магнитный поток, образованный электрическим током, действует на якорь, который стремится повернуться на 90 градусов. В этом ему мешает магнитный поток, образованный в постоянном магните. Сила взаимодействия двух потоков зависит от направления и величины электрического тока, протекающего по шине. На эту величину и происходит отклонение стрелки прибора от нуля.

Сфера применения

Цифровые и аналоговые амперметры, используются в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. Особенно широко они применяются в энергетической отрасли промышленности, радиоэлектронике, электротехнике. Также их могут использовать в строительстве, в автомобильном и другом транспорте, в научных целях.

В бытовых условиях прибор также часто используется обычными людьми. Амперметр полезно иметь с собой в автомобиле, на случай выявления неисправностей электрооборудования в пути.

Аналоговые приборы до сих пор также применяются в различных областях жизни. Их преимуществом является то, что для работы не требуется подключение питания, так как они пользуются электричеством от измеряемой цепи. Также их удобство состоит в отображении данных. Многим людям привычнее смотреть за стрелкой. Некоторые устройства оснащены регулировочным винтом, который позволяет точно настроить стрелку на нулевое значение. Инертность работы прибора отрицательно влияет на его применяемость, так как для стрелки необходимо время для нахождения устойчивой позиции.

Как выбрать

Для более точных измерений следует выбирать прибор сопротивлением до 0,5 Ом. Лучше, если зажимы контактов будут покрыты специальным антикоррозийным слоем.

Корпус должен быть качественного изготовления, без повреждений, желательно герметичного исполнения, для предотвращения проникновения влаги. Это продлит его срок службы и повысит точность показаний.

Наиболее удобный вид амперметра – это цифровой. Хотя в настоящее время более популярными являются мультиметры, в состав которых также входит функция измерения тока.

Запрещается подключение амперметра в сеть напрямую без нагрузки, во избежание выхода его из строя. При измерениях нельзя прикасаться к неизолированным токоведущим элементам прибора, так как возможен удар электрическим током. При работе с амперметром следует соблюдать осторожность и внимательность.

Как подключить амперметр переменного тока?

Смотрите также обзоры и статьи:

Чтобы узнать, как подключать амперметр переменного тока к сети или к лабораторному блоку питания, необходимо для начала понять, что представляет собой данный прибор, как выглядит и какие функции исполняет.

Что такое амперметр?

Это универсальный прибор, как аналоговой, так и цифровой индикации, которым определяется значение силы АС/DC. Чаще всего (в простых моделях) – постоянного значения до 10 ампер. Однако есть и те модели, которые отлично справляются с измерением постоянного тока.

На аналоговых результат выдается в виде колебаний стрелкой на линейно-радиальной шкале. Измерения происходят плавно. А вот цифровой, который больше похож на небольшой электронный термометр с жидкокристаллическим дисплеем и контактным щупом, измеряет силу AC/DC рывкообразно, поэтому необходимо следить за устройством и вовремя запомнить и «словить» наивысший показатель, который и будет соответствовать искомому значению.

Принцип действия амперметров

Чтобы подключать амперметр постоянного тока, нужно знать несколько особенностей об этих измерительных приборах.

Как минимум то, что эффективное значение силы переменного тока измеряют электромагнитными амперметры, принцип действия которых такой же, как и магнитоэлектрических, а разница лишь в том, что рамка и магнит в них поменяны местами и вторые более точные и предназначены для измерения только постоянных токов (одного направления).

Теория и практика дают одинаковый результат, эффективное значение силы синусоидального тока в SQRT в два раза меньше максимального значения.

Поэтому очевидно, что выпрямленный синусоидальный переменный является постоянным пульсирующим током с таким же эффективным значением, как и переменное, которое можно измерить магнитоэлектрическим амперметром с достаточно высокой точностью.

Опираясь на вышесказанное, можно сделать вывод, что ток, который выходит из штатного РР кабовского двигателя успешно можно измерять учебным лабораторным амперметром со шкалой 2А и точностью близкой к 0,08А.

Амперметр покажет эффективное значение, ведь важно знать количество электричества, которое пройдет через аккумулятор.

Вольтметр в моменты остановок информируют о степени зарядки. AC/DC от РР постоянный пульсирующий. В таких случаях магнитоэлектрические приборы вследствие инерционности механики показывают не пиковые значения, а промежуточные — равные по воздействию и значению соответствующем постоянному току.

Измерительные приборы не относятся к потребителям тока. Активное сопротивление магнитоэлектрического прибора если и выполняет какую-то роль, то только «вредную» — от нагрева рамка и ось прибора расширяются, что снижает точность измерений.

Чтобы проверить устройство, можно попробовать к нему подключать мощный светодиод и наблюдать, как изменяется значение силы АС/DC в переменной лямбде. Если самостоятельно данный процесс не выходить реализовать – рекомендуем обратиться к специалистам, ведь неосторожное обращение с электричеством заканчивается плачевно!

ПОДХОДЯЩИЕ ТОВАРЫ

Поделиться в соцсетях

Принцип работы амперметра

Что такое амперметр и как им проводить измерения?

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.

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.

Амперметр — Рабочие листы электрических цепей постоянного тока

Амперметр

Электрические цепи постоянного тока

Вопрос 1

Что произойдет с этим движением счетчика, если он подключен непосредственно к 6-вольтовой батарее «// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00718×01.png»>

Показать ответ

Произошли две вещи: во-первых, движение, скорее всего, будет повреждено из-за чрезмерного тока. Во-вторых, игла двигалась бы влево, а не вправо (как это обычно должно быть), потому что полярность назад.

Заметки:

Когда электромеханическое движение счетчика подавляется, заставляя иглу «захлопнуться» полностью до одного крайнего конца движения, ее обычно называют «привязкой» счетчика. Я видел движения метров, которые были «привязаны» настолько плохо, что иглы согнуты от удара!

Основываясь на знаниях ваших студентов о дизайне движения счетчиков, попросите их рассказать вам, что, по их мнению, может быть повреждено при сильном инциденте с избыточной властью, таком как это. Скажите им, чтобы они были конкретными в своих ответах.

вопрос 2

Мы знаем, что подключение чувствительного движения счетчика непосредственно последовательно с сильноточным контуром — это Bad Thing. Таким образом, я хочу, чтобы вы определили, какие другие компоненты должны быть подключены к движению счетчика, чтобы ограничить ток через его катушку, так что соединение схемы последовательно с контуром 1-ампер приводит к тому, что игла измерителя движется точно к полномасштабная позиция.

На диаграмме покажите как дополнительный компонент (ы), так и способ, с помощью которого счетчик будет подключен к цепи аккумулятора / резистора для измерения тока.

Показать ответ

Последующий вопрос: учитывая диапазон от 0 до 1 ампер амперметра, создаваемый резистором «шунта» 0, 4004 Ом, сколько тока будет регистрировать счетчик при подключении последовательно с батареей на 6 вольт и 6-омным резистором «замечены скрытые», > Примечание:

Начальные ученики иногда чувствуют себя «потерянными» при попытке ответить на такой вопрос. Они могут знать, как применять Закон Ома к цепи, но они не знают, как разработать схему, которая использует Закон Ома для определенной цели. Если это так, вы можете направить свое понимание с помощью ряда вопросов, таких как:

Почему движок «привязывает» счетчик, если он напрямую подключен к батарее?
Какой тип электрического компонента можно использовать для направления тока «в сторону» от движения без ограничения измеряемого тока?
Как мы можем подключить этот компонент к счетчику (последовательно или параллельно)? (Нарисуйте обе конфигурации и дайте студенту определить для себя, какая схема соединения выполняет цель ограничения тока на счетчик.)

Последующий вопрос довольно интересен и заставляет учащихся тщательно оценивать производительность амперметра, который они «создали». У корня проблема аналогична проблеме вольтметра, за исключением того, что мы имеем дело с амперметрами здесь, а не вольтметрами.

Вопрос 3

Определите диапазон измерения этого амперметра:

Показать ответ

Диапазон = 500 мА

Заметки:

Определение диапазонов для этого амперметра — это просто упражнение в Законе Ома. Очень важно, чтобы ваши ученики признавали значение шунтирующего резистора как миллимину, а не Mega ohms! Да, есть разница между строчной буквой «m» и заглавной буквой «M»!

Вопрос 4

Что произойдет с функцией этой схемы амперметра, если провод, обозначенный на иллюстрации, должен был выйти из строя? // www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00732×01.png «>

Показать ответ

Если провод должен был выйти из строя, амперметр не реагировал бы вообще на любое количество входного тока.

Заметки:

Некоторые студенты могут подумать, что амперметр не сможет вообще реагировать на открытый резистор, потому что они связывают «открытые» неисправности с отсутствием тока и отсутствие тока с нулевым откликом от движения счетчика. Однако тщательное исследование схемы показывает, что произойдет полная противоположность.

Вопрос 5

Что произойдет с функцией этой схемы амперметра, если ее резистор должен был выйти из строя?

Показать ответ

Если резистор должен был выйти из строя, амперметр стал бы намного более чувствительным.

Заметки:

Вопрос 6

Здесь показана схема амперметра со специальным типом селекторного переключателя, называемая селектором « make-before-break» :

Этот специальный тип селекторного переключателя имеет важное значение для схемы амперметра, такой как показанная выше. Если бы мы построили такой аналогичный амперметр, используя обычный селекторный переключатель ( break-before-make ), измеритель был бы подвержен повреждению при нормальном использовании:

Объясните, почему первый дизайн схемы превосходит второй, и какая форма использования может повредить второй дизайн (но не первый).

Показать ответ

Тип использования, который может повредить второй счетчик, но не первый, изменяет диапазоны при измерении тока.

Заметки:

Другим решением проблемы с разломом перед тем, как это сделать, является использование кольцевой шунтирующей схемы, а не независимый резистор диапазона для каждого диапазона измерения тока.

Вопрос 7

В идеале, если амперметр имеет очень низкое входное сопротивление или очень высокое входное сопротивление (входное сопротивление представляет собой величину электрического сопротивления, присущего счетчику, измеряемое между его измерительными проводами) «# 7»> Показать ответ Скрыть ответ

В идеальном случае амперметр должен иметь наименьшее количество входного сопротивления. Это важно при использовании его для измерения тока в цепях с небольшим сопротивлением.

Заметки:

Ответ на этот вопрос связан с очень важным принципом загрузки счетчика . Техники, особенно, должны быть очень осведомлены о загрузке счетчика и о том, как могут возникнуть ошибочные измерения. Ответ также связан с тем, как амперметры связаны с тестируемыми цепями: всегда в серии!

Вопрос 8

Для любого заданного диапазона измерения тока какие параметры (параметры) электромеханического амперметра влияют на его входное сопротивление? Другими словами, чтобы подойти к «идеальному» входному сопротивлению амперметра, для любого заданного диапазона, какие компоненты являются оптимальными?

Показать ответ

Для достижения минимально допустимого входного сопротивления, без изменения диапазона амперметра, вам необходимо движение счетчика с минимальным номинальным током и минимальным сопротивлением катушки.

Задача вопроса: возможно ли улучшить производительность движения счетчика в соответствии с рекомендациями, приведенными здесь, путем добавления к нему резисторов? Если да, то как?

Заметки:

Если ваши ученики уже изучили вольтметр, вы можете попросить их сравнить (один) дизайн-фактор, влияющий на чувствительность («Ом на вольт») в электромеханическом вольтметре с двумя факторами, перечисленными в ответе на этот вопрос. Почему сопротивление катушки счетчика не является фактором чувствительности вольтметра, но оно чувствительно к амперметру? Бросьте вызов своим ученикам с этим вопросом, предложив им некоторые примеры цепей вольтметра и схемы амперметров с различными сопротивлениями катушек. Позвольте им понять, как настроить проблемы, а не создавать проблемы для них!

Некоторые ученики могут предположить, что эффективное сопротивление катушки движения метра может быть уменьшено с добавлением шунтирующего сопротивления внутри движения. Если кто-то предложит это решение, выполните вычисления примерной схемы амперметра на доске с классом и посмотрите, что это за эффект!

Вопрос 9

Шунтирующие резисторы часто используются в качестве устройств измерения тока, поскольку они предназначены для снижения очень точного количества напряжения, когда через него проходят большие электрические токи. Измеряя величину падения напряжения шунтирующим резистором, вы сможете определить количество проходящего через него тока:

Предположим, что сопротивление шунта имеет следующий рейтинг: 150 А, 50 мВ . Каково сопротивление этого шунта, в омах «# 9»> Показать ответ Скрыть ответ

Метрическая нотация: 333, 3 мкОм

Научная нотация: 3.333 × 10 ^-4 Ω

Простая десятичная нотация: 0, 0003333 Ω

Заметки:

Спросите своих учеников, как они думают, что резистор может быть изготовлен с таким низким сопротивлением (небольшая часть ома!). Как они думают, что шунтирующий резистор будет выглядеть в реальной жизни? Если у вас есть шунтирующий резистор, доступный в вашем классе, покажите его своим ученикам после того, как они выскажут свое мнение о его конструкции.

Вопрос 10

Шунтирующие резисторы, используемые для измерения точного тока, всегда имеют четыре контакта для электрических соединений, хотя обычные резисторы имеют только два:

Объясните, что было бы неправильно при подключении вольтметра непосредственно к тем же двум клеммам, проводящим большой ток через шунтирующий резистор, например:

Показать ответ

Соединение двухпроводного шунтирующего резистора не будет таким точным, как четырехпроводный шунтирующий резистор, из-за паразитного сопротивления в болтовом соединении между проводами и корпусом шунтирующего резистора.

Задайте вопрос: нарисуйте схематическую диаграмму, показывающую все отклонения сопротивления в двухпроводной схеме шунтирующего соединения, чтобы прояснить концепцию.

Заметки:

Хотя несколько фракций «блуждающего» сопротивления могут показаться не такими, они значительны, если сравнивать с уже (очень) низким сопротивлением корпуса шунтирующего резистора.

Одной из концептуальных трудностей, с которыми я столкнулся со студентами во многих случаях, является путаница в отношении того, сколько сопротивления, напряжения, тока и т. Д. Составляет «значительную» сумму. Например, у меня были ученики, которые сказали мне, что разница между 296, 342, 5 Ом и 296 370, 9 Ом является «действительно большой», когда на самом деле она составляет менее десятитысячных процентов от значений базового сопротивления. Студенты просто вычитают два сопротивления и получают 28, 4 Ом, тогда считают, что «28, 4» является значительным количеством, потому что оно сопоставимо с некоторыми другими значениями, с которыми они привыкли иметь дело (100 Ом, 500 Ом, 1000 Ом и т. Д. ).

И наоборот, учащиеся могут не заметить значимости нескольких сотых долей осколочного сопротивления в цепи шунтирующего резистора, когда все сопротивление шунтирующего резистора составляет всего несколько сотых ома. Самое главное в проблемах точности — это процент или ошибка, а не абсолютная величина самой ошибки. Это еще одно практическое применение оценки навыков, которую вы должны укрепить при каждой возможности.

Вопрос 11

Шунтирующие резисторы, имеющие очень низкое сопротивление, обычно изготавливаются из относительно больших масс металла. Их точное сопротивление калибруется с помощью процесса, известного как обрезка, где техник берет металлический файл и «обрезает» металл от шунтирующего проводника, пока сопротивление не достигнет его правильного значения. Это, конечно, работает только в том случае, если шунтирующий резистор намеренно изготовлен с слишком низким сопротивлением. Как и шутка старого плотника, «я дважды резал совет, и он все еще слишком короткий!»

Поскольку шунтовые резисторы обладают такими невероятно низкими значениями сопротивления, как мы измеряем сопротивление шунта с высокой точностью во время процесса «обрезки» «# 11»> Показывать ответ Скрыть ответ

Постройте амперметр и нарежьте шунтирующий резистор на месте, с калиброванным количеством тока через него.

Заметки:

Ответ на этот вопрос обманчиво прост, но чрезвычайно практичен. Конечно, было бы неплохо иметь в нашей лаборатории самое лучшее испытательное и калибровочное оборудование в любое время, но мы должны быть реалистичными. Для ваших учеников чрезвычайно важно, чтобы они обсуждали такие проблемы с практической точки зрения. Это ваша задача и ваша привилегия как своего инструктора привнести свой собственный опыт в такие дискуссии и бросить вызов студентам с реалистическими препятствиями их (часто) идеалистическим ожиданиям.

Вопрос 12

Важным шагом в построении любого аналогового вольтметра или амперметра является точное определение сопротивления катушки движения счетчика. В электрической метрологии часто бывает проще получить предельно точные («стандартные») значения сопротивления, чем для получения одинаково точных измерений напряжения или тока. Один метод, который может быть использован для определения сопротивления катушки движения счетчика без необходимости точного измерения напряжения или тока, заключается в следующем.

Во-первых, подключите десятичное поле типа переменного сопротивления последовательно с регулируемым источником питания постоянного тока, а затем к измеренному счетчику. Отрегулируйте сопротивление коробки десятилетия так, чтобы движение измерителя перемещалось в точную точку на его шкале, предпочтительно на полномасштабную (100%) отметку. Запишите настройку сопротивления коробки десятилетия как R ₁ :

Затем подключите известное сопротивление параллельно клеммам счетчика движения. Это сопротивление будет известно как R _s, сопротивление шунта . Когда вы это сделаете, отклонение движения счетчика уменьшится. Заново отрегулируйте сопротивление коробки десятилетия, пока отклонение движения счетчика не вернется к прежнему месту. Запишите настройку сопротивления коробки десятичного значения как R ₂ :

Сопротивление катушки счетчика (катушка R) может быть рассчитана по следующей формуле:

R _coil =

R _s

R ₂

(R ₁ -R ₂ )

Ваша задача — показать, откуда взялась эта формула, вывести ее из Закона Ома и любых других уравнений, которые вы можете знать для анализа схемы.

Подсказка: в обоих случаях (десятичная коробка установлена на R ₁ и установлена на R ₂ ), напряжение на сопротивлении катушки измерительного механизма одинаково, ток через движение счетчика одинаков, а напряжение питания одинаковое.

Показать ответ

Одно место для начала — это уравнение делителя напряжения, V _R = V _T ((R / (R _T ))), применяемое к каждому сценарию схемы:

V _метр =

R _{катушка}

R ₁ + R _{катушка}

V _метр =

R _{катушка} || R _s

R ₂ + (R- _{катушка} || R _s )

Поскольку мы знаем, что напряжение счетчика одинаково в двух сценариях, мы можем установить эти уравнения равными друг другу:

R _{катушка}

R ₁ + R _{катушка}

знак равно

R _{катушка} || R _s

R ₂ + (R- _{катушка} || R _s )

Примечание: двойные бары в приведенном выше уравнении представляют собой параллельный эквивалент R- _{катушки} и R _s, для которых вы будете иметь замену соответствующего математического выражения.

Заметки:

Эта проблема — не что иное, как упражнение в алгебре, хотя она также служит для демонстрации того, как точность электрических измерений может быть достигнута с использованием стандартных резисторов, а не точных вольтметров или амперметров.

Вопрос 13

Не просто сидеть там! Постройте что-нибудь !!

Обучение математическому анализу схем требует большого изучения и практики. Как правило, студенты практикуют, работая над множеством пробных проблем и проверяя их ответы на ответы, полученные от учебника или инструктора. Хотя это хорошо, есть намного лучший способ.

Вы узнаете гораздо больше, фактически создавая и анализируя реальные схемы, позволяя вашему тестовому оборудованию предоставлять «ответы» вместо книги или другого человека. Для успешных упражнений для построения схем выполните следующие действия:

Тщательно измерьте и запишите все значения компонентов до построения схемы.
Нарисуйте схему схемы, подлежащей анализу.
Осторожно постройте эту схему на макете или другом удобном носителе.
Проверьте правильность конструкции схемы, следуя каждому проводу каждой точке подключения и проверив эти элементы по одному на диаграмме.
Математически проанализировать схему, решить для всех значений напряжения, тока и т. Д.
Тщательно измерьте эти количества, чтобы проверить точность анализа.
Если есть существенные ошибки (более нескольких процентов), тщательно проверьте конструкцию вашей схемы на диаграмме, затем тщательно пересчитайте значения и заново измерьте.

Избегайте очень высоких и очень низких значений резисторов, чтобы избежать ошибок измерения, вызванных «загрузкой» счетчика. Я рекомендую резисторы между 1 кОм и 100 кОм, если, конечно, цель схемы не иллюстрирует эффекты загрузки счетчика!

Один из способов экономии времени и снижения вероятности ошибки — начать с очень простой схемы и постепенно добавлять компоненты, чтобы повысить ее сложность после каждого анализа, а не создавать целую новую схему для каждой проблемы с практикой. Другой способ экономии времени — повторное использование тех же компонентов в различных конфигурациях схем. Таким образом, вам не придется измерять значение какого-либо компонента более одного раза.

Показать ответ

Пусть сами электроны дают вам ответы на свои «практические проблемы»!

Заметки:

По моему опыту, студенты требуют много практики, чтобы провести анализ схем, чтобы стать опытным. С этой целью инструкторы обычно предоставляют своим ученикам множество практических проблем для работы и дают ответы студентам, чтобы проверить их работу. Несмотря на то, что этот подход позволяет студентам хорошо разбираться в теории схем, он не может полностью обучить их.

Студентам нужна не только математическая практика. Они также нуждаются в реальных практических схемах построения практики и использовании испытательного оборудования. Поэтому я предлагаю следующий альтернативный подход: ученики должны создавать свои «практические проблемы» с реальными компонентами и пытаться математически предсказать различные значения напряжения и тока. Таким образом, математическая теория «оживает», и ученики получают практическое знание, которое они не получат, просто путем решения уравнений.

Еще одна причина следовать этому методу практики — научить студентов научным методам : процесс проверки гипотезы (в данном случае математических предсказаний) путем проведения реального эксперимента. Студенты также будут разрабатывать реальные навыки устранения неполадок, поскольку они иногда вызывают ошибки построения схемы.

Проведите несколько минут с вашим классом, чтобы просмотреть некоторые «правила» для построения схем до их начала. Обсудите эти проблемы со своими учениками в том же сократическом ключе, что обычно обсуждаете вопросы рабочего листа, а не просто рассказываете им, что им нужно и чего не следует делать. Я никогда не перестаю удивляться тому, как плохо учащиеся понимают инструкции, когда они представлены в типичном формате лекции (инструктор-монолог)!

Обратите внимание на тех инструкторов, которые могут жаловаться на «потраченное впустую» время, требуя, чтобы учащиеся строили реальные схемы вместо того, чтобы просто математически анализировать теоретические схемы:

Какова цель студентов, принимающих ваш курс «мета-теги hidden-print»>

Связанные инструменты:

Калькулятор индуктивности с микрополосковой антенной и калькулятор покрытия

← Предыдущая работа
Индекс рабочих листов
Следующая рабочая таблица →

электросчетчиков

Вольтметры

Вольтметры — это инструменты, используемые для измерения разности потенциалов между двумя точками в цепи. Вольтметр подключается параллельно измеряемому элементу, что означает создание пути переменного тока вокруг измеряемого элемента и через вольтметр. Вы правильно подключили вольтметр, если вы можете удалить вольтметр из цепи, не разрывая цепь. На схеме справа вольтметр подключен для правильного измерения разности потенциалов на лампе.Вольтметры имеют очень высокое сопротивление, чтобы минимизировать ток, протекающий через вольтметр, и влияние вольтметра на цепь.

Амперметры

Амперметры — это инструменты, используемые для измерения тока в цепи. Амперметр включен последовательно со схемой, так что измеряемый ток протекает непосредственно через амперметр. Чтобы правильно вставить амперметр, цепь должна быть разомкнута. Амперметры имеют очень низкое сопротивление, чтобы свести к минимуму падение потенциала через амперметр и воздействие амперметра на цепь, поэтому включение амперметра в цепь параллельно может привести к очень высоким токам и может повредить амперметр. На схеме справа амперметр подключен правильно для измерения тока, протекающего по цепи.

Вопрос: На электрической схеме справа возможно
расположение амперметра и вольтметра
обозначены кружками 1, 2, 3 и 4. Где должен быть расположен амперметр, чтобы
правильно измерить полный ток и где
должен ли вольтметр быть правильно расположен
измерить общее напряжение?
Ответ: Для измерения полного тока амперметр должен быть помещен в положение 1, так как весь ток в цепи должен проходить через этот провод, а амперметры всегда подключаются последовательно.
Для измерения общего напряжения в цепи вольтметр может быть размещен либо в позиции 3, либо в позиции 4. Вольтметры всегда размещаются параллельно с анализируемым элементом цепи, а позиции 3 и 4 эквивалентны, потому что они соединены проводами ( и потенциал всегда одинаков в любом месте идеального провода).
Вопрос: На какой схеме ниже правильно показано соединение амперметра A и вольтметра V для измерения сквозного тока и разности потенциалов на резисторе R?
Ответ: (4) показывает амперметр, включенный последовательно, и вольтметр, включенный параллельно резистору.
Вопрос: По сравнению с сопротивлением измеряемой цепи внутреннее сопротивление вольтметра спроектировано так, чтобы оно было очень высоким, так что счетчик не будет потреблять ток
из цепи
мало тока из цепи
большая часть тока от цепи
весь ток из схемы
Ответ: (2) вольтметр должен потреблять как можно меньше тока из схемы, чтобы минимизировать его влияние на схему, но для работы требуется небольшое количество тока.

Как работают счетчики с подвижной катушкой

Как работают счетчики с подвижной катушкой — Объясните, что материал

Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 7 декабря 2020 г.

Необходимо выследить проблему, скрывающуюся в
электрическая цепь?
Вам понадобится какой-нибудь измеритель, может быть, даже осциллограф. Большинство людей используют цифровые измерители
в наши дни, когда показания тока, напряжения и сопротивления отображаются на ЖК-дисплее
(их иногда называют твердотельными или электронными счетчиками).Но многие из нас
по-прежнему предпочитаю старый вид измерителя со стрелкой, которая движется назад
и вперед на циферблате. Счетчики с подвижной катушкой, как их называют, все еще
широко используется во всевозможном оборудовании, начиная с самолета
приборы из кабины к измерителям уровня звука (VU) в студиях звукозаписи. Давайте
посмотрим, как они работают!

Фото: Типичный сильноточный амперметр на автомобильном зарядном устройстве. Это может указывать приблизительную величину тока до 6 ампер (А), хотя шкала не помечена достаточно точно для точных измерений.

Электричество создает магнетизм

Счетчики с подвижной спиралью работают аналогично электродвигателям.
Если вы знаете, как работает один из них, разобраться в счетчике несложно. В любом случае, давайте начнем с
начало. Если вы проведете электрический ток по металлическому проводу, вы создадите
магнитное поле вокруг провода одновременно. Ты не можешь
видите, но тем не менее он там — и вы можете заставить его сделать очень
интересные вещи. Поднесите к проводу компас, включите ток,
и вы увидите, как стрелка поворачивается, когда вы это делаете.Отключите ток
и игла снова вернется в исходное положение. Грубо говоря, это наука, работающая над измерителем с подвижной катушкой:
электрический ток, проходящий по проводу, создает магнитное поле, которое
заставляет иглу толкаться в сторону. Но как именно это происходит?

Анимация: протяните кусок провода над компасом и подключите его к батарее. Когда вы переключаетесь
на токе вокруг провода создается магнитное поле, заставляющее стрелку компаса двигаться. Обратный ток
стрелка компаса движется в противоположном направлении.Используйте более сильный ток, и стрелка компаса переместится дальше.
Этот эксперимент показывает, что электрические токи генерируют магнитные поля, и он был впервые проведен датским физиком.
Ганс Эрстед в 1820 году. Это фундаментальная наука, лежащая в основе счетчиков с подвижной катушкой.

Внутри счетчика плотный моток медной проволоки, обмотанный
вокруг железного сердечника, устанавливается между полюсами постоянного
магнит. Катушка имеет соединения на обоих концах, так что вы можете
через него проходит электрический ток, и к нему прикреплен длинный указатель
который проходит через шкалу счетчика.Когда вы подключаете счетчик к
цепь и включите ток, ток создает магнитное
поле в катушке. Поле отталкивает магнитное поле, создаваемое
постоянный магнит, заставляющий катушку вращаться и поворачивающий указатель вверх
циферблат. Чем больше тока проходит через катушку, тем больше
магнитное поле, которое он создает, чем больше отталкивание, тем больше
катушка поворачивается, и чем дальше вверх по шкале, тем выше идет стрелка. Итак
указатель показывает, сколько тока проходит через катушку.При соответствующей калибровке вы можете использовать шкалу для прямого измерения силы тока.

Подобные измерители были разработаны в 1882 году французским физиком-врачом Жак-Арсеном д’Арсонваль .
Несколькими годами позже американский электрохимик Эдвард Уэстон усовершенствовал и коммерциализировал конструкцию.
(вы можете увидеть пример одного из его измерителей ниже на этой странице).

Работа: Жак-Арсен д’Арсонваль был пионером практического
измеритель с подвижной катушкой, в котором использовалась стрелка (зеленая), установленная на катушке (красная) между магнитными полюсами (желтая),
и пружины (синие), чтобы вернуть его к нулю, когда ток перестанет течь.Иллюстрация из исторической иллюстрации в книге «Динамометры и измерение мощности» Джона Джозефа Флэзера, Джона Вайли, 1900 год.
(Я добавил цвета для наглядности).

Как работают счетчики с подвижной спиралью

С отсоединенными датчиками счетчик похож на цепь, разорванную разомкнутым переключателем: ток не может течь в счетчик или катушку внутри него.
При отсутствии тока катушка не создает магнитного поля, и стрелка остается на нуле.
Подключите щупы измерителя к чему-то, что вы тестируете (например, к печатной плате), и ток немедленно начнет течь через измеритель и катушку внутри него.
Движущийся ток создает временное магнитное поле вокруг катушки, которое отталкивает магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом. Сила магнитного поля напрямую связана с величиной тока, протекающего через катушку.
Чем больше ток, тем больше магнитное поле, создаваемое катушкой, и тем выше циферблат перемещается стрелкой.

Вкратце стоит отметить, что указатель действует как рычаг, увеличивая движение на
катушка и вызывает больший прогиб на циферблате.Другими словами, если катушка перемещается лишь на незначительную величину, указатель переместится вверх по шкале на гораздо большую величину, которую легче измерить. Это помогает нам проводить более точные измерения.

Рекламные ссылки

Счетчики различных типов

Вы можете использовать измерители с подвижной катушкой для измерения напряжения, тока или сопротивления, но
в каждом случае вы должны соединять их по-разному.

Вольтметры

Для измерения напряжения вы подключаете счетчик параллельно через
две точки контура, которые вы хотите измерить.Измерители напряжения называются, что неудивительно,
вольтметры.

Амперметры

Чтобы измерить ток, вы устанавливаете свой измеритель последовательно (вставляйте его прямо в тракт
схема). Измерители тока обычно называются амперметрами.
(поскольку они измеряются в амперах)
или гальванометры (по Луиджи Гальвани,
итальянец, который открыл электрический ток, заставляя лягушачьи лапы подергиваться). Если измеряются большие токи,
амперметрам обычно требуется дополнительное сопротивление, называемое шунтом.
установлены параллельно их клеммам.Большинство текущих потоков
через шунт, оставляя лишь небольшую часть, протекающую через шунт.
саму катушку счетчика (таким образом защищая механизм). Некоторые амперметры имеют
циферблаты на их коробке, чтобы вы могли измерить широкий спектр различных
токи. Поворот диска эффективно переключает другой размер
сопротивление в измерительную цепь, с меньшими шунтами
(с меньшим сопротивлением) используются для измерения больших токов.

Фото: Измерители с подвижной катушкой, которые могут измерять как вольты, так и амперы, не сильно изменились.Это вольт-амперметр с прямым считыванием, разработанный Эдвардом Уэстоном из Ньюарка, штат Нью-Джерси, и датируемый концом 19 века. Слева: вы можете видеть отдельные латунные разъемы для измерения вольт и ампер внизу и две шкалы вверху: верхняя шкала измеряет 0–150 вольт, а нижняя — 0–1,5 ампер. Справа: крупный план движущейся магнитной катушки. Фото любезно предоставлено
Цифровые коллекции Национального института стандартов и технологий, Гейтерсбург, Мэриленд 20899.

Как работает шунт?

Изображение: амперметр (A) — чувствительный прибор, который измеряет только относительно небольшие токи.Если вы хотите измерить большие токи, вам необходимо отвести большую их часть на «шунтирующий» резистор (Ω). Поскольку измеритель и шунт включены параллельно, у них одинаковое напряжение. Мы можем использовать это, чтобы рассчитать размер шунтирующего резистора, который нам нужен для измерения тока любой величины.

Максимальный ток, который вы можете пропустить через счетчик с подвижной катушкой; если вы хотите измерить токи
чем это больше, вам нужно использовать шунт — резистор, который «шунтирует» большую часть тока по параллельной цепи.С помощью закона Ома легко вычислить, какой большой шунт вам нужен (V = I × R).

Предположим, у вас есть амперметр (показан здесь в виде круга с буквой A), который имеет внутреннее сопротивление 10 Ом (Ом), а его стрелка показывает максимальное значение (так называемое «отклонение полной шкалы» или FSD), когда через него протекает ток 10 миллиампер (мА) или 10/1000 А. Когда стрелка отклоняется на всю шкалу, закон Ома говорит нам, что напряжение на измерителе должно быть V = (10/1000) × 10 = 0,1 В (показано серой пунктирной линией).

Шунтирующий резистор (показан синим цветом и отмечен знаком Ω) и измеритель включены параллельно, поэтому напряжение на шунте должно быть таким же, как напряжение на измерителе (0,1 вольт).

Теперь предположим, что вы хотите измерить токи величиной до 2 ампер (чтобы измеритель показывал отклонение на полную шкалу при 2 А). В этом случае через счетчик по-прежнему будет протекать 10 миллиампер (больше он не может), и подавляющее большинство тока (1990 миллиампер или 1,99 ампера) необходимо будет отвести через шунт.

Воспользовавшись законом Ома во второй раз, мы можем вычислить, что сопротивление шунта должно быть R = V / I = 0,1 / 1,99 = 0,05 Ом.

Обратите внимание, что сопротивление шунта намного ниже, чем сопротивление измерителя , поэтому большая часть тока отводится через него. Чем ниже сопротивление шунта по сравнению с сопротивлением счетчика, тем больше тока будет проходить через него. Поэтому, если вы хотите измерить еще большие токи, вам нужно использовать даже меньших шунтирующих сопротивлений , чтобы отвести больший ток от чувствительного измерителя с подвижной катушкой.

Шунтирующие резисторы обычно имеют сопротивление менее 1 Ом, что намного меньше
чем обычные резисторы (которые измеряют от нескольких Ом до миллионов Ом или МОм). Вы часто слышите шунтирующие резисторы, называемые резисторами в миллиомах, и измеряемые таким же образом. Так, например, шунтирующий резистор 0,05 Ом может быть обозначен как 50 мОм (50 мОм).

Фото: Гальванометры имеют много общего с компасами, в которых также используется магнитная стрелка, движущаяся в магнитном поле.В этой ранней конструкции гальванометра 1880-х годов, запатентованной Исааком Чисхолмом в 1888 году, сходство очевидно: вместо современной стрелки и шкалы у нас есть стрелка компаса, которая вращается, когда вы подаете ток на два провода на фронт. Под иглой, в большой синей круглой коробке, находится электромагнит, к которому подключены провода. Вы можете узнать больше об этом измерителе в патенте США 390,067: Гальванометр. Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Омметры

Сопротивление цепи можно измерить тремя способами.Вы можете использовать амперметр и
вольтметр для измерения силы тока и напряжения, а затем использовать закон Ома. Или вы можете измерить
сопротивление за одну операцию с использованием немного другой конструкции
измерителя с подвижной катушкой, называемого омметром, который эффективно
амперметр с собственной встроенной батареей.
Батарея обеспечивает напряжение известного размера. Когда вы помещаете измерительные щупы через сопротивление
вы хотите измерить, замыкаете цепь, и течет ток. В
метр измеряет величину этого тока, но
показывает это как сопротивление (циферблат откалиброван в омах на основе
фиксированное напряжение батареи внутри счетчика).Вы можете сделать больше
точные измерения сопротивления с помощью немного более сложного
Тип схемы называется мостом Уитстона.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Измерители с подвижной катушкой: больше о теории измерительных цепей и различиях между амперметрами, вольтметрами и омметрами с отличного сайта Hyperphysics.
Измерения сопротивления: четкое объяснение различных способов измерения сопротивления, включая мост Уитстона.

Книги для старших читателей

Электрические схемы Джеймса Уильяма Нильссона и Сьюзан А. Ридель. Pearson, 2015. Давно установленное подробное руководство по схемам, в основном предназначенное для студентов, изучающих электротехнику и информатику.
Введение в электрические схемы Ричарда Дорфа и Джеймса А. Свобода. Wiley, 2013. Еще один классический учебник по электротехнике, рассчитанный на аналогичную аудиторию.

Книги для младших читателей

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис.(2009/2018) Счетчики с подвижной спиралью. Получено с https://www.explainthatstuff.com/movingcoilmeters.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

21.4 Вольтметры и амперметры постоянного тока — BCIT Physics 0312 Учебник

Сводка

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

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

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

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

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

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

Аналоговые счетчики имеют стрелку, которая поворачивается, чтобы указывать на числа на шкале, в отличие от цифровых счетчиков , которые имеют числовые показания, подобные портативному калькулятору. Сердцем большинства аналоговых счетчиков является устройство, называемое гальванометром , обозначенное буквой G. Прохождение тока через гальванометр, [латекс] \ boldsymbol {I _ {\ textbf {G}}} [/ latex], производит пропорциональное отклонение стрелки .(Это отклонение происходит из-за силы магнитного поля на провод с током.)

Двумя важнейшими характеристиками данного гальванометра являются его сопротивление и чувствительность по току. Чувствительность по току — это ток, который дает полного отклонения стрелки гальванометра. — максимальный ток, который может измерить прибор. Например, гальванометр с текущей чувствительностью [латекс] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] имеет максимальное отклонение стрелки, когда [латекс] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] проходит через него, считывает половину шкалы, когда [latex] \ boldsymbol {25 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] проходит через него, и так далее.

Если такой гальванометр имеет сопротивление [латекс] \ boldsymbol {25 — \; \ Omega} [/ latex], то напряжение только [латекс] \ boldsymbol {V = IR = (50 \; \ mu \ textbf { A}) (25 \; \ Omega) = 1,25 \; \ textbf {mV}} [/ latex] производит показание полной шкалы. Подключив резисторы к этому гальванометру различными способами, вы можете использовать его как вольтметр или амперметр, который может измерять широкий диапазон напряжений или токов.

Гальванометр как вольтметр

На рисунке 4 показано, как гальванометр можно использовать в качестве вольтметра, подключив его последовательно с большим сопротивлением, [латекс] \ boldsymbol {R} [/ латекс].Значение сопротивления [латекс] \ boldsymbol {R} [/ латекс] определяется максимальным измеряемым напряжением. Предположим, вам нужно 10 В для полного отклонения вольтметра, содержащего [латексный] \ boldsymbol {25 — \; \ Omega} [/ latex] гальванометр с [латексным] \ boldsymbol {50 — \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] чувствительность. Затем 10 В, приложенное к измерителю, должно производить ток [латекс] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex]. Общее сопротивление должно быть

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

[латекс] \ boldsymbol {R = R _ {\ textbf {tot}} — r = 200 \; \ textbf {k} \ Omega — 25 \; \ Omega \ приблизительно 200 \; \ textbf {k} \ Omega} [ / латекс]

([латекс] \ boldsymbol {R} [/ latex] настолько велик, что сопротивлением гальванометра [латекс] \ boldsymbol {r} [/ latex] можно пренебречь.) Обратите внимание, что 5 В, приложенное к этому вольтметру, вызывает отклонение в половину шкалы, создавая ток [латекс] \ boldsymbol {25 — \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] через измеритель, и поэтому показания вольтметра пропорционально напряжению по желанию.

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

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

Гальванометр как амперметр

Тот же гальванометр можно превратить в амперметр, поместив его параллельно небольшому сопротивлению [латекс] \ boldsymbol {R} [/ latex], которое часто называют шунтирующим сопротивлением , как показано на рисунке 5. Поскольку шунт сопротивление невелико, большая часть тока проходит через него, что позволяет амперметру измерять токи, намного превышающие те, которые вызывают полное отклонение гальванометра.

Предположим, например, что необходим амперметр, который дает полное отклонение на 1.0 A, и содержит такой же гальванометр [latex] \ boldsymbol {25 — \; \ Omega} [/ latex] с его чувствительностью [latex] \ boldsymbol {50 — \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] . Поскольку [latex] \ boldsymbol {R} [/ latex] и [latex] \ boldsymbol {r} [/ latex] параллельны, напряжение на них одинаковое.

Эти [латекс] \ boldsymbol {IR} [/ latex] капли представляют собой [latex] \ boldsymbol {IR = I_Gr} [/ latex], так что [latex] \ boldsymbol {IR = \ frac {I_G} {I} = \ frac {R} {r}} [/ latex]. Решая для [latex] \ boldsymbol {R} [/ latex] и отмечая, что [latex] \ boldsymbol {I_G} [/ latex] — это [latex] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] и [latex] \ boldsymbol {I} [/ latex] равно 0.{-3} \; \ Omega}. [/ Латекс]

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Связи: границы знаний

Выполнение измерения изменяет измеряемую систему таким образом, что приводит к погрешности измерения.Для макроскопических систем, таких как схемы, обсуждаемые в этом модуле, изменение обычно можно сделать пренебрежимо малым, но полностью исключить его нельзя. Для субмикроскопических систем, таких как атомы, ядра и более мелкие частицы, измерение изменяет систему таким образом, что невозможно сделать сколь угодно малым. Это фактически ограничивает знания о системе — даже ограничивает то, что природа может знать о самой себе. Мы увидим глубокие последствия этого, когда принцип неопределенности Гейзенберга будет обсуждаться в модулях по квантовой механике.6} [/ латекс].

Проверьте свое понимание

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

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

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

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

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

Концептуальные вопросы

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

Рис. 9.

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

3: Укажите точки, к которым можно подключить вольтметр для измерения следующих разностей потенциалов на Рисунке 10: (a) разность потенциалов источника напряжения; (b) разность потенциалов на [латексе] \ boldsymbol {R_1} [/ latex]; (c) через [латекс] \ boldsymbol {R_2} [/ latex]; (г) поперек [латекса] \ boldsymbol {R_3} [/ latex]; (e) через [латекс] \ boldsymbol {R_2} [/ latex] и [латекс] \ boldsymbol {R_3} [/ latex].Обратите внимание, что на каждую часть может быть несколько ответов.

Рисунок 10.

4: Для измерения токов на рисунке 10 вы замените провод между двумя точками на амперметр. Укажите точки, между которыми вы разместите амперметр, чтобы измерить следующее: (a) общий ток; (б) ток, протекающий через [латекс] \ boldsymbol {R_1} [/ latex]; (c) через [латекс] \ boldsymbol {R_2} [/ latex]; (г) через [латекс] \ boldsymbol {R_3} [/ латекс]. Обратите внимание, что на каждую часть может быть несколько ответов.

Проблемные упражнения

1: Какова чувствительность гальванометра (то есть, какой ток дает полное отклонение) внутри вольтметра, имеющего [латексный] \ boldsymbol {1.00 — \; \ textbf {M} \ Omega} [ / латекс] по шкале 30,0 В?

2: Какова чувствительность гальванометра (то есть, какой ток дает полное отклонение) внутри вольтметра, имеющего [латексный] \ boldsymbol {25.0 — \; \ textbf {k} \ Omega} [ / латекс] по шкале 100 В?

3: Найдите сопротивление, которое необходимо подключить последовательно с символом [латекс] \ bold {25.0 — \; \ Omega} [/ latex] гальванометр с чувствительностью [latex] \ boldsymbol {50.0 — \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] (такой же, как тот, который обсуждается в тексте), чтобы позволить его следует использовать как вольтметр с показаниями полной шкалы 0,100 В.

4: Найдите сопротивление, которое необходимо подключить последовательно с [латексным] \ boldsymbol {25.0 — \; \ Omega} [/ latex] гальванометром с [латексным] \ boldsymbol {50.0 — \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] чувствительность (такая же, как та, что обсуждается в тексте), позволяющая использовать его в качестве вольтметра с показаниями полной шкалы 3000 В.Включите принципиальную схему в свое решение.

5: Найдите сопротивление, которое необходимо разместить параллельно [латексному] \ boldsymbol {25.0 — \; \ Omega} [/ latex] гальванометру с [латексным] \ boldsymbol {50.0 — \; \ textbf {A }} [/ latex] чувствительность (такая же, как та, что обсуждается в тексте), позволяющая использовать его в качестве амперметра с показаниями полной шкалы 10,0 A. Включите принципиальную схему в свое решение.

6: Найдите сопротивление, которое необходимо разместить параллельно символу [латекса] \ bold {25.0 — \; \ Omega} [/ latex] гальванометр с чувствительностью [latex] \ boldsymbol {50.0 — \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] (такой же, как тот, который обсуждается в тексте), чтобы позволить его следует использовать как амперметр с показаниями полной шкалы 300 мА.

7: Найдите сопротивление, которое необходимо подключить последовательно с [латексным] \ boldsymbol {10.0 — \; \ Omega} [/ latex] гальванометром с [латексным] \ boldsymbol {100 — \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] чувствительность, позволяющая использовать его в качестве вольтметра при: (а) полномасштабном показании 300 В и (б) 0.Полномасштабное показание 300 В.

8: Найдите сопротивление, которое необходимо разместить параллельно [латексному] \ boldsymbol {10.0 — \; \ Omega} [/ latex] гальванометру с [латексным] \ boldsymbol {100 — \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] чувствительность, позволяющая использовать его в качестве амперметра с: (a) показанием полной шкалы 20,0 A и b) показанием полной шкалы 100 мА.

9: Предположим, вы измеряете напряжение на клеммах щелочного элемента на 1,585 В, имеющего внутреннее сопротивление [латекс] \ boldsymbol {0.100 \; \ Omega} [/ latex], поместив вольтметр [latex] \ boldsymbol {1.00 — \; \ textbf {k} \ Omega} [/ latex] на его клеммы. (См. Рис. 11.) (а) Какой ток течет? (b) Найдите напряжение на клеммах. (c) Чтобы увидеть, насколько близко измеренное напряжение на клеммах к ЭДС, рассчитайте их отношение.

Рисунок 11.

10: Предположим, вы измеряете напряжение на клеммах литиевого элемента на 3.200 В, имеющего внутреннее сопротивление [латекс] \ boldsymbol {5.00 \; \ Omega} [/ латекс], помещая [латекс] \ boldsymbol {1.{-5} \; \ Omega} [/ latex] по шкале 3,00 A и содержит гальванометр [латекс] \ boldsymbol {10.0 — \; \ Omega} [/ latex]. Какая чувствительность у гальванометра?

12: Вольтметр [латекс] \ boldsymbol {1.00 — \; \ textbf {M} \ Omega} [/ latex] устанавливается параллельно [латексному] \ boldsymbol {75.0 — \; \ textbf {k} \ Omega} [/ latex] резистор в цепи. (а) Нарисуйте принципиальную схему подключения. б) Каково сопротивление комбинации? (c) Если напряжение на комбинации остается таким же, как и на [латексе] \ boldsymbol {75.0 — \; \ textbf {k} \ Omega} [/ latex] только резистор, каков процент увеличения тока? (d) Если ток через комбинацию остается таким же, как через резистор [latex] \ boldsymbol {75.0 — \; \ textbf {k} \ Omega} [/ latex], каково процентное снижение напряжения ? (e) Являются ли изменения, обнаруженные в частях (c) и (d), значительными? Обсуждать.

13: Амперметр [latex] \ boldsymbol {0,0200 — \; \ Omega} [/ latex] последовательно с резистором [latex] \ boldsymbol {10.00 — \; \ Omega} [/ latex] в цепи схема.(а) Нарисуйте принципиальную схему подключения. (b) Рассчитайте сопротивление комбинации. (c) Если напряжение в комбинации остается таким же, каким оно было через резистор [latex] \ boldsymbol {10.00 — \; \ Omega} [/ latex], каков процент уменьшения тока? (d) Если ток остается таким же, как через резистор [latex] \ boldsymbol {10.00 — \; \ Omega} [/ latex], то каков процент увеличения напряжения? (e) Являются ли изменения, обнаруженные в частях (c) и (d), значительными? Обсуждать.

14: Необоснованные результаты

Предположим, у вас есть гальванометр [latex] \ boldsymbol {40.0 — \; \ Omega} [/ latex] с чувствительностью [latex] \ boldsymbol {25.0 — \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex]. (a) Какое сопротивление вы бы включили последовательно, чтобы его можно было использовать в качестве вольтметра с полным отклонением на 0,500 мВ? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие допущения ответственны?

15: Необоснованные результаты

(a) Какое сопротивление вы бы поставили параллельно с символом [латекс] \ bold {40.0 — \; \ Omega} [/ latex] гальванометр с чувствительностью
[латекс] \ boldsymbol {25.0 — \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex], позволяющий использовать его в качестве амперметра с полное отклонение для [латекса] \ boldsymbol {10.0 — \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex]? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие допущения ответственны?

Глоссарий

вольтметр: прибор для измерения напряжения

амперметр: прибор для измерения силы тока

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

цифровой счетчик: Измерительный прибор, выдающий показания в цифровом виде

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

чувствительность по току: максимальный ток, который может прочитать гальванометр

полный прогиб: максимальное отклонение стрелки гальванометра, также известное как чувствительность по току; гальванометр с полным отклонением [латекс] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] имеет максимальное отклонение стрелки, когда [латекс] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] проходит через него

шунтирующее сопротивление: небольшое сопротивление [латекс] \ boldsymbol {R} [/ latex], помещенное параллельно гальванометру G для получения амперметра; чем больше измеряемый ток, тем меньше должен быть [латекс] \ boldsymbol {R} [/ latex]; большая часть тока, протекающего через счетчик, шунтируется через [латекс] \ boldsymbol {R} [/ latex] для защиты гальванометра

Решения

Проверьте свое понимание

1: Поскольку цифровые счетчики требуют меньшего тока, чем аналоговые, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики.{-4} \; \ Omega} [/ латекс]

7: (a) [латекс] \ boldsymbol {3.00 \; \ textbf {M} \ Omega} [/ latex]

(b) [латекс] \ boldsymbol {2.99 \; \ textbf {k} \ Omega} [/ latex]

9: (a) 1,58 мА
(b) 1,5848 В (необходимо четыре цифры, чтобы увидеть разницу)

11: [латекс] \ boldsymbol {15.0 \; \ mu \ textbf {A}} [/ латекс]

13: (а)

Рисунок 12.{-1}} [/ latex] процентное увеличение

(e) Не имеет значения.

15: (a) [латекс] \ boldsymbol {-66.7 \; \ Omega} [/ латекс]

(б) У вас не может быть отрицательного сопротивления.

(c) Неразумно, что [latex] \ boldsymbol {I_G} [/ latex] больше, чем [latex] \ boldsymbol {I _ {\ textbf {tot}}} [/ latex] (см. Рисунок 5). Вы не можете добиться полного отклонения, используя ток, меньший, чем чувствительность гальванометра.

Принцип работы

, принципиальная схема, типы и применение

Мы знаем, что счетчик — это электронное устройство, используемое для измерения определенной величины, и оно связано с системой измерения.Точно так же амперметр — это не что иное, как амперметр, используемый для измерения силы тока. Здесь ампер — это единица измерения силы тока, а амперметр используется для измерения силы тока. Существует два вида электрического тока: переменный и постоянный. Переменный ток изменяет направление тока через равные промежутки времени, тогда как постоянный ток подает ток в одном направлении. В этой статье обсуждается обзор амперметра, схемы, типов и приложений.

Что такое амперметр?

Определение: Устройство или инструмент, который используется для измерения тока, называется амперметром.Единица измерения тока — ампер. Таким образом, это устройство измеряет ток в амперах и называется амперметром или амперметром. Однако на практике внутреннее сопротивление этого устройства равно «0»; он имеет некоторое внутреннее сопротивление. Диапазон измерения этого устройства в основном зависит от величины сопротивления. Схема амперметра приведена ниже.

амперметр

Принцип работы амперметра в основном зависит от сопротивления, а также индуктивного реактивного сопротивления. Это устройство имеет чрезвычайно меньший импеданс, потому что на нем должно быть меньше падения напряжения.Он включен последовательно, потому что ток в последовательной цепи одинаков.

Основная функция этого прибора — измерение силы тока с помощью набора катушек. Эти катушки имеют очень низкое сопротивление и индуктивное сопротивление. Символьное представление амперметра показано ниже.

Принципиальная схема амперметра

Конструкция амперметра может быть выполнена двумя способами: последовательным и шунтирующим. Следующая схема представляет собой базовую электрическую схему, а подключение цепи амперметра последовательно и параллельно показано ниже.

последовательная цепь

После последовательного включения этого устройства в цепь через счетчик будет протекать общий ток измеряемой величины. Таким образом, потеря мощности происходит внутри амперметра из-за их внутреннего сопротивления и измеряемого тока. Эта схема имеет меньшее сопротивление, поэтому в ней будет меньше падения напряжения.

Здесь сопротивление этого устройства остается небольшим по таким причинам, как общий ток измеряемой величины, протекающий через амперметр, и меньшее падение напряжения на устройстве.

параллельная цепь

Когда через это устройство протекает большой ток, внутренняя цепь устройства будет повреждена. Чтобы решить эту проблему в цепи, сопротивление шунта можно подключить параллельно амперметру. Если по всей цепи подается большой ток измеряемой величины, основной ток будет проходить через сопротивление шунта. Это сопротивление не повлияет на работу устройства.

Классификация / типы амперметров

Они подразделяются на различные типы в зависимости от их применения, в том числе следующие.

Подвижная катушка
Электродинамический
Подвижный утюг
Hotwire
Цифровой
Интегрирующий

Подвижная катушка

Этот тип амперметра используется для измерения переменного и постоянного тока. В этом устройстве используется магнитное отклонение, при котором ток через катушку перемещается в магнитном поле. Катушка в этом устройстве свободно перемещается между полюсами постоянного магнита.

Электродинамический

Этот тип амперметра включает подвижную катушку, которая вращается в генерируемом поле через неподвижную катушку.Основная функция этого устройства — измерение переменного и постоянного тока с точностью от 0,1 до 0,25%. Точность этого устройства высока по сравнению с подвижной катушкой и подвижной катушкой с постоянным магнитом. Калибровка устройства одинакова для переменного и постоянного тока.

Подвижный утюг

Этот тип амперметра используется для расчета переменных токов и напряжений. В этом устройстве подвижная система включает в себя специально созданные куски мягкого железа, которые перемещаются под действием электромагнитной силы неподвижной катушки с проволокой.Эти типы устройств подразделяются на два типа: отталкивание и притяжение. Это устройство включает в себя различные компоненты, такие как подвижный элемент, катушку, управление, демпфирование и отражающий момент.

Горячий провод

Он используется для измерения переменного или постоянного тока путем передачи его через провод, чтобы он нагрелся и расширился. Это называется горячей проволокой. Принцип работы этого устройства заключается в увеличении проволоки за счет теплового эффекта от проходящего через нее тока. Это используется как для переменного, так и для постоянного тока.

Цифровой амперметр

Этот тип устройства используется для измерения силы тока в амперах и отображения значений на цифровом дисплее. Проектирование этого устройства может быть выполнено путем использования шунтирующего резистора для создания калиброванного напряжения, пропорционального протеканию тока. Эти инструменты предоставляют информацию о текущем потреблении и непрерывности, чтобы помочь потребителю в устранении неполадок переменных нагрузок и тенденций.

Интеграция

В этом устройстве протекание тока суммируется во времени и дает произведение времени и тока.Эти устройства рассчитывают всю энергию, подаваемую через цепь за определенный промежуток времени. Лучшим примером этого интегрирующего устройства является счетчик ватт-часов, поскольку он измеряет энергию непосредственно в ватт-часах.

Влияние температуры на амперметр

На амперметр легко влияет внешняя температура. Таким образом, изменение температуры вызовет ошибку в считывании. Для преодоления этого используется сопротивление заболачиванию, поскольку температурный коэффициент этого сопротивления равен нулю.В следующей схеме амперметр и сопротивление затухания подключены последовательно, так что влияние температуры на это можно уменьшить.

Температурный эффект

Это устройство включает предохранитель для защиты от внешнего сильного тока. Если ток через цепь велик, цепь выйдет из строя, и амперметр не будет измерять ток, пока он не будет заменен другим. Таким образом можно уменьшить температурное воздействие на это устройство.

Приложения

Применения амперметра включают следующее.

Применение этого устройства будет варьироваться от школ до промышленных предприятий.
Они используются для измерения тока в зданиях, чтобы убедиться, что он не слишком низкий или слишком высокий.
Используется в производственных и контрольно-измерительных компаниях для проверки работоспособности устройств.
Используется с термопарой для проверки температуры.
Электрики часто используют эти устройства для проверки неисправностей электрических цепей в здании.

Часто задаваемые вопросы

1). Какова функция амперметра?

Измерительное устройство, используемое для измерения протекания тока в цепи.

2). Кто изобрел амперметр?

В 1884 году Фридрих Дрекслер изобрел первый амперметр, похожий на счетчик с подвижным железом.

3). Какая единица СИ для электрического тока?

Ампер

4). Что такое амперметр переменного тока?

Устройство, используемое для измерения переменного тока, подаваемого через электрическую цепь, известно как амперметр переменного тока.

5). Какая формула для тока?

Согласно закону Ома Ток (I) = Напряжение (В) / Сопротивление (R)

Таким образом, здесь все сводится к обзору амперметра, а сопротивление идеального амперметра равно нулю. Из приведенной выше информации, наконец, можно сделать вывод, что эти устройства очень важны для измерения тока в различных электрических и электронных схемах. Вот вам вопрос, какова функция амперметра типа MC?

Несколько слов об амперметрах | American Autowire

Амперметры использовались многими производителями на протяжении многих лет для измерения скорости заряда на заданном пути и длине провода в их электрических системах.Это почти всегда делалось параллельно цепи зарядки. Другими словами, это цепь с питанием от батареи, которая постоянно находится под напряжением и во многих случаях полностью не используется.
В середине 1970-х годов спрос на электроэнергию увеличился из-за множества электрических аксессуаров, установленных на этих автомобилях. Наряду с повышенными требованиями к мощности этих новых транспортных средств, для зарядки этих систем также использовался более мощный (70 А и выше) генератор переменного тока. По мере увеличения выходной мощности генератора вероятность катастрофического отказа из-за цепи мощной незагруженной аккумуляторной батареи внутри автомобиля также увеличивалась.По этой причине большинство производителей оригинального оборудования перешли с амперметра на вольтметр для измерения состояния своих электрических систем. Вольтметр просто измеряет источник напряжения с замком и предохранителем, отключенный от цепи зажигания, и он намного безопаснее, чем цепь горячего амперметра батареи. Худшее обстоятельство, которое когда-либо может произойти в случае короткого замыкания вольтметра, — это перегоревший предохранитель, что исключает возможность ранее упомянутого катастрофического отказа. (Для всех вас, владельцев Camaro 1968-9 годов и 1968-74 Nova, которые используют заводские консольные манометры в своем автомобиле типа ресто-мод, AAW снова лидирует в отрасли и разрабатывает вольтметр для установки на складе амперметра. эти пакеты датчиков.Свяжитесь с нашей группой продаж для уточнения наличия).
Сегодняшние генераторы переменного тока OEM и вторичного рынка почти все способны заряжаться со скоростью 100 ампер или выше, и производители OEM до сих пор продолжают полагаться на вольтметр для измерения работы своих систем. Многие из сегодняшних автомобилей Street Rods, Customs и Pro-Touring также модернизируются теми же генераторами переменного тока новой конструкции с более высокой мощностью. Как и в случае с решением производителя более 30 лет назад, продолжать использовать установленный на заводе амперметр в любом модифицированном автомобиле — крайне опасная ситуация.Это одна из веских причин, по которой AAW НЕ ПОДДЕРЖИВАЕТ использование любого установленного на заводе амперметра при использовании модернизированной системы. Вы обнаружите, что все наши обновленные комплекты, включая, помимо прочего, Classic Update Series, Power Plus Series, Builder Series и Highway Series, НЕ включают проводку для амперметра. Это было сделано с учетом безопасности автомобилей наших клиентов. Еще одна причина, по которой мы не поддерживаем использование заводских амперметров, заключается в том, что все наши комплекты представляют собой высокопроизводительные устройства, и поэтому при проектировании этих систем было уделено особое внимание тому, чтобы они работали с минимальным падением напряжения.Самый эффективный способ зарядить аккумулятор — это подключить зарядный провод непосредственно к основному источнику питания, а не обратно в сращивание, как это сделали производители оригинального оборудования. Когда мы это делаем, он меняет путь заряда. Если вы помните, мы заявляли, что OEM-амперметр был изготовлен для считывания потока электричества по заданному пути. Если изменить этот путь на более эффективный, датчик больше не будет правильно регистрироваться.
С учетом всего вышесказанного, любые привязные ремни OEM-стиля Factory Fit Brand, требующие заводской установки амперметра, будут подключены в соответствии с оригинальными инженерными чертежами GM.Ни на один из этих жгутов не повлияет положение AAW на их модифицированных наборах, и все установленные на заводе амперметры, используемые в сочетании с любой системой жгута Factory Fit, будут работать правильно и будут правильно показывать.
Автор: Дон Бок
Менеджер по исследованиям и разработкам, American Autowire, Inc.

Установка амперметра www.motorcycleproject.com

Я был в доме друга до позднего вечера, в середине 70-х. Пора было ехать, я завел байк (CB500 Four) и почти сразу заметил, что система зарядки не работает.Я знал это, потому что амперметр, установленный в верхней части корпуса фары, показывал устойчивый разряд. После остановки двигателя и подпрыгивания машины через несколько минут зондирования был обнаружен корродированный разъем выпрямителя. Небольшое поскребание карманным ножом (единственный удобный инструмент) быстро решило это. Я снова включил машину и отметил с каким-то отстраненным удовлетворением, которое может испытывать только профессиональный мотоциклист, что все снова в порядке. Амперметр успешно показывал заряд, и я мог спокойно проехать 40 миль до дома.

Что это такое?
Электрическая энергия, протекающая через ваш мотоцикл, имеет несколько важных характеристик. Один из них — поток . То есть электричество движется, оно не статично. Скорее как вода, текущая из крана. Этот поток часто называют током, и он измеряется в амперах или, для краткости, амперах. Другой важный атрибут электричества — давление . Другой способ взглянуть на это — сказать, что он имеет вес.Это давление или вес является результатом разной магнитной силы между одним местом и другим в цепи. Мы называем это напряжение вольт . Напряжение — это просто электрическая деформация между одним местом в цепи и другим. То есть давление накопленного электричества, которое еще не сдвинулось.

Амперы и вольт измеряются электросчетчиками. Амперметр показывает поток электричества. Чем сильнее поток, тем выше показания амперметра.Если поток меняет направление, амперметр также показывает это. С другой стороны, вольтметр измеряет накопленное электрическое давление. Разница между этими двумя приборами заключается в том, что один (амперметр) показывает электричество во время работы и работы, а другой (вольтметр) показывает только последствия. Один активен, другой пассивен.

История использования амперметра в автомобилях
Когда-то амперметр широко использовался в автомобилях и мотоциклах.Раньше было важно внимательно следить за электрической активностью, потому что электрические системы не были такими надежными, как сегодня. На мотоциклах толкатель Brit Iron (и его ненадежная электрика) стал классическим домом для амперметра в начале 1970-х годов. К тому времени, однако, он уже исчез на машине, а вскоре и на мотоциклах. Причина в том, что мало кто понимает, что делает амперметр. То, как его игла покачивается взад и вперед, постоянно сбивает с толку людей. В результате амперметр вышел из употребления и во многих случаях был заменен лампой, которая не горела, пока что-то не пошло не так.Когда зарядка прекратилась, лампочка загорелась и осталась гореть. Этот так называемый «идиотский» свет (предположительно названный потому, что оператор — идиот, который ждет, пока он не загорится, прежде чем обслуживать систему), до сих пор присутствует в большинстве автомобилей. В некоторых из этих автомобилей, а также в других, вольтметр взял на себя традиционную роль, которая когда-то была амперметром. Использование амперметра на автомобиле или велосипеде сегодня является редкостью, последним появлением оригинального производителя, вероятно, был ZIR от Kawasaki, теперь уже классический.

Преимущества установки амперметра
Даже если на вашем велосипеде нет ни света, ни вольтметра, а это сейчас большинство машин, амперметр — это хорошо.Помните, что амперметр отслеживает активность системы зарядки в «реальном времени», в отличие от вольтметра, информация о котором столь же устаревшая, как вчерашняя газета. При возникновении неисправности в системе зарядки амперметр выдает мгновенное предупреждение. Срабатывание вольтметра задерживается.

Амперметр хорошо смотрится в старых байках, таких как старые SOHC и ранние Kawasakis и Yamahas. Поместите его в корпус фары, как в старых байках британца. Обтекатель, если он у вас есть, также хорошее место для установки амперметра. Делает этот обтекатель более полезным, и это самый простой способ установить амперметр.

Установка амперметра
Во-первых, выберите амперметр с небольшим диапазоном, если возможно, менее 20 ампер. Большинство мотоциклов никогда не заряжаются сверх этой цифры. Амперметр, показывающий до 30 ампер или более, не будет столь же эффективным для определения проблемы, потому что его стрелка просто не будет сильно двигаться.

Проделайте отверстие в корпусе фары или обтекателе с помощью кольцевой пилы. Он сделает самое чистое отверстие, и это важно, если вы собираетесь использовать один из доступных амперметров для мотоциклов.У них очень маленькие выступы или лицевые панели, поэтому они не очень хорошо скроют небрежно вырезанную дырочку.

Подключите амперметр к главному предохранителю машины. У некоторых старых мотоциклов есть только один предохранитель, а у некоторых действительно старых нет. В этом случае посмотрите на положительный провод аккумуляторной батареи. К нему должен был быть прикреплен провод меньшего размера. Разорвите этот провод и поместите амперметр на один провод с этим проводом. НЕ подключайте амперметр ни к одному из кабелей аккумуляторной батареи. Стартер протянет через эти кабели ток от 80 до 150 ампер (вот почему они такие тяжелые) и сожжет ваш бедный маленький амперметр.

Говоря о проводке, используйте довольно толстый провод для подключения амперметра. Используйте многожильный медный провод 14-го калибра. Амперметр будет находиться несколько далеко от батареи. Следовательно, его проводка будет длинной, а дополнительная толщина предотвратит поглощение слишком большого количества энергии проводкой и падение напряжения. Осторожно проложите проводку. Это может быть сложно, но постарайтесь. Вы не хотите зажимать проводку в упоре вилки, между деталями и рамой или где-либо еще.По этому проводу проходит большой ток. Было бы неплохо обернуть его той фигурной пластиковой тканью, которую гонщики надевают на тормозные шланги. Приобрести его можно в любом магазине автозапчастей. Не забудьте припаять люверсы, припаять и изолировать соединения.

Призрачный MGA AMP METER

Этот тип — мой личный фаворит, поскольку циферблат показывает от минуса до плюса, а дизайн очень похож на датчики Jaeger (хотя шрифт неправильный).Эта конструкция идентична оригинальным указателям полной шкалы с боковой подсветкой (более старая конструкция), таким как указатели уровня топлива и безопасности.
Я предпочитаю незаметно устанавливать его под приборной панелью с помощью хромированной монтажной чашки Autometer, но я видел, как другие использовали L-образные кронштейны для панелей или изготавливали свои собственные крепления.

Другой, более распространенный амперметр LUCAS также хорошо подходит: буквенное обозначение шрифта более точно соответствует, хотя отметки приращения шкалы — нет. Заднее освещение работает лучше, но не соответствует боковому освещению оригинальных приборов.На этом индикаторе также есть приятная шкала «минус-плюс».

Также симпатичный с «классической» открытой гранью и боковой подсветкой. Неправильная цветовая гамма и игла, но шрифт почти идеально сочетается.

Два других стиля, оба от Jaguar 50-х и 60-х, но все еще «правильные» для вторичного рынка MGA.

Gauge Guys продают НОВЫЕ амперметры Smiths, которые «почти» верны. Вы можете получить их без молниеносной конструкции.

	ОБНОВЛЕНИЕ: Я недавно видел амперметр Jaeger на Sunbeam Alpine.Не уверен, что вы сможете разобрать картинку. Но у него неправильная цветная стрелка шкалы, неправильная лицевая панель, а надписи шрифта не соответствуют стилю MGA …

Будьте осторожны при подключении амперметра! Одно неправильное соединение или ослабленный провод, и вы можете получить дождь искр в вашей машине. Вот что Барни поделился со мной относительно установки амперметра, это ОБЯЗАТЕЛЬНО прочитать для всех, кто хочет выполнить эту процедуру:
«Для старинного амперметра вы должны использовать толстый провод и пропустить через него весь ток всего в машине, кроме исключения стартера.Щелкните, чтобы увидеть схему подключения.
«Это толстый коричневый провод, идущий от переключателя стартера к клемме« A »блока управления, по которому проходит весь этот ток, как для потребления энергии, так и для зарядки аккумулятора.

Амперметр.

Приборы для измерения силы тока

Какие бывают амперметры?

Измерение силы тока с помощью амперметра.

что измеряют и как ими пользоваться? Схемы подключения и принцип работы. Класс точности стрелочных, щитовых и других амперметров

Что это и для чего нужен?

Устройство и принцип работы

Класс точности

Обзор видов

Советы по выбору

Как пользоваться?

Возможные неисправности

устройство и виды приборов, принцип действия, проведение измерения

Конструктивные особенности

Принцип работы

Применение приборов

Популярные модели

Процесс измерения

Амперметры. Виды и работа. Устройство и применение. Особенности

Существует два основных вида амперметров:

Первый вид в свою очередь делится на следующие устройства:

По виду измеряемого тока амперметры делятся:

Похожие темы:

Как подключить амперметр переменного тока?

Принцип работы амперметра

Что такое амперметр и как им проводить измерения?

Схемы подключения амперметра

Сфера применения амперметров

Принцип работы амперметра

Магнитоэлектрические амперметры

Электромагнитные амперметры

Термоэлектрические амперметры

Электродинамические амперметры

Ферродинамические

Разновидности амперметров тока

Амперметр — Рабочие листы электрических цепей постоянного тока

Амперметр

Электрические цепи постоянного тока

Связанные инструменты:

электросчетчиков

Вольтметры

Амперметры

Как работают счетчики с подвижной катушкой

Электричество создает магнетизм

Как работают счетчики с подвижной спиралью

Счетчики различных типов

Вольтметры

Амперметры

Как работает шунт?

Омметры

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Книги для старших читателей

Книги для младших читателей

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Цитируйте эту страницу

Больше на нашем сайте …

21.4 Вольтметры и амперметры постоянного тока — BCIT Physics 0312 Учебник

Сводка

Гальванометр как вольтметр

Гальванометр как амперметр

Связи: границы знаний

Проверьте свое понимание

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

Концептуальные вопросы

Проблемные упражнения

Глоссарий

Решения

, принципиальная схема, типы и применение

Что такое амперметр?

Принципиальная схема амперметра

Классификация / типы амперметров

Подвижная катушка

Электродинамический

Подвижный утюг

Горячий провод

Цифровой амперметр