Содержание

Измерение тока. Виды и приборы. Принцип измерений и особенности

Нагрузка в электрической цепи характеризуется силой тока, измерение тока в амперах. Силу тока иногда приходится измерять для проверки допустимой величины нагрузки на кабель. Для прокладки электрической линии применяются кабели разного сечения. Если кабель работает с нагрузкой выше допустимой величины, то он нагревается, а изоляция постепенно разрушается. В результате это приводит к короткому замыканию и замене кабеля.

Способы измерения тока

Для измерения силы тока в электрической цепи, необходимо один вывод амперметра или другого прибора, способного измерять силу тока, подключить к положительной клемме источника тока или блока питания, а другой вывод к проводу потребителя. После этого можно делать измерение тока.

При измерениях необходимо соблюдать аккуратность, так как при размыкании действующей электрической цепи может возникнуть электрическая дуга.

Для измерения силы тока электрических устройств, подключаемых непосредственно к розетке или кабелю бытовой сети, измерительный прибор настраивается на режим переменного тока с завышенной верхней границей.

Затем измерительный прибор подключают в разрыв провода фазы.

Все работы по подключению и отключению допускается производить только в обесточенной цепи. После всех подключений можно подавать питание и измерять силу тока. При этом нельзя касаться оголенных токоведущих частей, во избежание поражения электрическим током. Такие методы измерения неудобны и создают определенную опасность.

Значительно удобнее проводить измерения токоизмерительными клещами, которые могут выполнять все функции мультиметра, в зависимости от исполнения прибора. Работать такими клещами очень просто. Необходимо настроить режим измерения постоянного или переменного тока, развести усы и охватить ими фазный провод. Затем нужно проконтролировать плотность прилегания усов между собой и измерить ток. Для правильных показаний необходимо охватывать усами только фазный провод. Если охватить сразу два провода, то измерения не получится.

Токоизмерительные клещи служат только для замеров параметров переменного тока. Если их использовать для измерения постоянного тока, то усы сожмутся с большой силой, и раздвинуть их можно будет только, отключив питание.

Измерение тока рекомендуется делать в следующих случаях:
  • После прокладки нового кабеля необходимо измерить проходящий через него ток при всех работающих электрических устройствах.
  • Если к старой электропроводке подключена дополнительная нагрузка, то также следует проверить величину тока, которая не должна превышать допустимые пределы.
  • При нагрузке, равной верхнему допустимому пределу, проверяется соответствие тока, протекающего через электрические автоматы. Его величина не должна превышать номинальное значение рабочего тока автоматов. В противном случае автоматический выключатель обесточит сеть из-за перегрузки.
  • Измерение тока также необходимо для определения режимов эксплуатации электрических устройств. Измерение токовой нагрузки электродвигателей выполняется не только для проверки их работоспособности, но и для выявления превышения нагрузки выше допустимой, которая может возникнуть из-за большого механического усилия при работе устройства.
  • Если измерить ток в цепи работающего обогревателя, то он покажет исправность нагревательных элементов.
  • Работоспособность теплого пола в квартире также проверяется измерением тока.
Мощность тока

Кроме силы тока, существует понятие мощности тока. Этот параметр определяет работу тока, выполненную в единицу времени. Мощность тока равна отношению выполненной работы к промежутку времени, за которое эта работа была выполнена. Обозначают буквой «Р» и измеряют в ваттах.

Мощность рассчитывается путем перемножения напряжения сети на силу тока, потребляемого подключенными электрическими устройствами: Р = U х I. Обычно на электроприборах указывают потребляемую мощность, с помощью которой можно определить ток. Если ваш телевизор имеет мощность 140 Вт, то для определения тока делим эту величину на 220 В, в результате получаем 0,64 ампера. Это значение максимального тока, на практике ток может быть меньше при снижении яркости экрана или других изменениях настроек.

Измерение тока приборами
Для определения потребления электрической энергии с учетом эксплуатации потребителей в разных режимах, необходимы электрические измерительные приборы, способные выполнить измерение параметров тока.
  • Амперметр. Для измерения величины тока в цепи используют специальные приборы, называемые амперметрами. Они включаются в измеряемую цепь по последовательной схеме. Внутреннее сопротивление амперметра очень мало, поэтому он не влияет на параметры работы цепи.Шкала амперметра может быть размечена в амперах или других долях ампера: микроамперах, миллиамперах и т.д. Существует несколько видов амперметров: электронные, механические и т.д.

  • Мультиметр является электронным измерительным прибором, способным измерить различные параметры электрической цепи (сопротивление, напряжение, обрыв проводника, пригодность батарейки и т.д.), в том числе и силу тока. Существуют два вида мультиметров: цифровой и аналоговый. В мультиметре имеются различные настройки измерений.

Порядок измерения силы тока мультиметром:
  • Выяснить, какой интервал измерения вашего мультиметра. Каждый прибор рассчитан на измерение тока в некотором интервале, который должен соответствовать измеряемой электрической цепи. Наибольший допустимый ток измерения должен быть указан в инструкции.
  • Выбрать соответствующий режим измерений. Многие мультиметры способны работать в разных режимах, и измерять разные величины. Для замеров силы тока нужно переключиться на соответствующий режим, учитывая вид тока (постоянный или переменный).
  • Установить на приборе необходимый интервал измерений. Лучше установить верхний предел силы тока несколько выше предполагаемой величины. Снизить этот предел можно в любое время. Зато будет гарантия, что вы не выведете прибор из строя.
  • Вставить измерительные штекеры проводов в гнезда. В комплекте прибора имеются два провода со щупами и разъемами. Гнезда должны быть отмечены на приборе или изображены в паспорте.

  • Для начала измерения необходимо подключить мультиметр в цепь. При этом следует соблюдать правила безопасности и не касаться токоведущих частей незащищенными частями тела. Нельзя проводить измерения во влажной среде, так как влага проводит электрический ток. На руки следует надеть резиновые перчатки. Чтобы разорвать цепь для проведения измерений, следует разрезать проводник и зачистить изоляцию на обоих концах. Затем подсоединить щупы мультиметра к зачищенным концам провода и убедиться в хорошем контакте.
  • Включить питание цепи и зафиксировать показания прибора. В случае необходимости откорректировать верхний предел измерений.
  • Отключить питание цепи и отсоединить мультиметр.
  • Измерительные клещи. Если необходимо произвести измерение тока без разрыва электрической цепи, то измерительные клещи будут отличным вариантом для выполнения этой задачи. Этот прибор выпускают нескольких видов, и разной конструкции. Некоторые модели могут измерять и другие параметры цепи. Пользоваться измерительными токовыми клещами очень удобно.

Похожие темы:

Измерение работы и мощности в цепи постоянного тока.

Если ламповый реостат с сопротивлением R находиться под напряжением U, и по нему проходит ток, то за время t в нем выделяется энергия, которую можно подсчитать по формуле:

W=IUt=U2 t\ R=I2 R t

Мощность – это работа (энергия ) совершенная в единицу времени

P = W / t.= I * U

Измеряют мощность ваттметром. Для измерения мощности постоянного тока достаточно вольтметра и амперметра. Для измерения работы электрического тока применяют счетчик электрической энергии. Счетчики измеряют работу в киловатт – часах.

Работу электрического тока можно определить, измеряя мощность вольтметром и амперметром, а время секундомером.

 

Оборудование и аппаратура.

амперметр постоянного тока на 3А 1шт.
Вольтметр постоянного тока на 150 В. 1 шт.
Патроны с лампочками накаливания 110 В, 100Вт. 3 шт.
Провода соединительные площадью сечения 1,5 мм2 длиной 1,5 м 9шт.
Рубильник двухполюсный на 25 А, 250В 1шт.
Источник постоянного тока напряжением 115 В.  

Порядок выполнения работы.

1.Ознакомиться со схемой измерения и приборами.

2.Собрать схему (рис 7 а), подключить ее к сети, и записать показания приборов в таблицу.

3. Вычислить мощность и энергию ( работу )

4. Собрать схему ( рис 7 б ), включить ее в сеть и записать показания в

таблицу .

5. Вычислить мощность и энергию.

6.Составить отчет.

 

    
  
 

 

а б

Рис7. Измерение мощности в цепи постоянного тока при включении потребителей:

а – последовательно б - параллельно

 

соединенение измерено вычислено
I. А. U. В. R. Ом P. Вт. t. с W. дж.
Последователь- ное            
Параллельное            

 

 

Содержание отчета.

1. Наименование отчета.

2. параметры электроизмерительных приборов.

3. Электрические схемы измерения работы и мощности.

4. Таблица с измеренными и вычисленными величинами.

5. Формула для вычисления работы и мощности в цепи постоянного тока.

 

Контрольные вопросы.

1. Что такое работа и мощность в электрической цепи, и в каких единицах их измеряют?

2. Какими приборами измеряют мощность постоянного тока?

3. Какими приборами, и в каких единицах измеряют электрическую энергию?

 

Энергия и мощность электрического тока.Проходя по цепи, электрический ток совершает работу. Способность электрического тока совершать работу называется энергией электрического тока.

Энергия расходуется электрическим током в цепи, численно равна количеству электричества, проходящему по цепи, умноженному на подведенное к цепи напряжение. Энергия обозначается буквой W.

Зная, что количество электричества Q=It, можно написать выражение для энергии.

W=Р*U = U*I*t

Таким образом, энергия электрического тока численно равна произведению напряжения на величину тока и на время, в течении которого он проходит.

За единицу электрической энергии принято Ватт- секунда (Вт*сек). Энергия, которая сообщается электрической цепи током 1А при напряжении 1В в течение 1 сек, равна одной Ватт – секунде.

1 гектоватт* час (квт-ч)=100 вт*ч=360 000 вт. Сек.

1 киловатт* час (квт-ч)=1000вт*ч

Приборы для измерения электрической энергии называется счетчиками

В электротехнике, кроме того, введено понятие о мощности электрического тока. Это необходимо для того, чтобы характеризовать способность источника электрической энергии отдавать в цепь то или иное количество энергии в единицу времени.

Поэтому МОЩНОСТЬЮ электрического тока называют энергию тока, отнесенного к единице времени.

Обозначается она латинской буквой Р:

Р= W / t

Подставляя вместо энергии W ее значение из предыдущей формулы, получим:

Р=U I t / t

Или: Р=U I

Мощность электрического тока численно равна произведению величины тока на величину напряжения. За единицу мощности принят Ватт.

Ватт – это мощность электрического тока величиной 1А при напряжении 1В.

1КВТ=1000 Вт

встречается и еще более крупная единица мощности – мега ватт.

1 МВТ= 1 000 000 Вт.

Из основной формулы для определения мощности тока P=UI легко получить ее разновидности. Так как U=I R, то P=I R*I или P= I2 R;

Т.е. мощность электрического тока равна произведению квадрата величины тока на сопротивление.

Заменив в основной формуле мощности I=U / R, получим Р = U2 / R, т.е. мощность электрического тока равна квадрату напряжения, деленному на сопротивление.

Для измерения мощности электрического тока применяется прибор, называемый Ваттметром.

 

 


Узнать еще:

Физика 8 класс. Измерение силы тока и напряжения. Измерение работы и мощности тока :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА В УЧАСТКЕ ЦЕПИ

Для измерения силы тока существует измерительный прибор - амперметр.


Условное обозначение амперметра на электрической схеме:

При включении амперметра в электрическую цепь необходимо знать :

1. Амперметр включается в электрическую цепь последовательно с тем элементом цепи,
силу тока в котором необходимо измерить.

2. При подключении надо соблюдать полярность: "+" амперметра подключается к "+" источника тока,
а "минус" амперметра - к "минусу" источника тока.

ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
НА УЧАСТКЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Для измерения напряжения существуют специальный измерительный прибор — вольтметр.


Условное обозначение вольтметра на электрической схеме:

При включении вольтметра в электрическую цепь необходимо соблюдать два правила:

1. Вольтметр подключается параллельно участку цепи, на котором будет измеряться напряжение;


2.Соблюдаем полярность: "+" вольтметра подключается к "+" источника тока,
а "минус" вольтметра - к "минусу" источника тока.

___

Для измерения напряжения источника питания вольтметр присоединяют непосредственно к его зажимам.


ИЗМЕРЕНИЕ РАБОТЫ И МОЩНОСТИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Для определения работы или мощности тока можно использовать специальный измерительный прибор - ваттметр.
При отсутствии ваттметра пользуются одновременным подключением двух измерительных приборов к нужному участку цепи: амперметра и вольтметра.

Далее проводится расчет работы и мощности тока по формулам.

P = UI ......... и ....... A = UIt

ОПРЕДЕЛИ !

1. Что изменилось на участке цепи, если включенный параллельно вольтметр
показывает уменьшение напряжения?

___

2. Какими способами можно определить напряжение в городской сети,
имея в своем распоряжении любые приборы, кроме вольтметра?

Устали? - Отдыхаем!

§102.

Измерение мощности и электрической энергии

Измерение мощности. В цепях постоянного тока мощность измеряют электро- или ферродинамическим ваттметром. Мощность может быть также подсчитана перемножением значений тока и напряжения, измеренных амперметром и вольтметром.

В цепях однофазного тока измерение мощности может быть осуществлено электродинамическим, ферродинамическим или индукционным ваттметром. Ваттметр 4 (рис. 336) имеет две катушки: токовую 2, которая включается в цепь последовательно, и напряжения 3, которая включается в цепь параллельно.

Ваттметр является прибором, требующим при включении соблюдения правильной полярности, поэтому его генераторные зажимы (зажимы, к которым присоединяют проводники, идущие со стороны источника 1) обозначают звездочками.

Рис. 336. Схема для измерения мощности

Для расширения пределов измерения ваттметров их токовые катушки включают в цепь при помощи шунтов или измерительных трансформаторов тока, а катушки напряжения — через добавочные резисторы или измерительные трансформаторы напряжения.

Измерение электрической энергии. Способ измерения. Для учета электрической энергии, получаемой потребителями или отдаваемой источниками тока, применяют счетчики электрической энергии. Счетчик электрической энергии по принципу своего действия аналогичен ваттметру. Однако в отличие от ваттметров вместо спиральной пружины, создающей противодействующий момент, в счетчиках предусматривают устройство, подобное электромагнитному демпферу, создающее тормозящее усилие, пропорциональное частоте вращения подвижной системы. Поэтому при включении прибора в электрическую цепь возникающий вращающий момент будет вызывать не отклонение подвижной системы на некоторый угол, а вращение ее с определенной частотой.

Число оборотов подвижной части прибора будет пропорционально произведению мощности электрического тока на время, в течение которого он действует, т. е. количеству электрической энергии, проходящей через прибор. Число оборотов счетчика фиксируется счетным механизмом. Передаточное число этого механизма выбирают так, чтобы по показаниям счетчика можно было отсчитывать не обороты, а непосредственно электрическую энергию в киловатт-часах.

Наибольшее распространение получили ферродинамические и индукционные счетчики; первые применяют в цепях постоянного тока, вторые — в цепях переменного тока. Счетчики электрической энергии включают в электрические цепи постоянного и переменного тока так же, как и ваттметры.

Ферродинамический счетчик (рис. 337) устанавливают на э. п. с. постоянного тока. Он имеет две катушки: неподвижную 4 и подвижную 6. Неподвижная токовая катушка 4 разделена на две части, которые охватывают ферромагнитный сердечник 5 (обычно из пермаллоя). Последний позволяет создать в приборе сильное магнитное поле и значительный вращающий момент, обеспечивающий нормальную работу счетчика в условиях тряски и вибраций. Применение пермаллоя способствует уменьшению погрешности счетного механизма 2 от гистерезиса магнитной системы (он имеет весьма узкую петлю гистерезиса).

Чтобы уменьшить влияние внешних магнитных полей на показания счетчика, магнитные потоки отдельных частей токовой катушки имеют взаимно противоположное направление (астатическая система). При этом внешнее поле, ослабляя поток одной части, соответственно усиливает поток другой части и оказывает в целом небольшое влияние на результирующий вращающий момент, создаваемый прибором. Подвижная катушка 6 счетчика (катушка напряжения) расположена на якоре, выполненном в виде диска из изоляционного материала или в виде алюминиевой чаши. Катушка состоит из отдельных секций, соединенных с пластинами коллектора 7 (эти соединения на рис. 337 не показаны), по которому скользят щетки из тонких серебряных пластин.

Ферродинамический счетчик работает принципиально как двигатель постоянного тока, обмотка якоря которого подключена параллельно, а обмотка возбуждения — последовательно с потребителем электроэнергии. Якорь вращается в воздушном зазоре между полюсами сердечника. Тормозной момент создается в результате взаимодействия потока постоянного магнита 1 с вихревыми токами, возникающими в алюминиевом диске 3 при его вращении.

Для компенсации влияния момента трения и уменьшения благодаря этому погрешности прибора в ферродинамических счетчиках устанавливают компенсационную катушку или в магнитном поле неподвижной (токовой) катушки помещают лепесток из пермаллоя, который имеет высокую магнитную проницаемость при малой напряженности поля. При небольших нагрузках этот лепесток усиливает магнитный поток токовой катушки, что приводит к увеличению вращающего момента и компенсации трения. При увеличении нагрузки индукция магнитного поля катушки увеличивается, лепесток насыщается и его компенсирующее действие перестает возрастать.

При работе счетчика на э. п. с. возможны сильные толчки и удары, при которых щетки могут отскакивать от коллекторных пластин. При этом под щетками будет возникать искрение. Для его предотвращения между щетками включают конденсатор С и резистор R1. Компенсация температурной погрешности осуществляется с помощью термистора Rт (полупроводникового прибора, сопротивление которого зависит от температуры). Он включается совместно с добавочным резистором R2 параллельно подвижной катушке. Чтобы уменьшить влияние тряски и вибраций на работу счетчиков, их устанавливают на э. п. с. на резинометаллических амортизаторах.

Индукционный счетчик имеет два электромагнита (рис. 338,а), между которыми расположен алюминиевый диск 7. Вращающий момент в приборе создается в результате взаимодействия переменных магнитных потоков Ф1 и Ф2, созданных катушками электромагнитов, с вихревыми токами Iв1 и Iв2, индуцируемыми ими в алюминиевом диске (так же, как и в обычном индукционном измерительном механизме, см. § 99).

В индукционном счетчике вращающий момент М должен быть пропорционален мощности P=UIcos?. Для этого катушку 6 одного из электромагнитов (токовую) включают последовательно с нагрузкой 5, а катушку 2 другого (катушку напряжения) — параллельно нагрузке. В этом случае магнитный поток Ф1 будет пропорционален току I в цепи нагрузки, а поток Ф2 — напряжению U, приложенному к нагрузке. Для обеспечения требуемого угла сдвига фаз ? между потоками Ф1 и Ф2 (чтобы sin? = cos?) в электромагните катушки напряжения предусмотрен магнитный шунт 3, через который часть потока Ф2 замыкается

Рис. 337. Ферродинамический счетчик электрической энергии

Рис. 338. Индукционный счетчик электрической энергии

помимо диска 7. Угол сдвига фаз между потоками Ф1 и Ф2 точно регулируется изменением положения металлического экрана 1, расположенного на пути потока, ответвляющегося через магнитный шунт 3.

Тормозной момент создается так же, как в ферродинамическом счетчике. Компенсация момента трения осуществляется путем создания небольшой несимметрии в магнитной цепи одного из электромагнитов с помощью стального винта.

Для предотвращения вращения якоря при отсутствии нагрузки под действием усилия, созданного устройством, компенсирующим трение, на оси счетчика укрепляется стальной тормозной крючок. Этот крючок притягивается к тормозному магниту 4, благодаря чему предотвращается возможность вращения подвижной системы без нагрузки.

При работе же счетчика под нагрузкой тормозной крючок практически не влияет на его показания.

Чтобы диск счетчика вращался в требуемом направлении, необходимо соблюдать определенный порядок подключения проводов к его зажимам. Нагрузочные зажимы прибора, к которым подключают провода, идущие от потребителя, обозначают буквами Я (рис. 338,б), генераторные зажимы, к которым подключают провода от источника тока или от сети переменного тока,— буквами Г.

Мощность и работа электрического тока. 8 класс. Физика. - Объяснение нового материала.

Комментарии преподавателя

Как вычислить работу электрического тока? Мы уже знаем, что напряжение на концах участка цепи численно равно работе, которая совершается при прохождении по этому участку электрического заряда в 1 Кл. При прохождении по этому же участку электрического заряда, равного не 1 Кл, а, например, 5 Кл, совершённая работа будет в 5 раз больше. Таким образом, чтобы определить работу электрического тока на каком-либо участке цепи, надо напряжение на концах этого участка цепи умножить на электрический заряд (количество электричества), прошедший по нему:

A = Uq,

где А — работа, U — напряжение, q — электрический заряд. Электрический заряд, прошедший по участку цепи, можно определить, измерив силу тока и время его прохождения:

q = It.

Используя это соотношение, получим формулу работы электрического тока, которой удобно пользоваться при расчётах:

А = UIt.

Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа.

Работу измеряют в джоулях, напряжение — в вольтах, силу тока — в амперах и время — в секундах, поэтому можно написать:

1 джоуль = 1 вольт х 1 ампер х 1 секунду,

или

1 Дж = 1 В • А • с.

Выходит, что для измерения работы электрического тока нужны три прибора: вольтметр, амперметр и часы. На практике работу электрического тока измеряют специальными приборами — счётчиками. В устройстве счётчика как бы сочетаются три названных выше прибора. Счётчики электроэнергии сейчас можно видеть почти в каждой квартире.

Пример. Какую работу совершает электродвигатель за 1 ч, если сила тока в цепи электродвигателя 5 А, напряжение на его клеммах 220 В? КПД двигателя 80% .

Запишем условие задачи и решим её.

Мы знаем, что мощность численно равна работе, совершённой в единицу времени. Следовательно, чтобы найти среднюю мощность электрического тока, надо его работу разделить на время:

P = A / t.

где Р — мощность тока (механическую мощность мы обозначали буквой N).

Работа электрического тока равна произведению напряжения на силу тока и на время: А = UIt, следовательно,

P = A / t = UIt / t = UI.

Таким образом, мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока, или

P = UI.

Из этой формулы можно определить, что

U = P / I, I = P / U

За единицу мощности, как известно, принят ватт; 1 Вт — 1 Дж / с. Из формулы Р = UI следует, что 1 ватт = 1 вольт х 1 ампер, или 1 Вт = 1 В • А.

Используют также единицы мощности, кратные ватту: гектоватт (гВт), киловатт (кВт), мегаватт (МВт).

1 гВт = 100 Вт;
1 кВт = 1000 Вт;
1 МВт = 1 000 000 Вт.

Измерить мощность электрического тока можно с помощью вольтметра и амперметра. Чтобы вычислить искомую мощность, необходимо напряжение умножить на силу тока. Значение силы тока и напряжение определяют по показаниям приборов.

Существуют специальные приборы — ваттметры, которые непосредственно измеряют мощность электрического тока в цепи.

Домашняя работа.

Задание 1. Ответь на вопросы.

  1. Чему равно электрическое напряжение на участке цепи?
  2. Как через напряжение и электрический заряд, прошедший через участок цепи, выразить работу электрического тока на этом участке?
  3. Как выразить работу тока через напряжение, силу тока и время?
  4. Какими приборами измеряют работу электрического тока?
  5. Что называют мощностью?
  6. Как рассчитать мощность?
  7. Как выражается мощность электрического тока через напряжение и силу тока?
  8. Что принимают за единицу мощности?
  9. Как выражается единица мощности через единицы напряжения и силы тока?
  10. Какие единицы мощности используют в практике?

Задание 2. Реши задачи.

  1. Сколько времени потребуется электрическому току, чтобы при напряжении 100 В и силе тока 0,2 А совершить в цепи работу 400 Дж?
  2. Определите напряжение на участке цепи, в котором за 0,5 мин совершается работа, равная 60 Дж, при силе тока 0,1 А.
  3. Определите мощность тока в электролампе, включенной в сеть напряжением 220 В, если сила тока в ней равна 0,8 А.
     

К занятию прикреплен файл  «Собираем элементарно электрический мотор дома.». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

Использованные источники: http://www.tepka.ru/fizika_8, http://class-fizika.narod.ru
 

Какими приборами можно измерить мощность электрического тока

Fт=mg,g=9,8Н/кг
Fт=35*9,8=343Н
на свободный конец веревки мальчик действует с силой 343Н
неподвижный блок не дает выигрыша в силе
подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза
значит вес груза Р=2*343=686Н

Не работают-холодильник,утюг,зарядки от вай фая(( ))
нету света,интернета.

Ответ:

Объяснение:

L2=L-L1

По правилу моментов

F1*L1=F2*L2

m1*g*L1 = m2*g*(L-L1)

L1*m1 / m2 = L-L1

L1*4 / 1 = 0.5-L1

5*L1=0.5

L1=0.1 м

L2=L-L1 = 0.5-0.1 = 0.4 м.

Дано:

I = 6 А.

I₁ = 2 А.

R₁ = 10 Ом.

-------------------

R₂ - ?

Решение.

Т.к. соединение последовательное (U = U₁ = U₂...), то

1) R₂ = U / I₂ ; U = I₁R₁ ; I₂ = I - I₁

⇒ R₂ = I₁R₁ / I - I₁

2) R₂ = 2 А × 10 Ом / 6 А - 2 А = 20 В / 4 А = 5 Ом.

Ответ: R₂ = 5 Ом.

Объяснение:

Т.к. в верхнюю цепь ушло 2 А, следовательно в нижнюю ушло 4 А. То есть, в вехней цепи сила тока в 2 раза меньше, чем в нижней. А из закона Ома I = U / R, сопротивление обратно пропорционально силе тока в этой цепи. Иными словами, чем больше сила тока, тем меньше сопротивление и наоборот. Итак, если во второй цепи сила тока в 2 раза больше чем в первой, то сопротивление во второй цепи будет в 2 раза меньше, чем в первой, то есть: R₂ = 10 Ом / 2 = 5 Ом.

1

Потому что свет распространяется в однорлдной среде прямолинейно. Поэтому источник света можно видеть только в прямой видимости при условии что число фотонов которые попадают в глаз наблюдателю достаточно для того чтобы вызвать световое ощущение.

Приборы для измерения расхода электроэнергии и параметров тока

Страница 2 из 2

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

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

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

Рис. 7. Измерение напряжения:

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

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

Приборы для измерения расхода электрической энергии.

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

Рис.  8. Измерение мощности
Рис. 9. Принцип действия индукционного счетчика:

1 — диск; 2,3 — электромагниты; 4 — постоянный магнит

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

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

Вольтметры и амперметры | Безграничная физика

Вольтметры и амперметры

Вольтметры и амперметры используются для измерения напряжения и тока соответственно.

Цели обучения

Сравнить схемы подключения амперметра и вольтметра

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Вольтметр - это прибор, используемый для измерения разности электрических потенциалов между двумя точками в электрической цепи.
  • Амперметр - это измерительное устройство, используемое для измерения электрического тока в цепи.
  • Вольтметр подключен параллельно к устройству для измерения его напряжения, а амперметр подключен последовательно к устройству для измерения его тока.
  • В основе большинства аналоговых измерителей лежит гальванометр, прибор, который измеряет ток, используя движение или отклонение иглы. Отклонение иглы вызывается магнитной силой, действующей на провод с током.
Ключевые термины
  • шунтирующее сопротивление : небольшое сопротивление R, помещенное параллельно гальванометру G для получения амперметра; чем больше измеряемый ток, тем меньше R должно быть; большая часть тока, протекающего через счетчик, шунтируется через R для защиты гальванометра
  • гальванометр : аналоговое измерительное устройство, обозначенное G, которое измеряет ток, используя отклонение стрелки, вызванное силой магнитного поля, действующей на провод с током.

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

Вольтметры и амперметры : Краткое введение в вольтметры и амперметры для студентов-физиков.

Вольтметры

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

Вольтметр : Демонстрационный вольтметр из класса физики

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

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

Амперметры

Амперметр измеряет электрический ток в цепи.Название происходит от названия единицы измерения электрического тока в системе СИ, ампер (А).

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

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

Гальванометры (аналоговые измерители)

У аналоговых счетчиков

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

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

Если такой гальванометр имеет сопротивление 25 Ом, то только напряжение В = IR = (50 мкА) (25 Ом) = 1,25 мВ дает показания полной шкалы. Подключив резисторы к этому гальванометру различными способами, вы можете использовать его как вольтметр или амперметр для измерения широкого диапазона напряжений или токов.

Гальванометры как вольтметры

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

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

или:

[латекс] \ text {R} = \ text {R} _ {\ text {tot}} - \ text {r} = 200 \ text {k} \ Omega - 25 \ Omega \ приблизительно 200 \ text {k} \Омега.[/ латекс]

(R настолько велик, что сопротивление гальванометра, r, почти ничтожно.) Обратите внимание, что 5 В, приложенное к этому вольтметру, вызывает отклонение в половину шкалы, пропуская через измеритель ток 25 мкА, поэтому показания вольтметра пропорциональны к напряжению по желанию. Этот вольтметр не годится для напряжений менее примерно половины вольта, потому что отклонение измерителя будет слишком маленьким для точного считывания. Для других диапазонов напряжения другие сопротивления устанавливаются последовательно с гальванометром.Многие измерители позволяют выбирать шкалы, которые включают последовательное включение соответствующего сопротивления с гальванометром.

Гальванометры как амперметры

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

Предположим, например, что нам нужен амперметр, который дает полную шкалу отклонения для 1,0 А и который содержит тот же гальванометр на 25 Ом с чувствительностью 50 мкА. Поскольку R и R включены параллельно, напряжение на них одинаковое.

Эти ИК-капли: IR = I G r

так, чтобы: [latex] \ text {IR} = \ frac {\ text {I} _ \ text {G}} {\ text {I}} = \ frac {\ text {R}} {\ text {r }}. [/ latex]

Решая для R и отмечая, что IG составляет 50 мкА, а I равно 0.{-3} \ Omega. [/ Latex]

Нулевые измерения

Нулевые измерения уравновешивают напряжения, поэтому через измерительные устройства не протекает ток, который мог бы помешать измерению.

Цели обучения

Объясните, почему используются нулевые измерения

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Измерения напряжения и тока стандартными вольтметрами и амперметрами изменяют измеряемую цепь, внося погрешности.Вольтметры потребляют дополнительный ток, тогда как амперметры уменьшают ток.
  • Нулевые измерения используются для уменьшения погрешности измеренных значений напряжения и тока.
  • Потенциометр и мост Уитстона - это два метода измерения нуля.
  • Потенциометр - это прибор, который измеряет неизвестное напряжение путем противодействия известному напряжению, не потребляя ток от измеряемого источника напряжения.
  • Мост Уитстона - это электрическая цепь, используемая для измерения неизвестного электрического сопротивления путем уравновешивания двух ветвей мостовой схемы, одна из которых включает неизвестный компонент.
Ключевые термины
  • нулевые измерения : методы более точного измерения тока и напряжения путем балансировки цепи таким образом, чтобы ток не протекал через измерительное устройство
  • потенциометр : прибор, который измеряет напряжение путем противодействия ему точной долей известного напряжения и без потребления тока из неизвестного источника.
  • Мост Уитстона : прибор, используемый для измерения неизвестного электрического сопротивления путем уравновешивания двух ножек мостовой схемы, одна ножка которой включает неизвестный компонент.

Нулевые измерения

Стандартные измерения цепей изменения напряжения и тока, вносящие числовые погрешности. Вольтметры потребляют дополнительный ток, тогда как амперметры уменьшают ток. Нулевые измерения уравновешивают напряжения, поэтому ток через измерительный прибор не протекает, и цепь остается неизменной. Нулевые измерения обычно более точны, но более сложны, чем стандартные вольтметры и амперметры. Их точность все еще ограничена.

Потенциометр

При измерении ЭДС аккумулятора и подключении аккумулятора напрямую к стандартному вольтметру, как показано на, фактическая измеренная величина - это напряжение на клеммах В. Напряжение связано с ЭДС батареи соотношением В = ЭДС - Ir , где I - протекающий ток, а r - внутреннее сопротивление батареи.

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

ЭДС можно было бы точно рассчитать, если бы были известны r , что бывает редко. Если бы ток I можно было сделать нулевым, тогда В = ЭДС , и ЭДС можно было бы непосредственно измерить. Однако стандартным вольтметрам для работы необходим ток.

Потенциометр - это прибор для измерения нуля для измерения потенциалов (напряжений).Источник напряжения подключен к резистору R, , пропускающему через него постоянный ток. Вдоль провода наблюдается постоянное падение потенциала (падение ИК-излучения), поэтому переменный потенциал получается через контакт вдоль провода.

Неизвестная ЭДС x (обозначенная надписью E x ), подключенная последовательно с гальванометром, показана на. Обратите внимание, что ЭДС x противостоит другому источнику напряжения. Расположение точки контакта регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль.Когда гальванометр показывает ноль, ЭДС x = IR x , где R x - это сопротивление участка провода до точки контакта. Поскольку через гальванометр не протекает ток, он не проходит через неизвестную ЭДС, и определяется ЭДС x .

Потенциометр : Потенциометр является устройством измерения нуля. (a.) Источник напряжения, подключенный к резистору с длинным проводом, пропускает через него постоянный ток I.(b) Неизвестная ЭДС (обозначенная надписью Ex) подключается, как показано, и точка контакта по R регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль. Отрезок провода имеет сопротивление Rx и сценарий Ex = IRx, где I не зависит от соединения, поскольку через гальванометр не течет ток. Таким образом, неизвестная ЭДС пропорциональна сопротивлению сегмента провода.

Стандартная ЭДС заменяется на ЭДС x , и точка контакта регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль, так что ЭДС с = IR с .В обоих случаях через гальванометр не проходит ток. Ток I через длинный провод идентичен. Принимая соотношение ЭДС x / ЭДС с , I отменяет, а решение для ЭДС x дает то, что видно в.

Поскольку для R используется длинный однородный провод, соотношение сопротивлений R x / R с такое же, как отношение длин провода, который обнуляет гальванометр для каждой ЭДС.Три величины в правой части уравнения теперь известны или измерены, и можно вычислить ЭДС x . В этом расчете часто меньше неопределенности, чем при прямом использовании вольтметра, но он не равен нулю. Всегда есть некоторая неопределенность в соотношении сопротивлений R x / R s и стандартных ЭДС. Кроме того, невозможно определить, когда гальванометр показывает ровно ноль, что вносит ошибку как в R x , так и в R s , а также может повлиять на текущий I .

Измерения сопротивления

Многие так называемые омметры измеряют сопротивление. Наиболее распространенные омметры прикладывают напряжение к сопротивлению, измеряют ток и вычисляют сопротивление по закону Ома. Их показания и есть это рассчитанное сопротивление. Простые конфигурации с использованием стандартных вольтметров и амперметров имеют ограниченную точность, поскольку измерители изменяют как напряжение, подаваемое на резистор, так и ток, протекающий через него. Мост Уитстона - это устройство измерения нуля для расчета сопротивления путем уравновешивания падения потенциала в цепи.Устройство называется мостом, потому что гальванометр образует мост между двумя ветвями. Для выполнения нулевых измерений в схемах используются различные мостовые устройства. Резисторы R 1 и R 2 точно известны, а стрелка через R 3 указывает, что это переменное сопротивление. Можно точно прочитать значение R 3 . При неизвестном сопротивлении Rx в цепи R 3 регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль.

Мост Уитстона : мост Уитстона используется для расчета неизвестных сопротивлений. Переменное сопротивление R3 регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль при замкнутом переключателе. Это упрощает схему, позволяя рассчитывать Rx на основе падения ИК-излучения.

Тогда разность потенциалов между точками b и d равна нулю, что означает, что b и d имеют одинаковый потенциал. При отсутствии тока, протекающего через гальванометр, он не влияет на остальную цепь.Таким образом, ветви abc и adc параллельны, и каждая ветвь имеет полное напряжение источника. Поскольку b и d имеют одинаковый потенциал, падение IR вдоль и должно равняться падению IR вдоль ab . Опять же, поскольку b и d имеют одинаковый потенциал, падение ИК-излучения вдоль dc должно равняться падению ИК-излучения вдоль bc . Это уравнение используется для вычисления неизвестного сопротивления, когда ток через гальванометр равен нулю.Этот метод может быть очень точным, но он ограничен двумя факторами. Во-первых, ток через гальванометр не может быть точно равен нулю. Во-вторых, всегда есть неопределенности в R 1 , R 2 и R 3 , которые вносят вклад в неопределенность в R x .

Как измерить электрическую мощность

Основы измерения мощности

Измерение мощности постоянного тока относительно просто, поскольку уравнение просто ватт = вольт x ампер.Для измерения мощности переменного тока коэффициент мощности (PF) представляет сложность, поскольку ватт = вольт x ампер x коэффициент мощности. Это измерение мощности переменного тока называется активной мощностью, истинной мощностью или реальной мощностью. В системах переменного тока умножение вольт на ампер = вольт-ампер, также называемый полной мощностью.

Потребляемая мощность измеряется путем ее расчета во времени с использованием как минимум одного полного цикла. Используя методы оцифровки, мгновенное напряжение умножается на мгновенный ток, затем накапливается и интегрируется за определенный период времени, чтобы обеспечить измерение. Этот метод обеспечивает истинное измерение мощности и истинное среднеквадратичное значение для любой формы сигнала, синусоидального или искаженного, включая содержание гармоник вплоть до полосы пропускания прибора.

Измерение однофазной и трехфазной мощности

Преобразование Блонделя утверждает, что общая мощность измеряется на один ваттметр меньше, чем количество проводов в системе. Таким образом, для однофазной двухпроводной системы потребуется один ваттметр, для однофазной трехпроводной системы потребуется два ваттметра (Рисунок 1), для трехфазной трехпроводной системы потребуется два ваттметра и один трехфазная, четырехпроводная система потребует три ваттметра.

Рис. 1. Метод двух ваттметров позволяет измерять мощность через прямое подключение к системе 3P3W. Pt = P1 + P2

В этом контексте ваттметр - это устройство, которое измеряет мощность с использованием одного входа тока и одного входа напряжения. Многие анализаторы мощности и DSO имеют несколько входных пар ток / напряжение, способных измерять ватт, фактически действуя как несколько ваттметров в одном приборе.Таким образом, можно измерить трехфазную 4-проводную мощность с помощью одного правильно подобранного анализатора мощности.

В однофазной двухпроводной системе (рис. 2) напряжение и ток, измеренные ваттметром, равны полной мощности, рассеиваемой нагрузкой. Напряжение измеряется между двумя проводами, а ток измеряется в проводе, подающем питание на нагрузку, часто называемом горячим проводом. Напряжение обычно можно измерить непосредственно анализатором мощности до 1000 В RMS. Более высокие напряжения потребуют использования ТН (трансформатора напряжения) в системе переменного тока для понижения напряжения до уровня, который может быть измерен прибором.Как правило, токи могут быть измерены непосредственно анализатором мощности до 50 А, в зависимости от прибора. Более высокие токи потребуют использования трансформатора тока (трансформатор тока) в системе переменного тока. Существуют разные типы CT. Некоторые размещаются прямо в линию. В других есть окно, через которое проходит токоведущий кабель. Третий вид - зажимной. Для постоянного тока обычно используется шунт. Шунт помещается в линию, и прибор измеряет низкий уровень сигнала в милливольтах.

Рисунок 2.Однофазная двухпроводная система использует трансформатор тока и трансформатор напряжения.

В однофазной трехпроводной системе (рис. 3) полная мощность представляет собой алгебраическую сумму двух показаний ваттметра. Каждый ваттметр подключен от одного из проводов под напряжением к нейтрали, и ток измеряется в каждом проводе под напряжением. Общая мощность рассчитывается как Pt = P1 + P2.

Рисунок 3. Два ваттметра подключаются к однофазной трехпроводной системе (1P3W).

В трехфазной четырехпроводной системе (рис. 4) каждый из трех ваттметров измеряет напряжение от горячего провода до нейтрали, а каждый ваттметр измеряет ток в одном из трех горячих проводов. Полная мощность для трех фаз - это алгебраическая сумма трех измерений ваттметра, поскольку каждый измеритель, по сути, измеряет одну фазу трехфазной системы. Pt = P1 + P2 + P3

Рис. 4. В этой трехфазной четырехпроводной системе используются три ваттметра.

В трехфазной трехпроводной системе (рис. 5) два ваттметра измеряют фазный ток в любых двух из трех проводов.Каждый ваттметр измеряет линейное напряжение между двумя из трех линий электропитания. В этой конфигурации общая мощность в ваттах точно измеряется алгебраической суммой двух значений ваттметра. Pt = P1 + P2. Это верно, если система сбалансирована или несбалансирована.

Если нагрузка несимметрична, что означает, что фазные токи разные, общая мощность будет правильной, но общая ВА и коэффициент мощности могут быть ошибочными. Однако анализаторы мощности могут иметь специальную схему подключения 3V3A для обеспечения точных измерений в трехфазных, трехпроводных системах со сбалансированной или несимметричной нагрузкой. Этот метод использует три ваттметра для контроля всех трех фаз. Один ваттметр измеряет напряжение между фазами R и T, второй ваттметр измеряет напряжение между фазами S и T, а третий ваттметр измеряет напряжение между фазами R и S. Фазные токи измеряются каждым ваттметром. Метод двух ваттметров все еще используется для расчета полной мощности. Pt = P1 + P2. Однако общая VA рассчитывается как (√3 / 3) (VA1 + VA2 + VA3). Все три напряжения и тока используются для точных измерений и расчетов несимметричной нагрузки.

Рис. 5. Трехфазная трехпроводная система использует метод трех ваттметров для достижения точных измерений при несимметричной нагрузке.

Измерение коэффициента мощности

Коэффициент мощности необходимо часто измерять, и это значение должно поддерживаться как можно ближе к единице (1,0)
В системе электроснабжения нагрузка с низким коэффициентом мощности потребляет больше тока, чем нагрузка с высоким коэффициентом мощности для такое же количество передаваемой полезной мощности. Более высокие токи увеличивают потери энергии в системе распределения и требуют более крупных проводов и другого оборудования. Из-за затрат на более крупное оборудование и потери энергии электрические компании обычно взимают более высокую плату с промышленных или коммерческих потребителей, демонстрирующих низкий коэффициент мощности.

На рис. 6 показано напряжение с запаздыванием по току на 44,77 °, что дает коэффициент мощности 0,70995. Полная мощность S1 составляла 120,223 ВА. Однако реальная мощность, или реальная мощность, P1 составляла всего 85,352 Вт.

Рис. 6. Экран анализатора мощности показывает разность фаз между напряжением и током.

Если энергопотребляющие устройства имеют хорошие коэффициенты мощности, то и вся энергосистема будет такой же, и наоборот. Когда коэффициент мощности падает, часто приходится использовать устройства коррекции коэффициента мощности, что требует значительных затрат. Эти устройства обычно представляют собой конденсаторы, потому что большая часть потребляющих мощность нагрузок является индуктивной.

Ток отстает от напряжения в катушке индуктивности; это известно как запаздывающий коэффициент мощности.Ток приводит к напряжению в конденсаторе; это известно как ведущий коэффициент мощности. Двигатель переменного тока является примером индуктивной нагрузки, а компактная люминесцентная лампа - примером емкостной нагрузки.

Для определения общего коэффициента мощности в трехфазной 4-проводной системе требуются три ваттметра. Каждый измеритель измеряет ватты, а также измерения в вольтах и ​​амперах. Коэффициент мощности рассчитывается путем деления общей мощности каждого счетчика на общее количество вольт-ампер.

В трехфазной трехпроводной системе коэффициент мощности следует измерять с использованием метода трех ваттметров вместо метода двух ваттметров, если нагрузка несимметрична, то есть если фазные токи разные.Поскольку метод двух ваттметров позволяет выполнять измерения только для двух ампер, любые различия в показаниях усилителя на третьей фазе вызовут неточности.

Измерение мощности бытовой техники

Типичным приложением для измерения мощности является резервное питание для бытовых приборов, основанных на стандартах Energy Star или IEC62301. Оба стандарта определяют требуемую точность мощности, разрешение и другие параметры измерения мощности, такие как гармоники. В стандарте IEC62301 есть еще 25 стандартов, которые определяют конкретные параметры испытаний для различных устройств.Например, IEC60436 определяет методы измерения производительности электрических посудомоечных машин.

Режим ожидания определяется как режим с наименьшим энергопотреблением, который не может быть отключен пользователем и который может сохраняться неопределенное время, когда приложение подключено к основному источнику электроэнергии и используется в соответствии с инструкциями производителя. Мощность в режиме ожидания - это средняя мощность в режиме ожидания, измеренная в соответствии со стандартом.

Существует три основных метода измерения энергопотребления в режиме ожидания или других подобных приложениях. Если значение мощности стабильно, можно использовать мгновенные показания прибора в любой момент времени. Если значение мощности нестабильно, возьмите среднее значение показаний прибора с течением времени или измерьте общее потребление энергии. Ватт-часы можно измерить за определенный период времени, а затем разделить на это время.

Измерение общего энергопотребления и деление на время дает наиболее точные значения как при постоянной, так и при колеблющейся мощности, и это метод, обычно используемый при использовании анализаторов мощности нашей компании.Но для измерения общего энергопотребления требуется более сложный прибор, потому что мощность должна постоянно измеряться и суммироваться.

Инструменты для измерения мощности

Мощность обычно измеряется с помощью цифрового анализатора мощности или цифрового запоминающего осциллографа с микропрограммным обеспечением для анализа мощности. Большинство современных анализаторов мощности полностью электронные и используют дигитайзеры для преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму. Анализаторы более высокого уровня используют методы цифровой обработки сигналов для выполнения вычислений, необходимых для определения значений.

DSO с анализом мощности используют специальное микропрограммное обеспечение для выполнения точных измерений мощности. Однако они несколько ограничены, поскольку основаны на выборочных данных из оцифрованных форм волн. Их датчики тока и напряжения делают их хорошо подходящими для работы на уровне плат и компонентов, где абсолютная точность не является обязательной, а частота сети относительно высока.

Анализаторы мощности обычно могут измерять до 50 A RMS непосредственно при уровнях напряжения до 1000 V RMS, поэтому большинство тестируемых продуктов можно подключать напрямую.С другой стороны, DSO потребует использования пробников напряжения и тока для измерения мощности.

ТТ

рассчитываются по соотношению входного и выходного тока, например 20: 5. Другими важными параметрами ТТ являются точность, фазовый сдвиг и частотный диапазон для измерения мощности переменного тока. ТН используются для понижения фактического напряжения до уровня, приемлемого для прибора измерения мощности. Например, если тестируемый продукт рассчитан на 480 В переменного тока, а прибор ограничен до 120 В переменного тока, то требуется от 4 до 1 ТН.

DSO обычно не обеспечивает точность анализатора мощности и не может напрямую принимать входные сигналы высокого тока и напряжения, но может измерять мощность на гораздо более высоких частотах до 500 МГц с помощью соответствующих пробников. Он также обеспечивает другие преимущества перед анализаторами мощности в определенных приложениях, включая специальные пробники для простоты подключения, фазовую компенсацию пробника и до восьми многоканальных входов.

Типичным приложением для DSO может быть любой тип измерения на уровне платы, например, при разработке печатных плат для импульсного источника питания.Параметры, которые обычно измеряются и анализируются с помощью DSO или анализатора мощности, включают, помимо прочего, потери мощности переключения, потребляемую мощность устройства, уровень шума переключения, гармоники, выходную мощность и стабильность выхода.

При использовании DSO необходимое оборудование будет включать датчики дифференциального напряжения и датчик тока (рисунок 7). Токовый пробник подключается к одному из основных токоведущих проводов, как показано на рисунке. Часто напряжения компонентов не относятся к уровню земли.Поэтому для изоляции заземления DSO от заземления компонентов требуется датчик дифференциального напряжения. В дополнение к анализатору мощности или DSO, трансформаторам тока и трансформатору тока, если необходимо, другими вспомогательными компонентами для измерения мощности являются зонды, зажимы и провода. Когда все необходимые инструменты и компоненты будут под рукой, следующим шагом будет определение того, какие именно инструменты необходимы и как эти инструменты должны быть подключены к нагрузке.

Рис. 7. Используйте пробники напряжения и токовый пробник с осциллографом для измерения напряжения и тока.

Анализаторы мощности

обычно являются предпочтительным инструментом для измерения мощности бытовых приборов и других измерений мощности с относительно высокими уровнями напряжения, низкими частотами и высокими требованиями к точности. Однако для измерений на уровне платы обычно используется DSO.

Используя информацию, представленную выше, можно выбрать и подключить правильные инструменты и инструменты для различных приложений измерения мощности. Информация, полученная с помощью этих инструментов, затем может быть использована для оптимизации конструкции, соответствия стандартам и предоставления информации на паспортной табличке.

Понимание измерений энергии | Венбрук Сервисез

Вы, наверное, читаете эту статью с электронного устройства. По определению, это означает, что вы используете электричество для его просмотра. Это может быть электричество от сети или просто аккумулятор, подключенный к вашему компьютеру или телефону. Если вы используете питание от сети, электричество поступает на ваше устройство переменным током, обычно называемым переменным током. Однако, если оно поступает от аккумуляторной батареи, ваше устройство получает питание в виде постоянного или постоянного тока.Хотя вы, вероятно, встречали эти термины в повседневном использовании энергии, большинство людей не понимают, что они означают.

Вы используете энергию для разных целей в повседневной жизни. Эти виды использования включают освещение, запуск промышленных машин, развлечения, обучение и т. Д. Периодически ваша энергетическая компания отправляет вам счета за потребленную электроэнергию. Это когда пригодится лучшее понимание измерения энергии.

В этой статье мы рассмотрим различные единицы измерения выходной энергии и энергопотребления.Мы включим очень простую разбивку значений единиц, используемых в этом процессе. Основные единицы измерения - амперы, ватты и вольт. Вы можете встретить эти термины на этикетках аккумуляторов, источников питания, схемах устройств, описаниях продуктов и в других местах. Ниже приводится базовое, но подробное объяснение этих различных измерений.

Вт

Возможно, вы слышали, что энергетическая компания указывает мощность в единицах, называемых ваттами. Итак, что такое ватт? Это обозначение, используемое для измерения энергии.Проще говоря, это устройство, которое расскажет вам о количестве энергии, которое устройство использует при работе от электричества. Большинство производителей электроприборов наносят эту цифру на упаковку прибора. Если его нет на упаковке, вы можете поискать его в инструкции по эксплуатации оборудования.

Например, лампочка с маркировкой 25 Вт потребляет 25 Вт из вашей линии электропередачи, когда вы ее включаете. Количество используемой энергии также измеряется с учетом других факторов, таких как время. Например, у нас могут быть ватт-часы и киловатт-часы.Ватт-час - это мера того, сколько электроэнергии потребляет электроприбор за заданное время. Обозначение таймфрейма обычно час.

Например, вы можете ожидать, что прибор с маркировкой 300 Вт будет потреблять примерно такое количество электроэнергии, если оставить его включенным на час. Точно так же киловатт-час (кВтч) - это знакомый вам символ. Это цифра, которую ваша энергетическая компания использует для выставления счетов. В вашем счете эта единица будет использоваться для указания общего количества энергии, потребляемой всеми вашими приборами. Киловатт представляет 1000 ватт. Следовательно, киловатт-час - это составная единица, равная 1000 ватт мощности, выдерживаемой в течение часа. Такие устройства, как посудомоечные машины, потребляют в среднем 500 кВтч в год. С другой стороны, мегаватт эквивалентен 1000 киловатт или миллиону ватт. Вы используете такую ​​мощность для питания крупных предприятий, таких как фабрики или города.

Ампер

Термин «сила тока» используется для определения силы электрического тока. Чтобы лучше понять, как все это работает, нужно также знать о напряжении.Мы обсудим напряжение как давление в колодце электричества, которое проходит в вашем доме. Следовательно, мы можем рассматривать ампер как единицу электрического тока, необходимую для работы прибора. С общей точки зрения, более крупные приборы потребляют большую силу тока.

Следовательно, как указано выше, ампер - это просто измерение тока, используемого конкретным устройством. Устройства с большей мощностью работают быстрее и лучше. Однако это будет стоить вам больше с точки зрения электричества. Чтобы уменьшить свои счета за электричество, вам нужно будет пересмотреть свои приборы и выяснить, какие из них вы можете отказаться.Для достижения аналогичного результата вы также можете рассмотреть возможность использования приборов с более низким номинальным током.

При физическом поражении электрическим током сила тока является фактором, определяющим, насколько опасно событие. Поскольку вы точно не знаете, какой ток проходит через них, вам непременно следует стараться держаться подальше от открытых источников питания. В худшем случае - поражение электрическим током.

Вольт

Мы только что обсудили ампер как единицу измерения силы тока, необходимой конкретному устройству для работы.Чтобы ток мог добраться до нужного места, ему нужна транспортная единица. Следовательно, напряжение - это мера силы, необходимой для передачи тока в ампер против сопротивления используемого материала. Проще говоря, напряжение - это мера давления электричества.

Как показывает практика, напряжение всегда должно быть постоянным. Слишком высокое напряжение приведет к перегрузке ваших устройств при подключении. Если вы видите, что свет в вашем доме тускнеет, это обычно связано с недостаточным напряжением, чтобы протолкнуть ток в лампочки.

В большинстве электроустановок есть автоматический выключатель. Они пропускают определенное количество тока в ваш дом для питания ваших бытовых устройств. Если сила тока превышает номинальную для автоматического выключателя, он отключает ток. Это жизненно важно для защиты ваших устройств и домашней проводки.

Как электричество попадает в ваш дом

Электроснабжение приходит к вам домой от электросети через два 120-вольтовых провода, которые обеспечивают общую мощность 240 вольт.Электроэнергия поступает в ваш дом через мачту и главные служебные кабели (или, в некоторых случаях, подземные кабели). По пути он проходит через счетчик электроэнергии, который записывает ваше общее использование. Как только он входит в ваш дом, начальная остановка подачи электроэнергии - это ваша сервисная панель.

Как определяется сила тока в вашем доме?

Размер блока питания в вашем доме определяет количество устройств, которые вы можете использовать одновременно. Блок питания на 200 ампер позволит вам использовать несколько устройств одновременно.Однако 60 ампер может быть недостаточно для одновременной работы электрического водонагревателя, плиты и фена. Чтобы измерить вашу электрическую сеть, исследуйте основные компоненты системы электроснабжения вашего дома - кабель, кабелепровод, счетчик, панель и главный автоматический выключатель - чтобы определить, какой из них имеет наименьшую силу тока. Самый низкий рейтинг - это общий рейтинг источника питания вашего дома.

Дополнительная информация об измерениях

Как вы уже прочитали, важно понимать, сколько энергии потребляют ваши устройства.Если у вас есть дом или коммерческая недвижимость в Фредерике, штат Мэриленд, вы можете связаться с Wenbrooke Services для получения дополнительной информации. Мы предлагаем отличные услуги электроснабжения, охлаждения и отопления на всей территории округа Грейтер-Фредерик. У нас есть опыт и подготовка, чтобы понять, как ватты, амперы и вольт работают вместе, чтобы дать вашему дому достаточно энергии.

В Wenbrooke Services мы также предлагаем услуги, связанные с заменой проводки, генераторами, планами технического обслуживания и аварийными поломками. Фактически, мы предоставляем полный спектр электрических и солнечных услуг.Вы даже можете связаться с нами, если вам нужны услуги по отоплению или охлаждению, такие как ремонт, техническое обслуживание или установка. Наши специалисты обладают высокой квалификацией, чтобы дать надежный совет и помощь. Чтобы узнать больше обо всех способах, которыми мы можем вам помочь, позвоните нам сегодня.

Завод Инжиниринг | Приборы для измерения мощности и принцип их работы

Измерение электроэнергии не сильно изменилось за последние годы. Вольт - это все еще вольт, а ватт - это ватт. Однако устройства, используемые для измерения этих электрических параметров, сильно изменились.То, что когда-то было механическим, теперь электронное; то, что когда-то было аналоговым, теперь цифровое.

Следующий список представляет собой выборку измерений, применимых к промышленным предприятиям.

  • Кажущаяся квах - квадратный корень из суммы квадратов активной и реактивной мощностей в течение одного часа. Обычно это не относится к несинусоидальным величинам.

  • Ток - величина электрического тока, протекающего через электрический проводник, измеряется в амперах.

  • Требование - активная, активная или истинная мощность. Мощность, фактически потребляемая нагрузкой. Это измерение учитывает коэффициент мощности.

  • Частота - относится к количеству полных циклов переменного напряжения или тока, возникающих в течение одной секунды, измеряется в Гц.

  • Гармоники - напряжения или ток с частотами, кратными основной частоте сети.Они обычны и иногда опасны при нелинейных нагрузках.

  • кв - межфазное напряжение цепи. Об этом следует помнить, когда требуется измерение напряжения между фазой и землей.

  • квар - практическая единица реактивной мощности, равная произведению среднеквадратичного (действующего) напряжения в кВ, среднеквадратичного значения тока в амперах и синуса угла между ними. Квар - это реактивная мощность, или мощность, которая фактически «заимствуется» у нагрузки и возвращается источнику питания в каждом цикле.

  • кВт - мгновенная потребляемая мощность.

  • кВтч —1 кВт на 1 час.

  • Разность фаз - разность фаз между двумя синусоидальными функциями, такими как напряжение или ток, с одинаковыми периодами. Временная зависимость между током и напряжением в цепях переменного тока.

  • Phasor kvah - Комплексное число, связанное с синусоидально изменяющимися электрическими величинами, такое, что абсолютное значение комплексного числа соответствует либо пиковой амплитуде, либо среднеквадратичному значению величины (в данном случае квах), а фаза - фазе. угол в нулевой момент времени.

  • Коэффициент мощности - отношение истинной мощности (в Вт) к полной мощности (в ВА). Выражается в десятичной форме, например 0,97.

  • Реактивное сопротивление - противодействие протеканию тока в цепи переменного тока, создаваемое через индуктивность или емкость.

  • Quadergy - интеграл реактивной мощности по времени. Он доставляется по электрической цепи в течение временного интервала, когда напряжения и токи являются периодическими, произведением реактивной мощности и временного интервала, при условии, что временной интервал достаточно велик по сравнению со временем одного периода.

  • Напряжение - наибольшая действующая (эффективная) электрическая разность потенциалов между любыми двумя проводниками цепи. Некоторые системы, такие как 3-фазные 4-проводные, однофазные 3-проводные и 3-проводные системы постоянного тока, могут иметь различные цепи с различным напряжением.

  • Разброс напряжения - разница между максимальным и минимальным напряжениями.

  • Вольтампер - единица полной мощности в Международной системе единиц (СИ).Полная мощность в точках входа в однофазную двухпроводную систему, когда произведение действующего значения тока в амперах на действующее значение напряжения равно единице.

  • Вт - мощность, необходимая для выполнения работы со скоростью один джоуль в секунду. W = EI, где W = ватты, E = вольт и I = амперы.

  • Вт-час - мощность, необходимая для выполнения работы со скоростью один джоуль в секунду в течение одного часа.

    • Индукционный счетчик электроэнергии

      Рис. 1. В жилых или промышленных помещениях основным устройством измерения мощности является ваттметр. Напряжение и ток преобразуются в пропорциональные магнитные потоки. Магнитный поток фокусируется на диске роторного узла и взаимодействует с ним. Временные и пространственные отношения, а также величина магнитного потока определяют влияние крутящего момента на диск. Постоянный магнит, который служит эталоном энергии, контролирует скорость вращения диска.Это гарантирует, что вращение пропорционально ваттам. Червячная передача, зацепленная с валом диска, приводит в действие механический регистр, который отображает накопленную энергию в кВтч. Узел затвора преобразует вращение диска в импульсы, подаваемые на электронный регистр.

      Рис. 2. Ротор представляет собой алюминиевый диск с валом, червячной передачей, опорными поверхностями, отверстиями для предотвращения проскальзывания и меткой ГРМ. Это часть счетчика ваттметров, которая непосредственно приводится в действие электромагнитной силой.

      Рис 3. Статор состоит из потенциальной катушки и токовой катушки. Потенциальная катушка линейно подключена к электрической сети. Он создает поле горизонтального потока, пропорциональное приложенному напряжению. Катушка тока соединена последовательно с одной силовой ветвью. Он создает вертикальное магнитное поле, пропорциональное току, протекающему через нагрузку. Статор может включать в себя более одной токовой цепи. Комбинированная магнитная цепь устроена так, что совместный эффект при возбуждении должен оказывать вращающий момент на ротор.

      Рис. 4. Двигатель представляет собой совмещенный ротор и статор. Когда диск подвешен магнитно, он индуцирует вихревые токи, которые взаимодействуют с магнитными полями в статоре, создавая крутящий момент на диске, пропорциональный истинной мощности. Скорость вращения диска пропорциональна истинной мощности.

      Рис. 5. Блок-схема ваттметра выше показывает, как его компоненты работают вместе для регистрации потребляемой электроэнергии.

      Цифровой измеритель мощности

      Рис 6. киловатт-часов - это только один параметр, который может измерить цифровой измеритель мощности. Он подключается к линии, измеряет мгновенное напряжение и ток, а затем выполняет другие измерения, вычисляя эти данные. Вот некоторые из рассчитанных количеств:

    • Энергия (кВтч)

    • Quadergy (кварч)

    • Фазор кВА · ч

    • Кажущаяся кВА · ч

    • Значения спроса

    • Текущий фазовый угол для каждой фазы

    • Коэффициент мощности искажения для каждого элемента

    • Искажения ВАХ для всех фаз

    • I2h, основная гармоника и гармоники для каждой фазы

    • I2nh, (квадрат условного тока нейтрали в часах)

    • V2h, основная гармоника и гармоники для каждой фазы

    • ВАч для всех фаз

    • Варх

    • Напряжение между фазой и нейтралью, основная гармоника для всех фаз

    • Фазовый угол напряжения

    • Втч, все фазы

    • Вт-часов, основная для каждой фазы

    • Вт-часов, основная гармоника и гармоники для каждой фазы.

      • Некоторые цифровые счетчики электроэнергии могут передавать свои измерения и расчеты. Это осуществляется через последовательные порты, соединения Ethernet и / или встроенные веб-браузеры с соответствующим программным обеспечением.

        Рис. 7. Функционирование типичного цифрового счетчика электроэнергии можно пояснить с помощью блок-схемы. Обычно цифровой измеритель мощности состоит из датчиков напряжения и тока, тактовых цепей и опорных цепей напряжения, преобразователя тока в напряжение, аналого-цифровых (A / D) преобразователей напряжения и тока, цифровых умножителей, аккумулятора и выходных регистров. которые обрабатывают энергетические импульсы.

        Рис. 8. Аналоговые входы напряжения и тока дискретизируются одновременно. Выборки преобразуются в цифровые значения с помощью аналого-цифрового преобразователя. Цифровая схема обрабатывает данные для вычисления желаемых величин.

        PLANT ENGINEERING Журнал выражает признательность компании General Electric Meter and Power Measurement, Inc. за использование их материалов при подготовке этой статьи.

  • Текущее электричество - Science World

    Цели

    • Опишите компоненты, необходимые для замыкания электрической цепи.

    • Продемонстрируйте различные способы завершения цепи (параллельной или последовательной).

    • Определите, как электричество используется в бытовых приборах.

    • Опишите взаимосвязь между электроном и текущим электричеством.

    Материалы

    Фон


    Электричество используется для работы вашего мобильного телефона, силовых поездов и кораблей, для работы холодильника и двигателей в таких машинах, как кухонные комбайны. Электрическая энергия должна быть заменена на другие формы энергии, такие как тепловая, световая или механическая, чтобы быть полезной.

    Все, что мы видим, состоит из крошечных частиц, называемых атомами. Атомы состоят из еще более мелких частей, называемых протонами, электронами и нейтронами.Атом обычно имеет одинаковое количество протонов (которые имеют положительный заряд) и электронов (которые имеют отрицательный заряд). Иногда электроны можно отодвинуть от своих атомов.

    Электрический ток - это движение электронов по проводу. Электрический ток измеряется в ампер, (ампер) и относится к количеству зарядов, которые перемещаются по проводу за секунду.

    Для протекания тока цепь должна быть замкнута; Другими словами, должен быть непрерывный путь от источника питания через цепь, а затем обратно к источнику питания.

    Параллельная цепь (вверху)

    Цепь серии (внизу)

    Напряжение иногда называют электрическим потенциалом и измеряется в вольт . Напряжение между двумя точками в цепи - это полная энергия, необходимая для перемещения небольшого электрического заряда из одной точки в другую, деленная на размер заряда.

    Сопротивление измеряется в Ом и относится к силам, которые препятствуют протеканию электронного тока в проводе.Мы можем использовать сопротивление в своих интересах, преобразовывая электрическую энергию, потерянную в резисторе, в тепловую энергию (например, в электрической плите), световую энергию (лампочка), звуковую энергию (радио), механическую энергию (электрический вентилятор) или магнитную энергию. энергия (электромагнит). Если мы хотим, чтобы ток протекал напрямую из одной точки в другую, мы должны использовать провод с минимально возможным сопротивлением.

    Аккуратная аналогия, помогающая понять эти тер мс: система водопроводных труб.

    • Напряжение эквивалентно давлению воды, которая выталкивает воду в трубу
    • Ток эквивалентен расходу воды
    • Сопротивление похоже на ширину трубы - чем тоньше труба, тем выше сопротивление и тем труднее протекает вода.

    В этой серии заданий учащиеся будут экспериментировать с проводами, батареями и переключателями, чтобы создать свои собственные электрические цепи, одновременно изучая напряжение, ток и сопротивление.

    Интересный факт!

    Вы можете заметить, что символы для некоторых единиц СИ (Международная система единиц) в этом плане урока написаны с заглавной буквы, например, вольт (В) и ампер (А), в отличие от тех, к которым вы привыкли. используя (м, кг). При названии единицы в честь человека принято использовать заглавную букву. В этих случаях подразделения были названы в честь Алессандро Вольта и Андре-Мари Ампера. Единица измерения сопротивления также была названа в честь человека (Георг Симон Ома), но использует символ Ω, который представляет греческую букву омега.Эти правила важно соблюдать, поскольку строчные и прописные буквы могут означать разные единицы измерения, такие как тонна (т) и тесла (Т). Единственным исключением является то, что для литров допустимо использовать L, поскольку букву «l» часто путают с цифрой «1»!

    Словарь

    амперметр : прибор для измерения электрического тока в цепи; единица измерения - амперы или амперы (А).
    цепь : Путь для прохождения электрического тока.
    проводник : Вещество, состоящее из атомов, которые свободно удерживают электроны, что позволяет им легче проходить через него.
    электрический ток : непрерывный поток электрического заряда, перемещающийся из одного места в другое по пути; требуется для работы всех электрических устройств; измеряется в амперах или амперах (A).
    электрохимическая реакция : реакция, которая чаще всего включает в себя перенос электронов между двумя веществами, вызванный или сопровождаемый электрическим током.
    электрод : проводник, по которому ток входит или выходит из объекта или вещества.
    электрон : субатомная частица с отрицательным электрическим зарядом.
    изолятор : Вещество, состоящее из атомов, которые очень прочно удерживают электроны, что не позволяет электронам легко проходить сквозь них.
    параллельная цепь : Тип схемы, которая позволяет току течь по параллельным путям. Электрический ток распределяется между разными путями.Если лампочки подключены в параллельную цепь, и одна из лампочек удалена, ток все равно будет течь, чтобы зажечь другие лампочки в цепи.
    полупроводник : Вещество, состоящее из атомов, которые удерживают электроны с силой между проводником и изолятором.
    последовательная цепь : Схема, в которой все компоненты соединены по одному пути, так что один и тот же ток течет через все компоненты. Если вынуть одну из лампочек, цепь разорвется, и ни одна из других лампочек не будет работать.
    напряжение : Разность потенциалов между двумя точками в цепи, например положительным и отрицательным полюсами батареи. Его часто называют «толчком» или «силой» электричества. Возможно наличие напряжения без тока (например, если цепь неполная и электроны не могут течь), но невозможно иметь ток без напряжения. Он измеряется в вольтах (В).
    вольтметр : прибор, используемый для измерения разности электрических потенциалов между двумя точками в цепи.

    Прочие ресурсы

    г. до н.э. Hydro | Power Smart для школ

    г. до н.э. Hydro | Изучение простых схем

    г. до н.э. Hydro | Изучение последовательных и параллельных цепей

    г. до н.э. Hydro | Электробезопасность

    Как работает материал | Как работают светодиоды

    Для покупки елочных мини-лампочек: Home Depot, Canadian Tire

    Для приобретения небольших учебных лампочек (номиналом не более 2 вольт каждая): Boreal Science

    Измерения тока: практическое руководство - NI

    Методы измерения тока
    Существует два основных способа измерения тока: один основан на электромагнетизме и связан с первым измерителем с подвижной катушкой (д'Арсонваля), а другой основан на основной теории электричества, законе Ома. .

    Измеритель / гальванометр Д’Арсонваля
    Измеритель Д’Арсонваля - это амперметр, который представляет собой прибор для обнаружения и измерения электрического тока. Это аналоговый электромеханический преобразователь, который производит поворотное отклонение через ограниченную дугу в ответ на электрический ток, протекающий через его катушку.

    Форма д'Арсонваля, используемая сегодня, состоит из небольшой вращающейся катушки проволоки в поле постоянного магнита. Катушка прикреплена к тонкой стрелке, пересекающей калиброванную шкалу.Крошечная торсионная пружина переводит катушку и указатель в нулевое положение.

    Когда через катушку протекает постоянный ток (DC), катушка создает магнитное поле. Это поле действует против постоянного магнита. Катушка вращается, нажимая на пружину, и перемещает указатель. Стрелка указывает на шкалу, показывающую электрический ток. Тщательная конструкция полюсных наконечников обеспечивает однородность магнитного поля, поэтому угловое отклонение стрелки пропорционально току.

    Другие амперметры
    По сути, большинство современных амперметров основаны на фундаментальной теории электричества, законе Ома. Современные амперметры - это, по сути, вольтметры с прецизионным резистором, и, используя закон Ома, можно выполнить точное, но экономичное измерение.

    Закон Ома - Закон Ома гласит, что в электрической цепи ток, проходящий через проводник между двумя точками, прямо пропорционален разности потенциалов (другими словами, падению напряжения или напряжению) в двух точках и обратно пропорционален разности потенциалов. сопротивление между ними.

    Математическое уравнение, описывающее эту связь:

    I = V / R

    , где I - ток в амперах, V - разность потенциалов между двумя интересующими точками в вольтах, а R - параметр цепи, измеряемый в омах (что эквивалентно вольтам на ампер), называемый сопротивлением.

    Работа амперметра

    - Современные амперметры имеют внутреннее сопротивление для измерения тока через определенный сигнал. Однако, когда внутреннего сопротивления недостаточно для измерения больших токов, необходима внешняя конфигурация.

    Для измерения больших токов вы можете разместить прецизионный резистор, называемый шунтом, параллельно измерителю. Большая часть тока проходит через шунт, и лишь небольшая часть протекает через счетчик. Это позволяет измерителю измерять большие токи.

    Допускается любой резистор, если максимальный ожидаемый ток, умноженный на сопротивление, не превышает входной диапазон амперметра или устройства сбора данных.

    При измерении тока таким образом следует использовать резистор наименьшего номинала, поскольку это создает наименьшие помехи для существующей цепи.Однако меньшее сопротивление приводит к меньшему падению напряжения, поэтому вы должны найти компромисс между разрешением и помехами в цепи.

    На рисунке 2 показана общая схема измерения тока через шунтирующий резистор.

    Рис. 2. Подключение шунтирующего резистора к измерительному устройству

    При таком подходе ток фактически направляется не на плату амперметра / сбора данных, а через внешний шунтирующий резистор. Максимальный ток, который вы можете измерить, теоретически безграничен при условии, что падение напряжения на шунтирующем резисторе не превышает рабочий диапазон напряжения платы амперметра / сбора данных.

    Токовые условные обозначения

    Обычные токи
    Обычные токи - это измерения тока, обычно используемые в современной электронике, электрических схемах, линиях передачи и т. Д. Они не соответствуют стандарту передачи и могут варьироваться от нуля до больших значений силы тока.

    Токовые петли / 4–20 мА Условные обозначения
    Аналоговые токовые петли используются для любых целей, когда требуется дистанционное наблюдение или управление устройством по паре проводов.Одновременно может присутствовать только один текущий уровень.

    «Токовая петля от 4 до 20 мА» или 4–20 мА - это стандарт аналоговой передачи электроэнергии для промышленных измерительных приборов и средств связи. Сигнал представляет собой токовую петлю, где 4 мА представляет сигнал нулевого процента, а 20 мА представляет собой сигнал 100 процентов. [1] «МА» означает миллиампер или 1/1000 ампера.

    «Живой ноль» при 4 мА позволяет приемному оборудованию различать нулевой сигнал и обрыв провода или неработающий прибор.[1] Разработанный в 1950-х годах, этот стандарт до сих пор широко используется в промышленности. Преимущества условного обозначения 4–20 мА включают широкое использование производителями, относительно низкую стоимость внедрения и его способность подавлять многие формы электрических шумов. Кроме того, с живым нулем вы можете напрямую запитывать маломощные приборы от контура, экономя на дополнительных проводах.

    Рекомендации по погрешности
    Размещение шунтирующего резистора в цепи важно. Если внешняя цепь имеет общее заземление с компьютером, на котором установлена ​​плата амперметра / сбора данных, вам следует разместить шунтирующий резистор как можно ближе к заземляющей ветви цепи.В противном случае синфазное напряжение, создаваемое шунтирующим резистором, может выходить за пределы спецификации для платы амперметра / сбора данных, что может привести к неточным показаниям или даже к повреждению платы. На рисунке 3 показано правильное и неправильное размещение шунтирующего резистора.

    Рис. 3. Размещение шунтирующего резистора

    Измерения устройства сбора данных
    Существует три различных метода измерения аналоговых входов. Пожалуйста, обратитесь к статье «Как произвести измерение напряжения» для получения дополнительной информации по каждой конфигурации.

    В качестве примера рассмотрим систему сбора данных NI CompactDAQ USB. На рисунке 4 показано шасси NI cDAQ-9178 и модуль аналогового ввода тока NI 9203. NI 9203 не требует внешнего шунтирующего резистора из-за наличия внутреннего прецизионного резистора.

    Рисунок 4. Шасси NI cDAQ-9178 и модуль аналогового ввода тока NI 9203

    На рисунке 5 показана схема подключения для измерения эталонного несимметричного тока (RSE) с использованием шасси NI cDAQ-9178 с NI 9203, а также распиновка модуля.На рисунке контакт 0 соответствует каналу «Аналоговый вход 0», а контакт 9 соответствует общей земле.


    Рисунок 5. Измерение тока в конфигурации RSE

    В дополнение к NI 9203, модули аналогового ввода общего назначения, такие как NI 9205, могут обеспечивать функциональные возможности ввода тока с использованием внешнего шунтирующего резистора.

    Как увидеть свои измерения: NI LabVIEW
    После подключения датчика к измерительному прибору вы можете использовать программное обеспечение графического программирования LabVIEW для визуализации и анализа данных по мере необходимости.

    Рис. 6. LabVIEW Current Measurement

    Источники
    Болтон, Уильям (2004). КИПиА. Эльзевир. ISBN 0750664320.

    Принципы электричества | Energizer

    Эти основные принципы электричества лежат в основе электрических устройств, используемых в вашем доме и школе, таких как цифровые камеры, стереосистемы, фонарики, калькуляторы и портативные проигрыватели компакт-дисков.

    Ом и вольт

    Ученые знают, что существуют способы измерения электрических величин.Один из них - кулонов в секунду, - мера потока электронов через металлический проводник или провод. Ток в один кулон в секунду равен один ампер .

    Даже материалы, которые проводят электричество, сопротивляются потоку электронов. Единица электрического сопротивления - Ом . Давление, необходимое для протекания одного кулона в секунду (один ампер) через проводник с сопротивлением Ом , составляет один вольт.

    Закон Ома объясняет взаимосвязь между напряжением (E), сопротивлением (R) и током (I).

    В двух цепях с одинаковым напряжением ток будет пропорционально больше в цепи с меньшим сопротивлением. В цепях с одинаковым сопротивлением протекающий ток будет прямо пропорционален приложенному напряжению. Ток прямо пропорционален напряжению, обратно пропорционален сопротивлению.

    I (Амперы) = E (Вольт) / R (Ом)

    Также: E = IR или R = E / I

    Одним из наиболее распространенных электрических измерений, которые вы будете использовать, является ватт, единица измерения электрических величин. мощность: Вт (Вт) = E (Вольт) x I (Амперы).

    Количество электрического заряда измеряется в кулонах.

    Ученые и инженеры используют свои знания в области электричества для разработки новейших инструментов, инструментов и устройств. И вы можете применить принципы электричества, которые вы только что узнали, вместе с наукой об аккумуляторах, которую вам преподнесла компания Energizer.

    Пожалуйста, прочтите внимательно!

    Во всех экспериментах используется безопасный низковольтный аккумулятор. Бытовой электрический ток содержит высокое напряжение, которое может привести к серьезным травмам.НЕ используйте бытовой электрический ток для любых из этих экспериментов. ВСЕ эксперименты следует проводить под наблюдением взрослых.

    • Тщательно следуйте инструкциям по подключению для каждого эксперимента. Неправильная проводка может привести к утечке и / или разрыву батареи.
    • ЗАПРЕЩАЕТСЯ разбирать аккумулятор. Контакт с материалом внутренней батареи может привести к травме.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *