Содержание

Почему вольтметр параллельно, а амперметр последовательно? | ЭТМ для профессионалов

Для измерения малых токов и напряжений используют высокочувствительный прибор гальванометр — это основа и прообраз любых стрелочных измерительных приборов. Если последовательно с гальванометром подключить добавочное сопротивление – получится вольтметр, а если параллельно подключить шунт – амперметр.

Несмотря на то, что цифровые измерители в последние десятилетия стали очень распространёнными, всё равно остаются сферы применения, в которых нужны достоинства именно стрелочных приборов, например, для наблюдения динамики изменяющейся величины при каких-то переходных процессах, для измерения изменяющихся сигналов и прочего.

В этой статье мы поговорим о подключении вольтметров и амперметров для измерения напряжений и токов.

Подключение вольтметра

Вольтметр измеряет напряжение – разность потенциалов между двумя точками электрической цепи.

Так как напряжение получается между двумя точками, то и вольтметр подключается параллельно источнику питания или какому-нибудь элементу цепи. Как бы это странно или смешно ни звучало, но подключить вольтметр в цепь последовательно нельзя, потому что напряжение нельзя измерить в одной точке — обязательно нужны две точки.

Схема подключения вольтметра

Схема подключения вольтметра

Как известно, постоянный ток не изменяет своего направления с течением времени, значит, напряжение и полярность источника постоянного тока тоже не изменяются.

Поэтому при измерении постоянного напряжения нужно соблюдать полярность – плюс вольтметра к плюсу цепи, а минус к минусу. Если перепутать полярность, то стрелка будет отклоняться в обратную сторону (в сторону нуля за шкалу). Обычно это не приводит к страшным последствиям и при отключении прибора от цепи стрелка вернётся в исходное положение, но в некоторых случаях это может повредить прибор.

Если вольтметр цифровой, или вы измеряете напряжение мультиметром, то при неправильном подключении возможен один из вариантов:

  1. Прибор покажет измеренное значение, но со знаком «минус» перед ним. Знак минус говорит о неверной полярности или о том, что на плюсовом выводе вольтметра (на щупе) напряжение отрицательно относительно выбранной точки измерения (второго щупа).
  2. Прибор сам определит полярность и покажет измеренное значение.
  3. На экране не будет никаких значений или будут гореть «нули».

Причём первый вариант самый распространённый для большинства цифровых мультиметров.

Переменный ток изменяет своё направление с течением времени, например, в отечественной электросети, оно изменяется с частотой 50 герц. Простым языком плюс и минус на разноимённых проводах меняются местами 100 раз в секунду.

Поэтому при измерении переменного тока просто невозможно соблюдать полярность и выводы вольтметра подключаются к цепи произвольно.

ВАЖНО! При выборе вольтметра (и амперметра) учитывайте для измерения какого тока он предназначен, для переменного или постоянного. Есть приборы, которые могут измерять и постоянный, и переменный ток, а есть измеряющие только постоянный ток. На стрелочных приборах род измеряемой величины обозначается соответствующим знаком на шкале (см. таблицу ниже).
Некоторые обозначения на шкалах стрелочных электроизмерительных приборов

Некоторые обозначения на шкалах стрелочных электроизмерительных приборов

Особенности

Чтобы разобраться в особенностях подключения и работы вольтметра, нам нужно рассмотреть небольшую схему.

Упрощённая схема вольтметра

Упрощённая схема вольтметра

Стрелочный вольтметр состоит из двух основных частей:

  1. Измерительный механизм, в разных источниках его называют по-разному, например, измерительной головкой или гальванометром. В любом случае это устройство, состоящее из чувствительного элемента со стрелкой и шкалой. Стрелочные измерительные головки, как правило, универсальны и могут использоваться как для измерения тока, так и для измерения напряжения. В зависимости от принципа работы в устройстве измерительного механизма может быть рамка с катушкой и стрелкой, которая двигается в поле постоянного магнита (в магнитоэлектрических приборах) или катушка с подвижным сердечником, на котором закреплена стрелка (в электромагнитных приборах).
  2. Добавочный резистор — это резистор, который подключается последовательно с измерительным механизмом и ограничивает ток через него. Он нужен для установки предела измерения прибора — чем больше предел измерения, тем больше сопротивление.

Раз у катушки измерительного механизма есть какое-то сопротивление, ещё и последовательно есть добавочный резистор, то и сам вольтметр можно представить в виде резистора. А что происходит с общим сопротивлением цепи при параллельном подключении резисторов? Оно уменьшается.

Рассмотрим ещё одну схему, чтобы разобраться, на что это влияет.

Цепь с нагрузкой и с вольтметром

Цепь с нагрузкой и с вольтметром

Пусть напряжение источника Е 10 вольт, а сопротивление резисторов R1 и R2 по 10 Ом.

Тогда ток в цепи:

I = U/(R1+R2) = 10/(10+10) = 0,5А

А падение напряжения на каждом из резисторов будет по 5 вольт:

U1 = U2 = I×R = 10×0,5 = 5 вольт

То есть если подключить вольтметр к каждому из резисторов, он должен показать по 5 вольт.

А что будет при подключении вольтметра на самом деле? Представим, что сопротивление вольтметра Rв у нас тоже 10 Ом, тогда параметры цепи изменятся.

Общее сопротивление цепи у нас станет:

Rобщ = R1+(R2||Rв)

R2||Rв = (R2×Rв)/(R2+Rв) = (10×10)/(10+10) = 100/20 = 5 Ом

Тогда и ток в цепи изменится:

I = U/Rобщ = 10/(10+5) = 0,67 А

На первом резисторе будет напряжение:

U1 = 0,67×10 = 6,7 вольта

А на втором резисторе будет напряжение:

U2 = 0,67×5 = 3,3 вольта

Именно столько и покажет вольтметр. Как вы видите показания сильно отличаются от того, что мы посчитали выше, и нас интересует какое напряжение на резисторе будет без вольтметра, скажем, в «рабочем» режиме…

Теперь повторим расчёты, но представим, что внутреннее сопротивление вольтметра у нас не 10 Ом, а в 1000 раз больше — 10 кОм. Повторим расчёты для общего сопротивления R2 и вольтметра:

R2||Rв = (R2×Rв)/(R2+Rв) = (10×10 000)/(10+10 000) = 100 000/10 010 = 9,99 Ом

Тогда ток в цепи будет:

I = U/Rобщ = 10/(10+9,99) = 10/19,99 = 0,5002 ≈ 0.5 А

А напряжение на R2, которое покажет вольтметр:

U2 = I×R2 = 0,5002×9,99 = 4,995 В

Теперь показания на вольтметре очень близки к расчётному напряжению на резисторе. Какие выводы мы можем сделать?

  1. Чем больше сопротивление вольтметра, тем меньшее влияние он оказывает на работу цепи, соответственно, результат измерения будет точнее.
  2. Сопротивление вольтметра должно быть как можно больше чем сопротивление элемента цепи на котором измеряют напряжение — Rв >> Rн.

Что будет если вольтметр подключить в цепь последовательно? На самом деле ничего особенного, из-за высокого внутреннего сопротивления вольтметра ток в цепи будет очень низким, и она не сможет работать в нормальном режиме. Что касается показаний прибора: если его предел измерения низкий, то, может быть, даже стрелка оторвётся от нуля и что-то покажет, а если предел измерения высокий, то, скорее всего, стрелка совсем не сдвинется с места.

Измерение тока амперметром

Амперметр измеряет ток в цепи, через нагрузку или через отдельный её элемент. Поэтому для измерения тока амперметр подключается в цепь последовательно, в остальном аналогично вольтметру:

— При измерении силы постоянного тока нужно учитывать полярность, то есть плюс амперметра к плюсу источнику питания, а минус к нагрузке. Можно подключить наоборот — плюс амперметра к нагрузке, а минус к минусу источника питания.

— При измерении силы переменного тока не нужно учитывать полярность.

— При выборе прибора тоже важно обращать внимание на род измеряемой величины.

Схема подключения амперметра

Схема подключения амперметра

Сопротивление и измерения

С вольтметром разобрались, а каким должно быть сопротивление амперметра, чтобы он не влиял на работу цепи и показывал силу тока точно? Так как амперметр подключается в цепь последовательно, то его внутреннее сопротивление будет ограничивать ток в цепи.

Для примера посчитаем, какой ток протекает в цепи 1, если напряжение источника питания E 10В, а в качестве нагрузки используется резистор R1 сопротивлением 5 Ом.

Цепь с нагрузкой и с амперметром

Цепь с нагрузкой и с амперметром

I = U/R1 = 10/5 = 2А

Итак, ток в цепи должен быть 2 ампера, а теперь подключим в цепь условный амперметр, сопротивление Ra которого 1 Ом, тогда он покажет ток:

I = U/(R1+Ra) = 10/(5+1) = 1,67 А

Отличие измеренного амперметром тока от расчётного почти в четверть связано с высоким сопротивлением амперметра. То есть чем меньше сопротивление амперметра – тем меньше он влияет на ток в цепи. Соответственно сопротивление амперметра должно быть намного меньше, чем сопротивление нагрузки (Ra << Rн). В реальности же амперметр не будет показывать действительный ток в цепи, он в любом случае будет вносить в неё своё влияние в большей или меньшей степени.

Упрощённая схема амперметра

Упрощённая схема амперметра

Как и вольтметр, стрелочный амперметр состоит из двух основных частей:

  1. Измерительный механизм.
  2. Шунт. Он нужен чтобы пропускать «лишний» измеряемый ток, а через измерительный механизм будет протекать ток, соответствующий его пределу измерения (об этом позже).

Так как шунт подключается параллельно измеряемой головке, то и внутреннее сопротивление амперметра из-за шунта будет снижаться. При этом чем больше предел измерения, тем меньше сопротивление шунта и меньше внутреннее сопротивление амперметра.

Что будет если подключить амперметр параллельно? Так как у амперметра внутреннее сопротивление очень невысокое, то при параллельном подключении к цепи через него пойдёт очень большой ток. Из-за этого обмотка измерительной головки и проводники внутри прибора нагреются и перегорят. В некоторых случаях может сработать автоматический выключатель, питающий линию, а в худшем случае возможно возгорание прибора.

Амперметр нельзя подключать к цепи параллельно!

Изменение пределов измерения или зачем нужны добавочное сопротивление и шунт

В вольтметре резистор называется добавочным (Rд), а в амперметре — шунтирующим или просто шунтом (Rш). Разница в названиях этих элементов связана с их подключением. У каждого измерительного механизма есть какой-то предел измерения, обычно это сотни микро- или десятки миллиампер и определённое внутреннее сопротивление.

В вольтметре добавочный резистор ограничивает ток через измерительный механизм и увеличивает входное сопротивление прибора. Изменяя его сопротивление, можно с помощью одного и того же механизма измерять разные напряжения.

Например, есть измерительный механизм с такими характеристиками:

– ток полного отклонения 500 мкА;

– сопротивление 650 Ом.

Соответственно он может измерять ток до 500 микроампер (0,0005 ампера) или напряжение до:

U = IR = 0,0005×650 = 0,325 вольт

Чтобы измерять большее напряжение, нужно подключить последовательно измерительному механизму добавочное сопротивление, тогда часть напряжения упадёт на этом сопротивлении, а на измерительном механизме будут всё те же 0,325 вольта.

Попробуем посчитать сопротивление добавочного резистора. Допустим, мы хотим измерять напряжение до 5 вольт, общее сопротивление вольтметра равно сумме сопротивлений добавочного резистора Rд и измерительного механизма Rим:

Rобщ = Rд+Rим

Ток полного отклонения стрелки нам известен — 0,0005 А, будущий предел измерений 5 вольт, тогда общее сопротивление прибора должно быть:

R = U/Iизм = 5/0. 0005=10 000 Ом

Чтобы найти сопротивление добавочного резистора, нужно из общего сопротивления вычесть сопротивление измерительного механизма:

Rд = Rобщ-Rим = 10 000 – 650 = 9 350 Ом

Вывод — чтобы сделать вольтметр с пределом измерения 5 В нужно к измерительному механизму подключить добавочный резистор с сопротивлением 9350 Ом.

Можно найти сопротивление добавочного резистора немного по-другому:

Rд = Rизм×(Q-1)

Q = U/Uизм,

Где U – будущий предел измерений, Uизм – настоящий предел измерений

Q = 5/0,325 = 15,385

Rд = 650×(15,385-1) = 9350 Ом

Результат, как вы видите, совпал.

Теперь разберёмся с амперметром. Основная задача шунта пропустить себя ток превышающий предел измерительного механизма. Общее сопротивление амперметра находим по формуле сопротивления для соединённых параллельно резисторов.

Rобщ = (Rш×Rизм)/(Rш+Rизм)

Допустим, нам нужно измерять ток до 50А. Можно повторить подобные вышеизложенным расчёты, но можно сделать проще: сначала найдём соотношение между током шунта и током измерительного механизма, а после сопротивление шунта.

Токи через измерительный механизм и амперметр

Токи через измерительный механизм и амперметр

То есть, через измерительный механизм может протекать ток до 0,0005А, значит, через шунт будет протекать ток:

Iш = Iобщ-Iизм = 50–0,0005 = 49,9995 А

Тогда найдём отношение тока шунта к току измерительного механизма (Q):

Q = Iш/Iизм = 49,9995/0,0005 = 99 999

Теперь найдём сопротивление шунта по формуле:

Rш = Rизм/(Q-1) = 650/99 998 = 0,0065 Ома

Сопротивление шунта будет всего лишь 0,0065 Ома.

Примечание: расчёты шунта и добавочного сопротивления выполнены по книге Метрология, стандартизация и технические средства измерений авторов Тартаковского Д. Ф., Ястребова А.С., М.: Высшая Школа 2001 год.

Изменяя сопротивление шунта или добавочного резистора, можно изменять пределы измерения вольтметров или амперметров. При этом из стрелочного вольтметра можно сделать амперметр и наоборот. Для этого убирают «лишние» компоненты, оставляют измерительную головку и к ней подбирают резистор или шунт.

На практике в продаже можно найти шунты с необходимым сопротивлением и точностью измерения, самостоятельное изготовление точного шунта усложняется сложностью измерения столь малых сопротивлений.

Шунты заводского изготовления

Шунты заводского изготовления

Ещё нужно учитывать, что любой дополнительный элемент оказывает влияние на цепь, так как имеет своё сопротивление. Следовательно, при протекании через него тока он будет греться, то есть будут происходить потери мощности. Для более эффективного и безопасного измерения тока часто используют трансформаторы тока.

Для измерения высокого напряжения исходя из соображений электробезопасности и гальванической развязки используют измерительные трансформаторы напряжения. А при измерении очень низких напряжений описанные в статье вольтметры неизбежно внесут свои погрешности и повлияют на работу цепи. Поэтому используют электронные измерительные приборы с высоким входным сопротивлением. Электронный вольтметр необязательно будет с цифровым экраном, он может быть и стрелочным, но при этом на входе будет установлена электронная цепь, например, усилитель на транзисторах или другие решения.

В вольтметрах и амперметрах кроме шунта или добавочного резистора и измерительного механизма может быть и выпрямитель. Такое решение применяется в тех случаях, когда используется магнитоэлектрический измерительный механизм. Он может измерять только постоянный ток, поэтому для измерения переменный ток преобразовывают в постоянный (выпрямляют).

Заключение

На этом у меня всё. Целью статьи было рассказать об особенностях такой, казалось бы, простой задачи, как измерение основных электрических величин стрелочными приборами. В настоящее время большинству электриков для работы достаточно «копеечных» мультиметров типа легендарного DT830, а для тех, кто в практике сталкивается с электроникой или какими-нибудь цепями с отличными от синусоидального сигналами нужны мультиметры измеряющие действующие величины (True RMS).

Как подключить к блоку питания цифровой вольтметр, амперметр (Китайский модуль).

Достаточно удобно, когда на блоке питания установлен индикатор, показывающий постоянное напряжение и ток. При питании нагрузки всегда можно видеть падение напряжения, величину потребляемого тока. Но не все источники питания оснащены амперметрами и вольтметрами. У покупных, более дорогостоящих блоков питания они имеются, а вот у дешевых моделях их нет. Да и в самодельных БП их не всегда ставят. Сегодня имеется возможность приобрести за небольшие деньги цифровой модуль измеритель индикатор постоянного тока и напряжения (Китайский вольтметр амперметр). Стоит этот модуль в пределах 3х баксов. Купить его можно посылкой из Китая, на ближайшем радиорынке, магазине электронных компонентов.

Сам этот Китайский цифровой модуль вольтметра, амперметра измеряет постоянный ток (до 10, 20 ампер, в зависимости от модели) и напряжение (до 100, 200 вольт). Он имеет небольшие, компактные размеры. Легко может монтироваться в любые подходящие корпуса (нужно вырезать соответствующее отверстие и просто его туда вставить). На задней части, на плате имеются два подстроечных резистора, которыми можно производить коррекцию показаний измеряемых величин тока и напряжения. Точность у этого цифрового Китайского модуля вольтметра и амперметра достаточно высока — 99%. Экран имеет трехсимвольное табло красного (для напряжения) и синего (для тока) цвета. Этот блок питается от постоянного напряжения от 4 до 28 вольт. Потребляет мало тока.

Сама установка, электрическое подключение к схеме блока питания достаточно проста. На измерительном модуле тока и напряжения имеются такие провода: три тонких провода (черный минус и красный плюс питания модуля, жёлтый для измерения постоянного напряжения относительно любого черного), два толстых провода (черный минус и красный плюс для измерения силы постоянного тока).

Этот Китайский модуль амперметра, вольтметра можно питать как от самого источника, на котором измеряем электрические величины, так и независимым блоком питания. Итак, после монтажа в корпус измерителя мы спаиваем вместе два чёрных провода (тонкий и толстый), это будет общий минус, который мы и припаиваем к минусу блока питания. Спаиваем вместе тонкие провода красного и желтого цвета, подсоединяем их к выходу (плюса) источника питания. К толстому красному проводу, относительно спаянных чёрных проводов, подключаем саму электрическую нагрузку (это будут провода выхода блока питания).

 

Важно заметить, что для правильного измерения постоянного тока важна полярность токовых проводов. То есть, именно толстый красный провод должен быть выходом блока питания. В противном случае данный цифровой амперметр будет показывать нули на своем табло. На обычном блоке питания (без функции регулирования напряжения) на индикаторе можно отслеживать только падение напряжения. А вот на регулируемом источнике питания будет хорошо видно, какое напряжение вы сейчас имеете при его выставлении.

Видео по этой теме:

P.S. В целом подключение этого цифрового Китайского модуля вольтметра, амперметра на должно составить труда. При последующем использовании вы оцените его работу, вам она понравится. Наиболее популярным считается трёхсимвольный измерительный блок, хотя немного подороже будет стоит четырехсимвольный, у которого точность измерения уже не 99%, а 99,9%. Данные цифровые модули, измеряющие постоянный ток и напряжение, бывают и отдельного типа, то есть один такой блок является либо амперметром или вольтметром. Экран у них побольше.

Схема подключения Вольтметр-Амперметра DSN-VC288 | IntroBox

DSN-VC288 это компактный и простой в использовании цифровой вольт-амперметр с точностью ±1%. Размер отверстия в корпусе для установки 45 x 26мм. Данные отображаются на двух семи-сегментных диодных дисплеях разного цвета, в данном случае это синий и красный.  Частота обновления около 100-300мс/раз, бывают разные. Диапазон вольтметра и амперметра от 0 до 100В (разрешение 0,1 В) и от 0 до 9.99A (разрешение 0,01А) соответственно. Шунт амперметра встроенный. Купить можно тут

Технические характеристики DSN-VC288

Рабочее напряжение 4.5-30V DC
Рабочий ток ≤20mA
Дисплей 0,28″ Два цвета синий и красный
Диапазон измерения 0-100V 0-9.99A DC
Минимальное разрешение (V) 0.1V
Минимальное разрешение (A) 0.01A
Частота обновления ≥100-300mS / раз
Точность измерения 1%
Рабочая температура от -15 до 70°C
Рабочее давление от 80 до 106кПа
Размер 47 × 28 × 16мм / 1,85 * 1,10 * 0,63″
Вес нетто 19 г
Вес 29 г

Назначение выводов

Вывод / ПроводЦветНазначение
Vcc Красный тонкий Питание прибора (+3. 5 — 30 В)
GND Черный тонкий Общий/земля
Vin Желтый тонкий Измерение напряжения (0 — 100 В)
I+ Красный толстый Вход тока + (0 — 9.99 А)
I- Черный толстый Вход тока —

Схема подключения Вольтметр-Амперметра DSN-VC288

Подключение с измерением напряжения в системы электроснабжения

Если измеряемый сигнал меньше, чем 30 В и имеют общий минус питания, то измеряемый сигнал может быть использован также для питания прибора: черный толстый провод «-«, красный и желтый провода соединенные вместе «+», черный тонкий можно не использовать

При питании самого прибора от измеряемого источника или источника имеющего общий провод, черный тонкий провод НЕ ПОДКЛЮЧАТЬ ни в коем случае!!
Перегорают дорожки и после этого амперметр показывает ерунду либо не показывает совсем.
А если сразу подключить все правильно, то не нужны никакие перемычки, все работает нормально

Подключение с изолированным источником питания

Если измеряемый сигнал больше, чем 30 В, тогда, для питания прибора, необходим отдельный источник питания от 4 В до 30 В.

Калибровка DSN-VC288

Данный прибор идёт откалиброванным. Те, кому требуется повышенная точность, могут откалибровать самостоятельно, вращая головки подстроечных резисторов на плате прибора.

Калибровка есть как по току (подстроечный резистор I_ADJ), так и по напряжению (резистор V_ADJ).

Как подключить стрелочный амперметр


Приборы для измерения силы тока

Амперметр – это устройство для определения силы как постоянного, так и переменного тока в электрической цепи. Исходя из предназначения приборов для определенных величин тока, различают амперметры, миллиамперметры и микроамперметры.
В зависимости от принципа действия и особенностей применения, различают следующие виды амперметров. Рассмотрим детально их специфику и основные параметры:

  • аналоговые амперметры, в которых предусмотрена магнитоэлектрическая система. Они производятся на базе катушки из тонкой проволоки, вращающейся между магнитными полюсами. В процессе прохода тока через катушку она фиксируется под воздействием вращающего момента, значение которого пропорционально величине тока. В устройстве предусмотрена специальная пружина, которая препятствует повороту катушки, а упругость пружины пропорциональна углу вращения. При установлении баланса данные моменты выравниваются, а стрелка устанавливается на значении, пропорциональном величине тока на данный момент.

Преимуществом аналоговых приборов является то, что нет необходимости в обеспечении независимого питания для определения результата, поскольку в процессе измерения используется питание непосредственно электроцепи, которая замеряется. Также плюсом выступает повышенная чувствительность. Среди минусов следует назвать длительное время для фиксации стрелки в устойчивом положении.

  • электромагнитные – разработаны в виде механизмов с зафиксированной катушкой, по которой проходит ток. Также предусмотрено несколько сердечников на оси. Приборы предназначены для фиксации измерительными щупами постоянного тока. Элементами устройств являются измеритель и шкала с промаркированными делениями.

Несомненными плюсами такого типа приборов является возможность измерения силы переменного и постоянного тока, а также удобство использования. Недостатками считаются низкая чувствительность, вследствие чего они используются в сферах, где нет необходимости в сверхточных показателях;

  • электродинамические приборы – их принцип действия базируется на взаимодействии магнитных полей напряжения, протекающего по зафиксированной и вращающейся катушками. В устройствах применяется одновременное и попеременное включение катушек, использоваться прибор может при повышенных частотах до 200 Гц. Приборы обладают чувствительностью к посторонним магнитным полям, поэтому измерения не отличаются высокой точностью, причем замеры рекомендуется проводить в отдалении от прочих источников магнитного поля;
  • ферродинамические – являются одними из наиболее современных и используемых типов амперметров, поскольку практически не реагируют на прочие магнитные поля и отличаются прочностью. Элементами устройства выступают замкнутый магнитопроводник из ферромагнитного материала, сердечник в основании и зафиксированная катушка. Основная сфера использования приборов такого вида – оборона и комплексы обеспечения безопасности, поскольку они обеспечивают высокую точность полученного результата измерений;
  • цифровые амперметры – современные модернизированные устройства, имеющие высокую популярность благодаря удобству использования и точности показателей. Благодаря устойчивости цифрового мультиметра к внешним условиям, температуре и изменениям давления, его можно использовать в условиях вибрации и тряски. Также они подлежат использованию в горизонтальном и вертикальном положениях, что не отражается на точности результата.

Полученные данные в цифровом виде позволяют отслеживать и контролировать показатели автоматически даже при отсутствии оператора.

Разбираясь в вопросе, для чего нужен прибор амперметр, следует отметить, что его ключевой и единственной функцией является измерение силы постоянного и переменного тока на конкретном участке электрической цепи. На основании полученных данных можно делать научные выводы, а на практике приборы применяются для повышения эффективности и производительности различных устройств на основании полученных данных.

Амперметры широко используются на промышленных предприятиях, осуществляющих выработку и распределение электро- и тепловой энергии. Также предназначение прибора немаловажно в сферах:

  • электролаборатории;
  • автомобилестроительная отрасль;
  • точные науки;
  • строительная сфера.

Также приборы широко используются в быту. К примеру, специалисты, занимающиеся ремонтом автомобилей, замеряют при помощи амперметра значения электропотребления различных устройств.

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. А 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.

Насколько внимательно отнесётесь к режиму работы устройств мультиметров, настолько правильными окажутся опыты и текущие измерения. Пренебрегая законами и правилами эксплуатации приборов и техники можно не только выяснить неверные результаты измерений, но и испортить устройство, вывести его из строя.

По сей день пользуются аналоговыми амперметрами тока. И это не случайно, их плюсов так много, что люди ещё не скоро смогут от них отказаться. И смогут ли отказаться вообще? Плюсы прибора под названием аналоговый амперметр:

READ Как делятся электроустановки по условиям электробезопасности

— 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 и очень невзрачный:

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

Тип второй — амперметр тока цифровой. В его составе значатся:

— АЦП (аналого-цифровой преобразователь). Именно он преобразует силу тока в данные цифровые, что в дальнейшем можно видеть на дисплее устройства. Дисплей современного ЖК вида.

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.

Имеются и минусы таких новичков:

— наличие собственного источника питания должно быть непременно.

Деление на этом амперметров не закончилось. 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:

Поможет не собирать каждый раз подобную систему мультиметр. Устройство сочетает в себе сразу несколько функций и может измерить силу тока и постоянного и переменного.

Вот схема для измерения силы тока амперметром:

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.

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.

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.

Схемы подключения амперметра

Рисунок — Схема прямого включения амперметра

Рисунок — 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.

Но не только средние и крупные предприятия используют этот прибор: они востребованы и среди обычных людей. Практически любой опытный автоэлектрик имеет в арсенале подобное устройство, позволяющее проводить замеры показателей электропотребления приборов, узлов автомобилей и пр.

Виды амперметров

Классифицировать устройства можно по способу индикации. Наиболее широко распространены аналоговые амперметры – с градуированной шкалой, по которой движется стрелка. Современные приборы имеют цифровой дисплей, на котором отображается значение величины тока.

Приборы со стрелочной головкой

Стрелочные амперметры постепенно исчезают. Они отличаются более сложным устройством, чем современные модели, и обладают ограниченной областью применения. Еще один недостаток – меньший срок работы из-за наличия большего количества механических деталей. При этом современные условия иногда требуют измерения меньших величин, чем требуется для отклонения стрелки даже на одно деление. Из-за этого стрелочные приборы приходится модифицировать усилителями сигнала.

Интересно. Долгое время эти приборы не имели аналогов – точность измерений была достаточно высокой. Однако развитие электротехнической промышленности позволило разработать более дешевые в изготовлении приборы.

Принцип действия стрелочной головки

Еще одна сложность при использовании стрелочного амперметра – принцип работы стрелки, отличающийся в разных системах измерения:

  1. Магнитоэлектрическая. Стрелка поворачивается по линейной шкале, пропорциональной силе тока. Вращающий момент задается током, проходящим через обмотку рамки.
  2. Электромагнитная. Стрелка закреплена на сердечнике из ферромагнита, который двигается внутри катушки.
  3. Электродинамическая. Используются две катушки с последовательным либо параллельным соединением. На подвижной – закреплена стрелка, поворачивающаяся от взаимодействия между токами катушек.

Во всех типах прибора используется корректор – специальный винт, соединенный с пружиной. Он необходим для установки стрелки в нулевое положение.

Игнорирование начальной регулировки может привести к неправильному отображению величины измеряемого тока, так как стартовое положение стрелки будет находиться левее нуля.

Приборы с цифровым индикатором

Цифровые устройства вытесняют аналоговые, благодаря ряду отличий:

  • простота изготовления – дешевле производить, легче собрать самостоятельно;
  • возможность измерения меньших величин;
  • отсутствие износа подвижных частей – дольше служат, не требуют замены элементов;
  • наглядная и удобная индикация;
  • меньший вес.

Переход к цифровому исполнению позволил шире применять приборы в быту. Они проще в использовании – вертикальное и горизонтальное расположение не влияет на работу. Также они лучше защищены от внешних воздействий, например, механических ударов по корпусу.

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.

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.

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:

Основанные на электродинамике

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.

Электромагнитные устройства

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.

Что еще нужно знать про амперметры переменного тока

В практических измерениях силы тока используют 3 основные единицы — собственно ампер, микроампер и миллиампер. Сокращенные обозначения — А, мкА и мА соответственно. По используемой единице измерения выделяют:

Шунты, которые раздвигают диапазон измерений, подсоединяют при помощи особых гаек. Подключение шунта к измерительному прибору должно производиться строго до включения питания. Необходимо внимательно следить за соблюдением полярности при подключении, в противном случае прибор «измерит» отрицательное значение силы тока. Электромагнитный амперметр менее чувствителен, чем магнитоэлектрический, но зато подходит как раз для замеров переменного тока.

Но преимуществом в этом случае будет лучшая защита от негативных внешних факторов. Отпадает необходимость использовать внешние защитные экраны для противодействия наводкам. Сама конструкция — чисто механически — проста и надежна, стабильна при любых нормальных ситуациях. Из-за этого ферродинамический амперметр используют в ответственных отраслях промышленности и на оборонных объектах. Пользоваться им к тому же сравнительно просто, а точность замеров выше, чем у других аналоговых аппаратов.

Свои преимущества есть и у цифрового амперметра. Он находит применение как в производстве, так и в повседневной жизни. Подобные устройства сравнительно невелики, но очень точны. Кроме того, они:

  • имеют меньшую массу, чем аналоговые приборы;
  • не подвержены воздействию вибраций;
  • сохраняют работоспособность после слабого удара;
  • одинаково эффективны в горизонтальном или вертикальном положении;
  • могут переносить довольно значительные колебания температур и давления.

Если нужны максимально точные замеры, следует отдавать предпочтение амперметрам с сопротивлением не более 0,5 Ом. Очень хорошо, когда зажимы контактов подвергаются антикоррозийной обработке. При выборе устройства нужно смотреть и на качество изготовления корпуса. Малейшие механические дефекты там совершенно недопустимы, как и любое нарушение герметичности. Попадание внутрь воды либо водяных паров не только сокращает срок службы амперметра, но и многократно понижает достоверность его показаний.

READ Что такое анод и катод

Что такое амперметр переменного тока, смотрите далее.

Как подключить амперметр

Амперметр необходимо подключать в строгой последовательности – он располагается между источником электропитания и нагрузкой. Для проведения правильных измерений необходимо четко знать тип напряжения в источнике электропитания – постоянный или переменный ток. Использовать необходимо только соответствующий для конкретного типа тока прибор.

Разъясним детально, как необходимо подключить амперметр, чтобы получить точные и корректные показатели тока:

  • требуется выбрать необходимый шунт, максимальный ток которого ниже тока, который нужно замерять;
  • затем амперметр подключается к шунтам специальными гайками, расположенными на самом амперметре;
  • подключение амперметра осуществляется только после обесточивания измеряемого прибора посредством разрыва электрической цепи;
  • включите амперметр в цепь с шунтом;
  • соедините элементы правильно, чтобы обеспечить четкое соблюдение полярности для корректного отображения данных;
  • подключите электропитание, после чего можно считывать результаты на амперметре.

В качестве мер предосторожности отметим, что ни при каких обстоятельствах не следует подключать амперметр в розетку без какой-либо нагрузки. Поскольку устройство обладает небольшим входным сопротивлением, при подключении без нагрузки он просто сгорит.

Сферы применения амперметров включает как крупные промышленные предприятия по выработке и распределению электроэнергии, так и строительство, автомобилестроение, наука. Также они применяются в бытовой сфере среди владельцев автомобилей для проведения самостоятельных измерений автомобильных приборов.

Источники

  • https://odinelectric.ru/wiring/tools/chto-takoe-ampermetr
  • https://www.meratest.ru/articles/shto_takoe_ampermetr/
  • https://rusenergetics.ru/praktika/princip-dejstviya-ampermetra
  • https://pue8.ru/elektrotekhnik/813-ampermetr-naznachenie-skhemy-podklyucheniya-primenenie-tipy.html
  • https://amperof.ru/instrument/ampermetr-ustrojstvo-pribora.html
  • https://principraboty. ru/princip-raboty-ampermetra/
  • https://ElectroInfo.net/instrumentarij/ustrojstvo-ampermetra-i-princip-ego-dejstvija.html

Как подключить вольтамперметр к зарядному устройству — подборка схем

Ток, потребляемый вольтметром, составил около 15мА и менялся в зависимости от количества засвеченных сегментов. Вольтметр амперметр BY42A рассчитан на более высокое измеряемое напряжение — до В, но напряжение питания прибора должно находиться в пределах 3, В.

Видать раньше выпускались индикаторы, в которых толстые провода имели цвет черный, красный и желтый, поэтому в интернете можно найти вот такую картинку: Подключение прибора WR В нашем случае данный разъем имеет синий, черный и красный провода, и черный провод находится в разъеме посередине, поэтому мы решили еще раз их перепроверить.

Теперь прибор готов к применению.

Первым делом подозрения упали на шунт. Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! Как подобрать шунт? Вместо него я взял несколько резисторов типоразмера и сопротивлением 0.

Подключение вольтамперметра

Примерная цена составляет 3,,5 у. При подключении устройства в сеть постоянного тока на табло показывается полярность подключения. Цифровой прибор может запитываться как от отдельных источников, так и от одного эксплуатируемого и измеряемого источника напряжения. Эти конструкции отличаются компактностью, а точность такого аппарата зависит от качества встроенного контроллера.

Подключение вольтметра Напряжение на источнике питания или элементе цепи измеряется аппаратом, который подключается параллельно устройству. Переключение производил при отключении подачи питания на нагрузку. Схема подключения вольтметра амперметра и вентилятора к зарядному устройству из компьютерного блока питания Скачать схему подключения вольтметра амперметра и вентилятора к зарядному устройству С зарядным устройством из компьютерного блока питания все понятно. Давайте рассмотрим схему подключения китайского вольтметра амперметра первой модели к регулируемому блоку питания.

READ Методика и формулы для расчета трансформаторного блока питания

Cхема подключения dsn vc288

Китайский вольтамперметр dsn-vc Для тех, кто не совсем понял: черный толстый провод подключается на минус источника, красный на плюс начнет показывать вольтметр , синий толстый провод подключается к нагрузке, а со второго конца нагрузки уходит на плюс источника показывает амперметр.

Китайский вольтамперметр dsn-vc На освободившейся контакт, со стороны подстроечника припаивается провод желаемой длины для пробы удобно мм и лучше красного цвета Выпаять СМД резистор Третье. 3 НЕДОСТАТКА КИТАЙСКОГО ВОЛЬТАМПЕРМЕТРА КОТОРЫЕ НАДО ЗНАТЬ ПРИ ПОКУПКЕ.

Как соединить амперметр и вольтметр вместе

Вольтметр

— это устройство, измеряющее электродвижущую силу, также известную как напряжение. Он позволяет измерять напряжение в цепи.

Амперметр, с другой стороны, измеряет электрический ток в амперах. Вольтметры и амперметры подключаются по-разному. Вы не можете просто подключить амперметр к тому же месту, что и вольтметр, потому что это вызовет только огромный прилив тока, который может нанести серьезный ущерб автомату защиты.Вы должны понимать, что амперметр имеет очень низкое сопротивление, а вольтметры имеют очень высокое сопротивление. Амперметр имеет катушку с большим проводом всего в несколько витков, а вольтметр имеет катушку с тысячами витков. При этом амперметры соединены последовательно, а вольтметры – параллельно. Таким образом, действительно требуются знания и навыки, чтобы объединить или соединить их вместе. Если вы хотите узнать, как соединить амперметр и вольтметр вместе, продолжайте читать ниже.

Шаг 1. Определите нагрузку

Какое устройство вы хотите протестировать? Это лампа, резистор, радио или телевизор? Лучше всего начать с небольшого и простого предмета, такого как резистор. Всегда помните, что нельзя держаться за клеммы резистора, когда вы измеряете его, потому что сопротивление рук в руки может прервать измерение.

Шаг 2. Подсоедините амперметр и источник питания

Теперь возьмите источник питания, например аккумулятор, и подключите плюс к одному концу клеммной колодки или нагрузке, например резистору.Теперь подключите отрицательную клемму аккумулятора к клемме заземления амперметра, обозначенной как «com». Затем подключите положительную клемму амперметра, обычно это красный провод, к другому концу клеммной колодки или другому концу нагрузки, в данном случае к другому концу резистора. Теперь у вас есть амперметр, включенный последовательно в цепь.

Шаг 4. Подсоедините вольтметр

Теперь пришло время подключить вольтметр к амперметру и остальным объектам в цепи.Возьмите черный провод или отрицательную клемму вольтметра и подключите ее к отрицательной клемме полоски или резистора. Возьмите красный провод или положительную клемму вольтметра и подключите ее к положительной клемме клеммной колодки или к положительному концу резистора, к которому также подключен положительный полюс батареи.

Теперь вольтметр и амперметр подключены. Убедитесь, что настройки амперметра и вольтметра совпадают при их подключении. Это означает, что если вы используете источник питания постоянного тока (постоянного тока), такой как батарея, настройки вольтметра и амперметра должны быть установлены на постоянном токе.Если вы подключаете его к источнику питания в вашей вилке, который является переменным током, настройки в счетчиках также должны быть для переменного тока.

Как подключить цифровой вольтметр и амперметр с двойным дисплеем

Как-то купил популярный «китайский» вольтамперметр на 100В/10А. К сожалению, я не нашел хорошего ресурса о том, как его подключить/подключить. На самом деле, это не ракетостроение, но я ждал его 2-3 недели и не хотел сносить с первого раза. Все схемы были как-то чересчур техническими для меня.

Я обновил эту статью в августе 2018 года.

Оригинальная статья включала только один вариант этих цифровых вольт- и амперметров. Теперь я включил три наиболее распространенных их варианта. Если вы заказываете цифровой вольтамперметр 100В/10А из Китая или других стран, то, скорее всего, это одно из следующих.

Все они имеют немного разные цвета проводов. В этом посте я расскажу о проводке для всех .

Вольтметры и амперметры постоянного тока 100 В / 10 А с проводами разного цвета

Эти измерители хороши, когда вы хотите одновременно измерять ток и напряжение.Функция, которой нет у обычных мультиметров. Например, я использовал его для измерения выходной мощности моей солнечной панели DIY . Они недороги и просты в подключении.

Как работают эти амперметры?

Эти счетчики рассчитывают ток по падению напряжения на шунтирующем резисторе. У них встроенных шунта , которые должны выдерживать измерения до 10 ампер. Вы должны видеть шунт позади вашего вольтметра и амперметра. Вот такой мостик согнулся из толстой проволоки на печатной плате.

Встроенный шунт на вольтамперметр-100В/10А/DSN-VC288

Важно! Если его нет – это руководство не для вас. Вам нужна схема подключения с вместо внешнего шунта . Также при измерении тока, превышающего 10А, с которым можно справиться с внутренним.

Основы электромонтажа

Они в основном одинаковы. Есть разъем с толстыми проводами и разъем с тонкими проводами. Но расцветка проводов различается. Измерение силы тока осуществляется путем передачи мощности по толстым проводам.Питание к самому счетчику подается по тонким проводам.

Все они могут быть подключены таким образом, что вам не потребуется отдельный источник питания для электронной части. Вы можете использовать тот же источник питания, через который ваша измеряемая нагрузка получает электричество. Но тогда вы можете использовать максимум 30 В, так как это максимальное рабочее напряжение для самого счетчика. Также нельзя измерять напряжения ниже 4,5В. Если вы используете один и тот же источник питания, вы даже можете оставить тонкий черный провод неподключенным, поскольку они имеют общую землю / GND.

Обратная полярность на этих счетчиках?

Вы не можете поменять полярность на этих счетчиках при измерении силы тока (вероятно и напряжения). Я попробовал это на первом в списке. Он закоротил. Вероятно, это из-за общего заземления, и, реверсируя, вы подаете положительное напряжение на соединение GND. Если у кого-то есть другая информация, пожалуйста, дайте мне знать.

Тоже важно! Вы НЕ МОЖЕТЕ считывать ток в обратном направлении с помощью этих амперметров.

Разводка dsn-vc288 толстым красным и черным проводом + тонкий желтый, черный и красный

Wiring dsn-vc288  на мой взгляд, наиболее понятен и, кажется, наиболее популярен. Он также имеет четко обозначенное название модели на печатной плате, что облегчает идентификацию.

Подключение вольт-амперметра DSN-VC288

Красный, черный и синий толстые провода + тонкий черный и красный

Именно этот был в моей исходной статье. Я думаю, что они уже не очень популярны, так как не могу найти много предложений для них.

Красный, черный и желтый толстые провода + красный и черный тонкие провода

Важно!  Я сам не проверял это. Если кто-то может подтвердить, что это правильно, я был бы очень благодарен. Из информации, которую я нашел у продавцов и одного видео на YouTube, у этого немного сложная окраска. Линия измерения напряжения также представляет собой толстый провод и не желтый. Это красный вместо !

Кто-нибудь может подтвердить правильность этой схемы?

Электропроводка вольт- и амперметра 10 А / 100 В с толстыми красными, черными и желтыми проводами и тонкими черными и красными проводами

Вот несколько фотографий их тестирования

Проводное и тестирование под нагрузкой

 

Проводка и тестирование с нагрузкой – обзор

 

Один тест с внешним источником питания

Вольт-амперметр с внешним источником питания

 

Проверка вольтметра и амперметра 10A / 100V, DSN-VC288

 

Как использовать амперметр для измерения тока | Основные понятия и испытательное оборудование

Детали и материалы
  •   6-вольтовая батарея
  •   6-вольтовая лампа накаливания

Основные компоненты конструкции схемы, такие как макетная плата, клеммная колодка и перемычки, также считаются доступными с этого момента, оставляя только компоненты и материалы, уникальные для проекта, перечисленные в разделе «Детали и материалы».

 

Дополнительная литература

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

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

 

Цели обучения использованию амперметра
  •   Как измерить ток мультиметром
  •   Как проверить внутренний предохранитель мультиметра
  •   Выбор правильного диапазона счетчика

 

Принципиальная схема амперметра

 

 

Иллюстрация амперметра

 

 

Инструкции по проведению экспериментов

Ток является мерой скорости «потока» электронов в цепи.Он измеряется в амперах, называемых просто «Ампер» (А).

Наиболее распространенный способ измерения тока в цепи — это разомкнуть цепь и вставить «амперметр» в цепь серии (в линию), чтобы все электроны, протекающие по цепи, также проходили через измеритель. .

Поскольку измерение тока таким образом требует, чтобы измеритель был частью цепи, это более сложный тип измерения, чем измерение напряжения или сопротивления.

Некоторые цифровые счетчики, такие как устройство, показанное на рисунке, имеют отдельный разъем для подключения красного штекера измерительного провода при измерении тока.

В других измерительных приборах, как и в большинстве недорогих аналоговых измерительных приборов, используются одни и те же разъемы для измерения напряжения, сопротивления и силы тока.

Подробную информацию об измерении тока см. в руководстве пользователя конкретной модели измерителя.

Когда амперметр включен последовательно с цепью, в идеале он не падает напряжение, когда через него проходит ток.

Другими словами, он очень похож на кусок проволоки с очень небольшим сопротивлением от одного щупа к другому.

Следовательно, амперметр будет действовать как короткое замыкание, если он подключен параллельно (через клеммы) к источнику значительного напряжения. Если это сделать, произойдет скачок тока, что может привести к повреждению счетчика:

 

 

Использование предохранителя в цепи
Амперметры

обычно защищены от чрезмерного тока с помощью небольшого предохранителя , расположенного внутри корпуса счетчика.

Если амперметр случайно подключен к источнику высокого напряжения, результирующий скачок тока «перегорит» предохранитель и сделает счетчик неспособным измерять ток, пока предохранитель не будет заменен.

Будьте очень осторожны, чтобы избежать этого сценария! Вы можете проверить состояние предохранителя мультиметра, переключив его в режим измерения сопротивления и измерив целостность цепи через щупы (и через предохранитель).

В измерителе, где одни и те же разъемы измерительных проводов используются как для измерения сопротивления, так и для измерения силы тока, просто оставьте разъемы измерительных проводов на месте и соедините два щупа.

В счетчике, где используются разные разъемы, вот как вы вставляете вилки измерительных проводов для проверки предохранителя:

 

Соберите схему с одной батареей и одной лампой, используя перемычки для подключения батареи к лампе, и убедитесь, что лампа загорается, прежде чем последовательно подключать счетчик.

Затем разомкните цепь в любой точке и подключите измерительные щупы счетчика к двум точкам разрыва для измерения тока.

Как обычно, если диапазон вашего измерителя устанавливается вручную, начните с выбора самого высокого диапазона тока, затем перемещайте селекторный переключатель в положение более низкого диапазона до тех пор, пока на дисплее измерителя не будет получена самая четкая индикация без превышения диапазона.Если показания прибора «обратные» (левое движение аналоговой стрелки или отрицательные показания на цифровом дисплее), поменяйте местами соединения измерительного щупа и повторите попытку.

Когда амперметр показывает нормальное показание (не «обратное»), электроны входят в черный щуп и выходят из красного.

Так вы определяете направление тока с помощью измерителя.

Для 6-вольтовой батареи и маленькой лампочки ток цепи будет в пределах тысячных ампера, или миллиампер .

Цифровые счетчики часто показывают маленькую букву «m» в правой части дисплея, чтобы указать этот метрический префикс.

Попробуйте разорвать цепь в другом месте и вместо этого вставить счетчик. Что вы заметили в величине измеренного тока? Как вы думаете, почему это так?

Восстановите схему на макетной плате следующим образом:

 

 

Подключение амперметра к макетной плате: советы и рекомендации

Студенты часто путаются при подключении амперметра к макетной плате.

Как подключить счетчик, чтобы перехватить весь ток цепи и не создать короткого замыкания? Один простой метод, гарантирующий успех, заключается в следующем:

  •   Определите, через какой провод или клемму компонента вы хотите измерить ток.
  •   Вытащите этот провод или клемму из отверстия на макетной плате. Оставьте его висеть в воздухе.
  •   Вставьте запасной кусок провода в отверстие, из которого вы только что вытащили другой провод или клемму. Оставьте другой конец этого провода висеть в воздухе.
  •   Подсоедините амперметр к двум несоединенным концам провода (двум, которые висели в воздухе). Теперь вы уверены в измерении тока через первоначально идентифицированный провод или клемму.

 

 

 Снова измерьте ток в разных проводах этой цепи, следуя той же процедуре подключения, которая описана выше.

Что вы заметили в этих измерениях тока? Результаты в макетной схеме должны быть такими же, как и в свободной (без макетной) схеме.

 

Результаты эксперимента

Построение той же цепи на клеммной колодке также должно дать аналогичные результаты:

 

 

Значение тока 24,70 миллиампер (24,70 мА), показанное на рисунках, является произвольной величиной, приемлемой для небольшой лампы накаливания.

Если ток в вашей цепи имеет другое значение, ничего страшного, если лампа работает при подключении счетчика.

Если лампа отказывается загораться, когда счетчик подключен к цепи, а счетчик регистрирует намного большее значение, возможно, у вас произошло короткое замыкание в счетчике.

Если ваша лампа отказывается зажигаться при включении счетчика в цепь, а счетчик регистрирует нулевой ток, возможно, вы перегорели предохранитель внутри счетчика.

Проверьте состояние предохранителя вашего измерителя, как описано ранее в этом разделе, и при необходимости замените предохранитель.

 

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

4.4 Вольтметры и амперметры постоянного тока

Проведение измерений, влияющих на схему

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 цепь, но полезно изучить обстоятельства, при которых они влияют или не влияют.

Сначала рассмотрим вольтметр, который всегда ставится параллельно измеряемому устройству. Через вольтметр протекает очень небольшой ток, если его сопротивление на несколько порядков больше, чем сопротивление прибора, поэтому на цепь заметного влияния не оказывается (см. рис. 4.34, а). Большое сопротивление параллельно малому имеет суммарное сопротивление, практически равное малому.Если, однако, сопротивление вольтметра сравнимо с сопротивлением измеряемого устройства, то два параллельных вольтметра имеют меньшее сопротивление, что заметно влияет на цепь (см. рис. 4.34, б). Напряжение на приборе не такое, как при выключенном вольтметре.

Рисунок 4.34 (a) Вольтметр, сопротивление которого намного больше, чем прибор (RVVoltmeter>>RRVoltmeter>>R размер 12{V”>>”R} {}), с которым он соединен параллельно, создает параллельное сопротивление, практически такое же, как устройство и не оказывает заметного влияния на измеряемую цепь.(b) Здесь вольтметр имеет то же сопротивление, что и устройство (RVoltmeter ≅ RRVoltmeter ≅ R размер 12 {V simeq R} {}), так что параллельное сопротивление вдвое меньше, чем при неподключенном вольтметре. Это пример существенного изменения схемы, которого следует избегать.

Амперметр включен последовательно в измеряемую ветвь цепи так, что его сопротивление добавляется к этой ветви. В норме сопротивление амперметра очень мало по сравнению с сопротивлениями приборов в цепи, поэтому лишнее сопротивление незначительно (см.35(а)). Однако, если задействованы очень малые сопротивления нагрузки или если сопротивление амперметра не такое низкое, как должно быть, то общее последовательное сопротивление будет значительно больше, и ток в измеряемой ветви уменьшится (см. рис. 4.35, б). ).

При неправильном подключении амперметра может возникнуть практическая проблема. Если бы он был подключен параллельно резистору для измерения тока в нем, вы могли бы повредить счетчик; низкое сопротивление амперметра позволило бы большей части тока в цепи проходить через гальванометр, и этот ток был бы больше, поскольку эффективное сопротивление меньше.

Рисунок 4.35 (a) Обычно амперметр имеет настолько малое сопротивление, что общее последовательное сопротивление в измеряемой ветви не увеличивается заметно. Схема практически не изменилась по сравнению с отсутствием амперметра. (b) Здесь сопротивление амперметра такое же, как сопротивление ответвления, так что общее сопротивление удваивается, а ток вдвое меньше, чем без амперметра. Этого значительного изменения схемы следует избегать.

Одним из решений проблемы помех вольтметров и амперметров в измеряемых цепях 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, точность измерений которых составляет несколько процентов. Обратите внимание, что неточность возникает из-за изменения схемы, а не из-за неисправности счетчика.

Связи: пределы знаний

Выполнение измерения изменяет измеряемую систему таким образом, что возникает неопределенность в измерении. Для макроскопических систем, таких как схемы, обсуждаемые в этом модуле, изменение обычно можно сделать пренебрежимо малым, но полностью устранить его нельзя. Для субмикроскопических систем, таких как атомы, ядра и более мелкие частицы, измерение изменяет систему таким образом, что ее нельзя сделать произвольно малой. Это фактически ограничивает знание системы — даже ограничивает то, что природа может знать о себе. Мы увидим глубокие последствия этого, когда принцип неопределенности Гейзенберга будет обсуждаться в модулях по квантовой механике.

Существует еще один метод измерения, основанный на полном отсутствии тока и, следовательно, на полном отсутствии изменения схемы. Они называются нулевыми измерениями и являются темой нулевых измерений. Цифровые счетчики, в которых используется твердотельная электроника и нулевые измерения, могут достигать точности в одну часть 106.106. размер 12{“10” rSup { размер 8{6} } } {}

Проверьте свое понимание

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?

Решение

Поскольку цифровые счетчики потребляют меньше тока, чем аналоговые, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики. Их сопротивление в качестве вольтметра может быть намного больше, чем у аналогового измерителя, а их сопротивление в качестве амперметра может быть намного меньше, чем у аналогового измерителя. См. рис. 4.30 и рис. 4.31 и их обсуждение в тексте.

Подключение амперметра и вольтметра | Последовательное и параллельное соединение

Подключение амперметра и вольтметра
Амперметр подключается последовательно  для измерения тока, а вольтметр подключается параллельно  для измерения напряжения.

Сегодня мы узнаем правильное подключение амперметра и вольтметра . Также мы обсудим Почему амперметр всегда подключается последовательно, а вольтметр параллельно?

Вольтметр — это измерительный прибор, с помощью которого мы можем измерять электрическое давление, разность потенциалов или напряжение в электрической цепи.
Амперметр — это измерительный прибор, с помощью которого мы можем измерить силу тока в электрической цепи.








Почему амперметр всегда подключают последовательно?


Мы всегда спрашиваем, почему амперметр подключен последовательно? а чья серия?
Собственно, смысл этого вопроса в том, что почему амперметр включен последовательно с нагрузкой?
Мы знаем, что ток всегда течет от источника к нагрузке, поэтому, если мы хотим измерить значение тока, потребляемого нагрузкой, с помощью амперметра, нам нужно пропустить этот ток через амперметр.Это возможно только при последовательном подключении амперметра между источником и нагрузкой.


нажмите на изображение, чтобы увеличить

Когда мы последовательно подключаем амперметр между источником и нагрузкой, ток течет от источника к нагрузке через амперметр. Таким образом, через амперметр будет течь тот же ток, что и через нагрузку, и амперметр может измерять значение протекающего тока.


Что произойдет, если мы подключим амперметр параллельно?





Теперь у вас может возникнуть вопрос, что произойдет, если мы подключим амперметр параллельно? Если бы мы подключили амперметр параллельно нагрузке,
  1. Ток, протекающий через нагрузку, не мог бы протекать через амперметр, поэтому амперметр не мог бы измерить значение тока, протекающего через нагрузку.
  2. Подключение амперметра параллельно нагрузке означает, что амперметр также подключен параллельно источнику напряжения. Теперь амперметр действует как нагрузка. Поскольку амперметр имеет очень низкое сопротивление, через амперметр будет протекать огромное количество тока, поэтому амперметр будет поврежден. По этой причине амперметр не следует подключать параллельно без умножителя.


Как подключить амперметр параллельно?


Амперметр можно подключить параллельно нагрузке для измерения напряжения на нагрузке.Внешнее большое сопротивление, также называемое множителем, должно быть подключено последовательно с амперметром, а затем амперметр может быть подключен параллельно нагрузке для измерения напряжения.



Почему вольтметр всегда подключают параллельно?


Если мы подаем какое-либо напряжение на вольтметр, то вольтметр измеряет приложенное к нему напряжение и показывает нам значение. Поэтому, если мы хотим измерить напряжение на нагрузке в электрической цепи, то к вольтметру должно быть приложено то же напряжение, что и к напряжению на нагрузке.Это возможно только тогда, когда мы подключаем вольтметр параллельно нагрузке.





Когда мы подключим вольтметр параллельно нагрузке, то на вольтметре будет такое же напряжение, как и напряжение на нагрузке. Поэтому вольтметр измеряет напряжение и показывает нам значение.


Что будет, если подключить вольтметр последовательно?


  1. Когда мы подключаем вольтметр последовательно с нагрузкой, на вольтметре не будет напряжения, поэтому вольтметр не может измерить напряжение.
  2. Вольтметр имеет очень высокое сопротивление, поэтому, когда мы подключаем вольтметр последовательно, внутреннее сопротивление вольтметра будет препятствовать протеканию тока, поэтому ток не будет течь от источника к нагрузке.

Как подключить вольтметр последовательно?






Вольтметр можно подключить последовательно с нагрузкой для измерения тока. Внешнее низкоомное сопротивление, также называемое шунтом, должно быть подключено параллельно вольтметру, а затем вольтметр может быть подключен последовательно с нагрузкой для измерения тока.

Читайте также:



Спасибо за посещение сайта. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.

21.4 Вольтметры и амперметры постоянного тока – Колледж физики

Вольтметры измеряют напряжение, а амперметры измеряют ток. Некоторые счетчики в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях являются вольтметрами или амперметрами. (См. рис. 21.26.) Внутренняя конструкция простейших из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, дают дополнительное представление о применении последовательных и параллельных соединений.

Фигура 21.26 Датчики уровня топлива и температуры (крайний правый и крайний левый соответственно) в этом Фольксвагене 1996 года — это вольтметры, которые регистрируют выходное напряжение «датчиков», которое, как мы надеемся, пропорционально количеству бензина в баке и температуре двигателя. (кредит: Кристиан Гирсинг)

Вольтметры

подключаются параллельно любому устройству, напряжение которого необходимо измерить. Параллельное соединение используется потому, что параллельные объекты испытывают одинаковую разность потенциалов.(См. рис. 21.27, где вольтметр обозначен символом V.)

Амперметры подключаются последовательно к устройству, ток которого измеряется. Последовательное соединение используется потому, что последовательно соединенные объекты имеют одинаковый ток, проходящий через них. (См. рис. 21.28, где амперметр представлен символом А.)

Фигура 21.27 (a) Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (V) помещают параллельно источнику напряжения или одному из резисторов. Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между точками a и b. Невозможно подключить вольтметр непосредственно к ЭДС без учета ее внутреннего сопротивления rr. (b) Используемый цифровой вольтметр. (кредит: Messtechniker, Wikimedia Commons) Фигура 21.28 Амперметр (А) включен последовательно для измерения силы тока. Весь ток в этой цепи протекает через счетчик. Амперметр будет иметь такое же показание, если он будет расположен между точками d и e или между точками f и a, как показано на рисунке.(Обратите внимание, что заглавная буква E обозначает ЭДС, а rr обозначает внутреннее сопротивление источника разности потенциалов.)

Аналоговые счетчики: гальванометры

Аналоговые счетчики имеют стрелку, которая поворачивается, чтобы указывать на числа на шкале, в отличие от цифровых счетчиков, которые имеют числовые показания, подобные ручному калькулятору. Сердцем большинства аналоговых счетчиков является устройство, называемое гальванометром, обозначенное буквой G. Протекающий через гальванометр размер IGIG 12{I rSub {размер 8{G}}} {} вызывает пропорциональное отклонение стрелки.(Это отклонение происходит из-за силы магнитного поля, действующей на провод с током.)

Двумя важными характеристиками данного гальванометра являются его сопротивление и чувствительность к току. Чувствительность по току — это ток, при котором происходит полное отклонение стрелки гальванометра, максимальный ток, который может измерить прибор. Например, гальванометр с токовой чувствительностью 50 мкА 50 мкА имеет максимальное отклонение своей стрелки при протекании через нее 50 мкА 50 мкА, считывает полушкалы при протекании через нее 25 мкА 25 мкА размером 12{2″5″ мкА} {} , и так далее.

Если такой гальванометр имеет сопротивление 25 Ом 25 Ом размером 12{2″5-” %OMEGA } {}, то напряжение только V=IR=50 мкА25 Ом=1,25 мВВ=IR=50 мкА25 Ом= 1,25 мВ размер 12{V= ital “IR”= левый (“50” мкА правый) левый (“25” %OMEGA правый)=1 “.” “25”” мВ”} {} дает полномасштабное показание. Подключая 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

Рисунок 21.29 показано, как можно использовать гальванометр в качестве вольтметра, подключив его последовательно с большим сопротивлением RR. Величина сопротивления RR типоразмера 12{R}{} определяется максимальным измеряемым напряжением. Предположим, вы хотите, чтобы 10 В производили полное отклонение вольтметра, содержащего гальванометр размером 25 Ом25 Ом с чувствительностью 50 мкА50 мкА. Тогда 10 В, подаваемые на счетчик, должны давать ток 50 мкА50 мкА величиной 12{“50” мкА} {}. Общее сопротивление должно быть

Rtot=R+r=VI=10 В50 мкА=200 кОм, или Rtot=R+r=VI=10 В50 мкА=200 кОм, или размер 12{R rSub { размер 8{“tot”} } =R+r= { {В} свыше {I} } = { {{“10″” В”} свыше {“50″ мкА} } =”200″” к” %OMEGA } {}

21.68

R=Rобщ-r=200 кОм-25Ом≈200 кОм. R=Rобщ-r=200 кОм-25Ом≈200 кОм. размер 12{R=R rSub { размер 8{“tot”} } -r=”200″k %OMEGA -“25″ %OMEGA »”200″” k” %OMEGA} {}

21,69

(размер RR 12{R} {} настолько велик, что сопротивлением гальванометра, rr, можно пренебречь). 2-5-“мкА} {} ток через измеритель, поэтому показания вольтметра пропорциональны напряжению, как и требуется.

Этот вольтметр бесполезен при напряжении менее половины вольта, потому что отклонение измерителя будет небольшим и его трудно будет точно считывать.Для других диапазонов напряжения последовательно с гальванометром включают другие сопротивления. Многие счетчики имеют выбор шкалы. Этот выбор включает последовательное включение соответствующего сопротивления с гальванометром.

Фигура 21.29 RR большого сопротивления, включенный последовательно с гальванометром G, дает вольтметр, отклонение которого на полную шкалу зависит от выбора размера RR 12{R} {}. Чем больше измеряемое напряжение, тем больше должен быть размер RR 12{R} {}. (Обратите внимание, что rr представляет собой внутреннее сопротивление гальванометра.)
Гальванометр как амперметр

Тот же гальванометр можно превратить в амперметр, поместив его параллельно с небольшим сопротивлением RR размером 12{R}{}, часто называемым шунтирующим сопротивлением, как показано на рис. 21.30. Поскольку сопротивление шунта невелико, большая часть тока проходит через него, что позволяет амперметру измерять токи, намного большие, чем те, которые вызывают полное отклонение гальванометра.

Допустим, например, нужен амперметр, дающий полное отклонение на 1,0 А, и содержащий такой же 25-Ом25-Ом размер 12{2″5-” %OMEGA} {} гальванометр с его 50-мкА50- Размер мкА Чувствительность 12{“50”-мкА} {}. Поскольку RR размера 12{R} {} и RR размера 12{r} {} соединены параллельно, напряжение на них одинаково.

Эти капли IRIR размера 12{ ital “IR”} {} являются IR=IGrIR=IGr размера 12{ ital “IR”=I rSub { size 8{G} } r} {}, так что IR=IGI=RrIR= IGI=Rr size 12{ ital “IR”= {{I rSub {size 8{G} } } over {I} } = {{R} over {r} } } {}. Решаем размер RR 12{R} {} и отмечаем, что размер IGIG 12{I rSub {размер 8{G}} } {} составляет 50 мкА50 мкА размер 12{“50” мкА} {} и II размер 12{I } {} составляет 0,999950 А, мы имеем

R=rIGI=(25 Ом)50 мкА0,999950 А=1,25×10-3 Ом. R=rIGI=(25Ом)50 мкА0,999950 А=1,25×10-3 Ом. size 12{R=r { {I rSub { size 8{G} } } over {I} } = \(“25” %OMEGA \) {{“50” mA} over {0 “.” “999950 А”} } =1 “.” “25”´”10″ rSup { размер 8{-3} } %OMEGA } {}

21.70

Фигура 21.30 Небольшое шунтирующее сопротивление RR типоразмера 12{R} {}, включенное параллельно с гальванометром G, дает амперметр, отклонение которого на полную шкалу зависит от выбора RR типоразмера 12{R} {}.Чем больше измеряемый ток, тем меньше должен быть размер RR 12{R} {}. Большая часть тока (II), протекающего через счетчик, шунтируется через RR размера 12 {R} {} для защиты гальванометра. (Обратите внимание, что rr представляет собой внутреннее сопротивление гальванометра.) Амперметры также могут иметь несколько шкал для большей гибкости в применении. Различные масштабы достигаются включением различных шунтирующих сопротивлений параллельно с гальванометром — чем больше максимальный измеряемый ток, тем меньше должно быть шунтирующее сопротивление.

Проведение измерений изменяет схему

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 цепь, но полезно изучить обстоятельства, при которых они влияют или не влияют.

Сначала рассмотрим вольтметр, который всегда ставится параллельно измеряемому устройству. Через вольтметр протекает очень небольшой ток, если его сопротивление на несколько порядков больше, чем сопротивление устройства, и поэтому на цепь не оказывается заметного влияния.(См. рис. 21.31, а). (Большое сопротивление, соединенное параллельно с малым, имеет суммарное сопротивление, практически равное малому.) Однако если сопротивление вольтметра сравнимо с сопротивлением измеряемого устройства, то два параллельно имеют меньшее сопротивление, заметно влияя на цепь. (См. рис. 21.31(b).) Напряжение на устройстве не такое, как если бы вольтметр не был включен в цепь.

Фигура 21.31 (a) Вольтметр, сопротивление которого значительно превышает сопротивление устройства (RVoltmeter>>RRVoltmeter>>R размера 12{V”>>”R} {}), с которым он соединен параллельно, создает параллельное сопротивление, практически такое же, как и устройство. и не оказывает заметного влияния на измеряемую цепь.(b) Здесь вольтметр имеет то же сопротивление, что и устройство (RVoltmeter ≅ RRVoltmeter ≅ R размер 12 {V simeq R} {}), так что параллельное сопротивление вдвое меньше, чем при неподключенном вольтметре. Это пример существенного изменения схемы, которого следует избегать.

Амперметр помещают последовательно в измеряемую ветвь цепи, так что его сопротивление добавляется к этой ветви. Обычно сопротивление амперметра очень мало по сравнению с сопротивлениями устройств в цепи, поэтому лишнее сопротивление незначительно.(См. рис. 21.32, а). Однако, если используются очень малые сопротивления нагрузки или если сопротивление амперметра не такое низкое, как должно быть, то общее последовательное сопротивление будет значительно больше, а ток в ответвлении составит измеряемое уменьшается. (См. рис. 21.32(b).)

При неправильном подключении амперметра может возникнуть практическая проблема. Если бы он был подключен параллельно резистору для измерения тока в нем, вы могли бы повредить счетчик; низкое сопротивление амперметра позволило бы большей части тока в цепи проходить через гальванометр, и этот ток был бы больше, поскольку эффективное сопротивление меньше.

Фигура 21.32 (a) Обычно амперметр имеет такое малое сопротивление, что общее последовательное сопротивление в измеряемой ветви не увеличивается заметно. Схема практически не изменилась по сравнению с отсутствием амперметра. (б) Здесь сопротивление амперметра такое же, как сопротивление ответвления, так что общее сопротивление удваивается, а ток вдвое меньше, чем без амперметра. Этого значительного изменения схемы следует избегать.

Одним из решений проблемы помех вольтметров и амперметров в измеряемых цепях 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, точность измерений которых составляет несколько процентов. Обратите внимание, что неточность возникает из-за изменения схемы, а не из-за неисправности счетчика.

Связи: пределы знаний

Выполнение измерения изменяет измеряемую систему таким образом, что возникает неопределенность в измерении. Для макроскопических систем, таких как схемы, обсуждаемые в этом модуле, изменение обычно можно сделать пренебрежимо малым, но полностью устранить его нельзя. Для субмикроскопических систем, таких как атомы, ядра и более мелкие частицы, измерение изменяет систему таким образом, что ее нельзя сделать произвольно малой. Это фактически ограничивает знание системы — даже ограничивает то, что природа может знать о себе. Мы увидим глубокие последствия этого, когда принцип неопределенности Гейзенберга будет обсуждаться в модулях по квантовой механике.

Существует еще один метод измерения, основанный на полном отсутствии тока и, следовательно, на полном отсутствии изменения схемы. Они называются нулевыми измерениями и являются темой нулевых измерений. Цифровые счетчики, в которых используется твердотельная электроника и нулевые измерения, могут достигать точности в одну часть 106106 размера 12{“10” rSup {размер 8{6} } } {}.

Проверьте свое понимание

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?

Решение

Поскольку цифровые счетчики потребляют меньше тока, чем аналоговые, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики. Их сопротивление в качестве вольтметра может быть намного больше, чем у аналогового измерителя, а их сопротивление в качестве амперметра может быть намного меньше, чем у аналогового измерителя.См. рис. 21.27 и рис. 21.28 и их обсуждение в тексте.

Исследования ФЕТ

Комплект для построения схемы (только DC), виртуальная лаборатория

Стимулируйте нейрон и следите за происходящим. Делайте паузы, перематывайте назад и двигайтесь вперед во времени, чтобы наблюдать за движением ионов через мембрану нейрона.

метров — элементы схемы — содержание MCAT

Прибор, используемый для измерения токов, называется амперметром, а для измерения разности потенциалов — вольтметром.

Для измерения тока в проводе амперметр следует соединить последовательно с другими элементами цепи. Важно, чтобы сопротивление амперметра было намного меньше других сопротивлений в цепи. В противном случае само присутствие счетчика изменит измеряемый ток.

Чтобы найти напряжение , т.е. разность потенциалов между любыми двумя точками цепи, вольтметр подключают параллельно этим 2 точкам.Важно, чтобы сопротивление вольтметра было намного больше, чем сопротивление любого элемента цепи, к которому подключен вольтметр. В противном случае измеритель изменяет разность потенциалов, которая должна быть измерена.

Часто один измерительный прибор – мультиметр – сконструирован таким образом, что с помощью переключателя его можно использовать как амперметр или вольтметр, а обычно также как омметр , предназначенный для измерения сопротивления любого элемента соединен между его выводами.


Ключевые моменты

• Амперметр измеряет ток в проводе, который должен быть соединен последовательно в цепи.

• Вольтметр измеряет разность потенциалов между двумя точками, которые необходимо подключить параллельно этим двум точкам.

• Мультиметр — это устройство, которое может включать в себя амперметр, вольтметр и омметр.


Основные термины

ток : это количество заряда, проходящего через поперечное сечение за определенный период времени.

напряжение : разность электрических потенциалов, выраженная в вольтах

сопротивление : сопротивление является мерой сопротивления протеканию тока в электрической цепи

амперметр : прибор для измерения электрического тока в амперах

Серия : все компоненты последовательно соединены встык

вольтметр: прибор, используемый для измерения разности электрических потенциалов между двумя точками в электрической цепи

омметр: электрический прибор для измерения электрического сопротивления

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.