Измерение силы тока и напряжения. В чем измеряется сила тока напряжение

Измерение силы тока и напряжения.

Наиболее распространенными видами электрических измерений являются измерения силы тока и напряжения.

В зависимости от вида тока (напряжения), его величины, частоты, формы, требуемой точности измерения, сопротивления цепи, в которой производится измерение, используются различные типы приборов.

При измерении силы тока на участке цепи сопротивлением R последовательно с R в разрыв цепи включается амперметр (рис 7а). Тогда сила тока, текущего через измерительный прибор и участок с сопротивлением R, будет одинаковой.

Вольтметр подсоединяется параллельно участку цепи с сопротивлением R, напряжение на котором измеряется (рис 7б). При параллельном подключении напряжение на измерительном приборе и участке цепи R одинаково. Подключение в электрическую цепь измерительного прибора оказывает влияние на режим работы этой цепи, что приводит к ошибкам в измерениях.

Рис. 7. Подключение амперметра (а) и вольтметра (б)

Последовательное подключение амперметра с сопротивлением rа увеличивает общее сопротивление участка цепи до значения R+ rа, что больше R. В результате ток уменьшится. Чтобы изменение тока было незначительным, необходимо, чтобы выполнялось условие: rа << R.

При параллельном подключении вольтметра с сопротивлением rv общее сопротивление становится равным

что меньше R. Измеренное напряжение будет заниженным. Чтобы вольтметр не вносил больших искажений в режим работы цепи, должно выполняться условие: rv >> R.

Шунты к амперметру

Ток, вызывающий отклонение подвижной части прибора на всю шкалу, называется током полного отклонения I0. Если с помощью амперметра необходимо измерить силу тока I больше, чем I0, к нему параллельно подключается дополнительное сопротивление Rш, называемое шунтом (рис 8)

Рис. 8. Подключение шунта к амперметру.

Измеряемый ток разветвляется и только часть его проходит через измерительный прибор. Так достигается расширение предела измерений амперметра. По первому правилу Кирхгофа величины токов связаны соотношением:

, (12)

где I– сила измеряемого тока,Ip– сила тока, текущего через измерительный механизм (рамку) прибора,Iш– сила тока, текущего через шунт.

По второмуправилу Кирхгофа имеем:

, (13)

где r - сопротивление рамки амперметра, Rш – сопротивление шунта. Из (12) и (13) следует, что

. (14)

Выражение (14) позволяет определить Rш, при котором отклонение стрелки измерительного прибора на всю шкалу будет соответствовать требуемому пределу измерения силы тока Iпр. Иначе говоря, при I = Iпр ток через амперметр Iр будет равен току полного отклонения: Iр = I0. В таком случае выражение (14) принимает вид:

. (15)

На практике используют коэффициент шунтирования (или коэффициент растяжения предела измерений) n для данного значения Iпр, который равен

(16)

Тогда выражение (15) принимает вид:

. (17)

С данным шунтом цена деления амперметра также возрастет в n раз.

Добавочные сопротивления к вольтметру

Предел измерения вольтметра зависит от силы тока полного отклонения подвижной части прибора Iои его внутреннего сопротивления r. Для расширения пределов измерения вольтметра последовательно с измерительным механизмом прибора подключают добавочное сопротивление (рис 9).

Напряжение на измерительном механизме Uр меньше измеряемого напряжения U и связано с ним соотношением:

где – напряжение на добавочном сопротивлении. По такой цепи течет ток

Из последней формулы следует, что

(18)

Рис. 9. Подключение добавочного сопротивления к вольтметру.

Из (18) можно определить величину , при котором отклонение стрелки на всю шкалу (I = I0 ) будет соответствовать требуемому пределу измерения напряжения U = Uпр

. (19)

Набор добавочных сопротивлений позволяет создать многопредельный вольтметр. Применяются также и наружные по отношению к прибору добавочные сопротивления.

studfiles.net

Измерение силы тока и напряжения.

Наиболее распространенными видами электрических измерений являются измерения силы тока и напряжения.

Вольтметрподсоединяется параллельно участку цепи с сопротивлением R, напряжение на котором измеряется (рис 7б). При параллельном подключении напряжение на измерительном приборе и участке цепи R одинаково. Подключение в электрическую цепь измерительного прибора оказывает влияние на режим работы этой цепи, что приводит к ошибкам в измерениях.

Рис. 7. Подключение амперметра (а) и вольтметра (б)

При параллельном подключении вольтметра с сопротивлением rv общее сопротивление становится равным

Шунты к амперметру

Рис. 8. Подключение шунта к амперметру.

, (12)

где I – сила измеряемого тока, Ip – сила тока, текущего через измерительный механизм (рамку) прибора, Iш – сила тока, текущего через шунт.

По второму правилу Кирхгофа имеем:

, (13)

где r - сопротивление рамки амперметра, Rш – сопротивление шунта. Из (12) и (13) следует, что

. (14)

. (15)

(16)

Тогда выражение (15) принимает вид:

. (17)

С данным шунтом цена деления амперметра также возрастет в n раз.

Добавочные сопротивления к вольтметру

Предел измерения вольтметра зависит от силы тока полного отклонения подвижной части прибора Iо и его внутреннего сопротивления r. Для расширения пределов измерения вольтметра последовательно с измерительным механизмом прибора подключают добавочное сопротивление (рис 9).

Напряжение на измерительном механизме Uр меньше измеряемого напряжения U и связано с ним соотношением:

где – напряжение на добавочном сопротивлении . По такой цепи течет ток

Из последней формулы следует, что

(18)

Рис. 9. Подключение добавочного сопротивления к вольтметру.

. (19)

Задание

1. Определить основные характеристики аналогового прибора.

2. Определить характеристики цифрового вольтметра.

3. По формулам (16) и (17) определить коэффициент шунтирования n и сопротивление шунта Rш для создания на основе стрелочного прибора амперметра с пределом измерения Iпр = 1,5 мА. Исследовать данный амперметр.

4. По формуле (19) определить величину добавочного сопротивления для создания вольтметра постоянного тока с пределом измерения Uпр = 5В. Исследовать данный вольтметр.

Контрольные вопросы.

1. Что такое аналоговые и цифровые приборы?

2. Приведите основные характеристики электроизмерительных приборов.

3. Принцип действия и устройство электромеханических измерительных приборов.

4. Структурные схемы аналоговых электронных вольтметров постоянного и переменного тока.

5. Каков принцип действия и устройство цифрового вольтметра с времяимпульсным преобразованием?

6. Как расширить пределы измерения амперметра и вольтметра? Получите формулы для сопротивления шунта и для добавочного сопротивления.

7. Как расширить предел измерения вольтметра? Получите формулу для добавочного сопротивления.

Литература

1. Хромой Б.П., Моисеев Ю.П. Электрорадиоизмерения. – М.:Радио исвязь, 1985. – с. 30 – 70.

2. Детлаф А.А.,Яворский Б.М. Курс физики. – М.:Высш. шк., 2001, с. 293 – 296.

3. Мирский Г.Я. Электронные измерения. – М.: Радио и связь, 1986, с. 152 – 207.

4. Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений: Пер. с англ. – М.: Мир. 1990, с. 112 – 146.

infopedia.su

Измерение силы тока и напряжение мультиметром

Необходимость измерения напряжения в электрической системе у пользователя может возникнуть по самым разным причинам. В первую очередь, электроизмерения понадобятся для проверки исправности и работоспособности точек электрического потребления — розеток, светильников и выключателей. На контактах устройств напряжение должно равняться 220 В с допустимыми отклонениями.

Слишком высокое или низкое значение данной характеристики в электросети может привести к выходу из строя подключенного к системе электроснабжения оборудования. Потому пользователям иногда необходимо проверять величину напряжения, чтобы знать, грозит ли что-то установленным в доме электроприборам.

Когда следует измерять силу тока и напряжение?

Измерение электрического тока необходимо проводить после возникновения аварий, свидетельствующих о наличии каких-либо неисправностей в электропроводке. Говорить о проблемах может тусклый свет установленных светильников, частые перегорания ламп накаливания, нестабильная работа бытовой техники, срабатывание автоматических выключателей или УЗО. В подобных случаях обязательно нужно отключить все электрические потребители от сети и проверить напряжение в проводке.

Следует отметить, что не всегда причиной проблем являются поломки в электрической сети, скачки напряжения могут происходить по вине соседей, использующих мощные электрические устройства, к примеру, сварку. Многоквартирные дома подключаются от сети напряжением 380 В, при перегорании на общем кабеле нулевого проводника, все квартиры будут получать низкокачественную электроэнергию, из-за чего у одних потребителей в сети напряжение может быть ниже нормы, а у других — выше допустимых отклонений.

При любых проблемах с домашней электрикой обязательно следует обратиться к опытным специалистам или провести простые электроизмерительные работы самостоятельно. Измерить напряжение в сети можно различными способами и техническими средствами, самым распространенным из которых является мультиметр.

Измерение силы тока и напряжение мультиметром

Мультиметр — профессиональный и функциональный прибор, позволяющий измерить различные характеристики работы электросети. Такие устройства бывают аналоговыми и цифровыми, но работают они по одним и тем же принципам.

Чтобы измерить напряжение с помощью мультиметра, необходимо установить переключатель устройства на отметку 750 В при исследовании бытовых электросетей. На дисплее цифрового прибора при этом должны отобразиться три нуля, после этого пользователю нужно лишь вставить щупы измерителя в соответствующие отверстия розетки. На рисунке ниже представлены схемы подключения мультиметра для измерения силы тока, напряжения и сопротивления в сети.

Не стоит расстраиваться, если устройство отобразит результат измерений выше или ниже нормальных 220 В. В бытовых электросетях допустимое отклонение, не опасное для потребителей, составляет 10%, потому нормальным будет считаться напряжение от 198 до 242 В.

При проверке сети мультиметром обязательно нужно следовать технике безопасности, сначала проверяется работоспособность устройства и наличие изоляции на щупах. Проблемы с изоляцией могут привести к поражению пользователя электрическим током. Важно также правильно выбрать режим работы мультиметра, если установить не тот режим, измерительный прибор может выйти из строя.

Проверка напряжения индикатором

Мультиметр — это профессиональный прибор, который есть в наличии далеко не у всех пользователей электросетей. Если у вас такого устройства нет, а нужно проверить напряжение в сети, можно воспользоваться простой индикаторной отверткой. Индикатор позволяет определить напряжение на контактах розетки или другой точки потребления, но точную величину напряжения простой тестер не указывает.

Чтобы проверить наличие напряжение в сети тестером, необходимо поочередно дотронуться жалом отвертки до контактов розетки, прикасаясь пальцем к металлическому пятаку на устройстве. Если лампочка в рукоятке загорится, значит, в сети есть напряжение.

podvi.ru

Каталог товаров