Измерение силы тока и напряжения при помощи мультметра. Измерение сила тока

Как измерить силу тока мультиметром

Очень хорошо, когда в инструментальном «арсенале» владельца дома или квартиры имеются контрольно-измерительные приборы. В частности если речь идет об электрохозяйстве, нередко приходится прибегать к помощи мультиметра. Этот компактный и относительно недорогой по нынешним временам прибор позволяет тестировать бытовую технику и освещение, выявлять неполадки в домашней электрической сети, контролировать уровень заряда батареек и аккумуляторов, становится незаменимым при различных электромонтажных работах.

Но кроме наличия самого мультиметра, необходимо еще и умение работать с ним. Вот здесь бывает сложнее. Если, скажем, с прозвоном провода, определением наличия и величины напряжения обычно проблем не возникает, то с замером силы тока у многих возникают неясности. И, кстати, эта операция, по сравнению с другими упомянутыми, наиболее сложна и в определенных условиях бывает наиболее опасна.

Поэтому темой предлагаемой публикации станет вопрос, как измерить силу тока мультиметром.

Несколько слов о силе тока, и для чего ее бывает нужно измерять

Для начала вспомним, что же это такое – сила электрического тока.

Этот показатель (I) измеряется в амперах и входит в число основных физических величин, определяющих параметры той или иной электрической цепи. К двум другим относят напряжение (U, измеряется в вольтах) и сопротивление нагрузки (R, измеряется в омах).

Как преподносилось в школьном курсе физики, электрический ток является направленным движением заряженных частиц по проводнику. Если рассматривать с большим упрощением, вызывается он электродвижущей силой, возникающей из-за разности потенциалов (напряжения) на полюсах (клеммах, контактах) подключенного источника питания. По своей сути сила тока показывает количество этих самых заряженных частиц, проходящих через конкретную точку (элемент схемы) в единицу времени (секунду).

На величину силу тока в цепи влияют два других параметра. Напряжение связано прямой пропорциональностью – так, например, его увеличение вызывает и повышение силы тока. Сопротивление – наоборот, то есть с его ростом при том же напряжении сила тока снижается.

А слева на иллюстрации показано графическое, удобное для восприятия, изображение закона Ома, показывающего эти взаимосвязи. Из этой «пирамиды» легко составляются формулы в их привычном написании:

U = I × R

I = U / R

R = U / I

Итак, сила тока измеряется в амперах. С некоторым упрощением можно объяснить так, что 1 ампер – это ток, который возникнет в проводнике сопротивлением 1 ом, если к нему приложить напряжение, равное одному вольту.

Кроме основной единицы, используют и производные. Так, довольно часто приходится иметь дело с миллиамперами. Из самого термина понятно, что 1 мА = 0.001 А.

Кстати, сразу упомянем, и про мощность. Ток в 1 ампер, вызванный напряжением 1 вольт, выполнит работу в 1 джоуль. А если это привести к единице времени (секунде), то получится значение мощности, равное 1 ватту.

Это определяется формулой закона Джоуля-Ленца:

P = U × I

где Р – мощность, выраженная в ваттах.

Для чего все это рассказывалось? Да просто потому, что большинство случаев замера силы тока, так сказать, на бытовом уровне, так или иначе связано с определением других параметров. Согласитесь, мало кому придет в голову мысль: «а дай-ка я проверю силу тока просто так», то есть без дальнейшего практического приложения. Тем более что, как уже упоминалось выше, работа с амперметром – наиболее сложная и зачастую небезопасная.

Например, в каких случаях чаще всего замеряют силу тока:

Для уточнения реальной потребляемой мощности того или иного бытового электроприбора. Промерив значения силы тока и напряжения несложно по формуле вычислить и мощность.
Этот же промер и последующий расчет позволяют оценить, советует ли подводимая линия питания таким нагрузкам.
Случается, что подобные «ревизии» позволяют выявить пока еще скрытые, незамеченные дефекты прибора – когда значение силы тока (и мощности, соответственно) намного отличаются от заявленного в паспорте номинала в ту или иную сторону.
Измерения силы тока позволяют оценить степень заряженности автономных источников питания – аккумуляторов и батареек. Проверка их по напряжению никогда не дает объективной картины. Вольтметр может показать, скажем, положенные 1.5 вольта, но уже спустя несколько минут элемент питания безнадежно «сядет». То есть проверку следует проводить именно измерением силы тока.

Таким измерением можно выявить утечку тока, там, где ее по идее быть не должно. Это часто практикуется автомобилистами, если у них есть подозрения, что аккумулятор слишком активно разряжается, когда машина «отдыхает» в гараже или на стоянке. Проведенная проверка позволяет локализовать участок утечки и избежать, кстати, немалых проблем, к которым она может привести.

Иногда требует проверки зарядное устройство аккумулятора – выдает ли оно необходимое значение тока зарядки.

Возможны и иные случаи, когда требуется иметь объективные данные о реальной силе тока. Но основные случаи все же перечислены.

Разбираемся с устройством мультиметра

Для измерения силы тока используются специальные приборы, название которых говорит само за себя – амперметры. В продаже чаще всего встречаются амперметры стационарной установки, в виде панелек или для DIN-рейки. Они обычно монтируются в распределительном щите и позволяют отслеживать текущие показатели силы тока, например, за всю локальную систему электроснабжения или на какой-то выделенной её линии.

Устанавливают такие приборы, если в этом есть необходимость, только специалисты электрики. Измерить силу протекающего тока с помощью них – проще простого. Необходимо просто взглянуть на текущие показания при включенной на линии нагрузке.

Этим, по сути, их функциональность и ограничивается. Естественно, у хозяина квартиры (дома) не будет возможности снять подобный прибор с места его стационарной установки для проведения замеров в другом месте.

Другой вариант, который уже позволяет работать в нужном месте – это так называемый лабораторный амперметр. Настольный прибор, в котором имеются клеммы, то есть предусмотрена возможность подключения измерительных проводов со щупами для проверки силы тока на том или ином участке цепи.

Но приобретать такой «девайс» для домашнего инструментального «арсенала» — вряд ли имеет смысл. Просто по той причине, что замером силы тока все и ограничивается. А это измерение, кстати, как уже говорилось, проводится на «бытовом» уровне, пожалуй, реже всего.

Поэтому такие приборы популярности себе не снискали. И оптимальным вариантом является мультитестер (мультиметр).

Эти измерительные многофункциональные приборы представлены в продаже в очень большом разнообразии. Первое, сразу бросающееся в глаза различие – приборы могут быть стрелочными, со снятием показаний со шкал. Несмотря на то что считаются уже «вчерашним днем», некоторые мастера отдают предпочтение именно им. Но для новичка может быть затруднительно на первых порах считывать показания – со шкалами и шагом из градуировки по неопытности несложно запутаться.

Поэтому максимальной популярностью пользуются все же цифровые мультиметры, демонстрирующие на дисплее показания в абсолютном выражении. Умение пользоваться такими приборами приобретается гораздо быстрее. Стоимость многих моделей – весьма доступная, и подобные мультитестеры прочно вошли в домашний инструментальный набор.

Но и среди них бывают существенные различия, которые необходимо знать и учитывать при проведении измерения электрических параметров.

Наиболее удобны, наверное, мультиметры, в которых достаточно выставить лишь режим измерений. Допустимый диапазон при этом не указывается – прибор автоматически подстроится под параметры цепи, проведет замер и выдаст искомый результат.

Пример показан на иллюстрации:

Рукоятка переключателя режимов (поз.1) имеет всего несколько положений. Это напряжение – объединено переменное V AC (значок ~) и постоянное DC (—), в вольтовом и милливольтом диапазоне. Аналогично и с силой тока – А, тоже без разделения на тип тока, но с градацией на амперы и миллиамперы. Кроме того, обязательно имеется опция замера сопротивления и прозвона цепи. Могут быть и другие заложенные функции.

В нижней части расположены гнезда для подключения измерительных проводов со щупами. Их бывает три или четыре. Обязательно имеется гнездо СОМ – для «общего» провода (поз. 2), как правило – черного цвета. Гнездо поз. 3 – для красного провода при проведении подавляющего большинства измерений. Под гнездом имеется надпись с указанием допустимых пределов измерений по напряжению и току. И, наконец, гнездо поз. 4 – выделено для замеров силы тока, исчисляемой в амперах. Также указан допустимый предел — не более 10 А.

Показания высвечиваются на цифровом дисплее (поз. 5).

Такие приборы удобны, однако их стоимость в несколько раз превышает цену на широкодоступные мультиметры. Поэтому их чаще можно увидеть у профессионалов.

Более распространенный вариант – мультиметры, при пользовании которыми необходимо не только переключать режим и переставлять измерительные провода, но еще и указывать предполагаемый диапазон измерений.

При пользовании таким мультиметром требуется не только указать режим работы, но и выставит переменный или постоянный ток. И уже в этом секторе установить переключатель в предполагаемый диапазон измерений, выраженный в миллиамперах мА (бывает еще и в микроамперах, µА) или в амперах А.

Аналогично дело обстоит и с режимами замера напряжения.

Еще нюанс – показан пример с четырьмя гнездами подключения проводов. Здесь для измерения силы тока для красного провода выделено два гнезда. Одно – с токами до 200 мА, второе – до 10 А. Все остальные замеры (напряжения, сопротивления, емкости и другие) проводятся через отдельное гнездо.

Но обычно под этими гнездами-клеммами располагается понятная схема, позволяющая избежать ошибок. Просто надо быть внимательным.

А теперь – еще один очень важный нюанс. Показанные выше приборы позволяют проводить замер силы тока как постоянного, так и переменного. Но очень часто обычными пользователями приобретаются мультиметры с «усеченными» возможностями. Такие приборы широко популярны из-за своей супердоступной цены. И некоторые потенциальные владельцы не обращают внимание на этот их недостаток.

Так, наиболее распространенными на бытовом уровне являются мультитестеры типа DT830 или DT832. Они позволяют выполнить бо́льшую часть возможных измерений. Но, обратите внимание, функции амперметра для переменного тока у них НЕ ПРЕДУСМОТРЕНА.

Таким образом, если есть необходимость проверить силу тока в цепи работающего от сети 220 В/50 Гц бытового прибора, то просто так это не получится. Потребуется искать другой, более совершенный мультиметр. Или придумывать дополнительные «усовершенствования», которые позволят обойтись и таким тестером. Об этом будет сказано ниже.

Основные принципы замера силы тока

Главной особенностью работы с мультитестером в режиме амперметра является то, что он обязательно должен быть включен в разрыв цепи. Такое подключение называется последовательным. По сути, прибор становится частью этой цепи, то есть весь ток должен пройти именно через него. А как известно, сила тока на любом участке неразветвленной электрической цепи постоянна. Проще говоря, сколько «вошло» столько должной и «выйти». То есть место последовательного подключения амперметра особого значения не имеет.

Чтобы стало понятнее, ниже размещена схема, в которой показывается разница в подключении мультиметра в разных режимах работы.

Итак, при замере силы тока мультиметр включается в разрыв цепи, сам становясь одним из ее звеньев. То есть будет проблема, как этот разрыв цепи организовать практически. Решают по-разному – это будет показано ниже.
При замере напряжения (в режиме вольтметра) цепь, наоборот, не разрывается, а прибор подключается параллельно нагрузке (участку цепи, где требуется узнать напряжение). При замере напряжения источника питания щупы подключаются напрямую к клеммам (контактам розетки), то есть мультиметр сам становится нагрузкой.
Наконец, если меряется сопротивление, то внешний источник питания вообще не фигурирует. Контакты прибора подключаются непосредственно к той или иной нагрузке (прозваниваемому участку цепи). Необходимый ток для проведения измерений поступает из автономного источника питания мультитестера.

Вернемся к теме статьи — к замерам силы тока.

Очень важно изначально правильно установить на мультиметре, помимо постоянного или переменного тока, диапазон измерений. Надо сказать, что у начинающих с этим часто возникают проблемы. Сила тока – величина крайне обманчивая. И «спалить» свой прибор, а то и наделать больших бед, неправильно установив верхний предел измерений – проще простого.

Поэтому настоятельная рекомендация – если вы не знаете, какая сила тока ожидается в цепи, начинайте измерения всегда с максимальных величин. То есть, например, на том же DT 830 красный щуп должен быть установлен в гнездо на 10 ампер (показано на иллюстрации красной стрелкой). И рукоятка переключатель режимов работы также должно показывать на 10 ампер (голубая стрелка). Если измерения покажут, что предел завышен (показания получаются менее 0,2 А), то можно, чтобы получить более точные значения, переставить сначала красный провод в среднее гнездо, а затем ручку переключателя – в положение 200 мА. Бывает, что и этого многовато, и приходится переключателем снижать еще на разряд и т.д. Не вполне удобно, не спорим, но зато безопасно и для пользователя, и для прибора.

Кстати, о безопасности. Никогда не следует пренебрегать мерами предосторожности. И особенно если речь идет об опасных напряжениях (а сетевое напряжение 220 В – чрезвычайно опасно) и высоких токах.

Мы здесь спокойно ведём разговор об амперах, а между тем, безопасным для человека считается ток не выше 0.001 ампера. А ток всего в 0.01 ампера, прошедший через тело человека, чаще всего приводит к необратимыми последствиям.

Что важно знать об опасности электрического тока

Электричество – это величайший помощник человечества. Но при неграмотном, беспечном или откровенно наплевательском отношении к соблюдению безопасности – карает мгновенно и беспощадно. Что необходимо накрепко запомнить об опасности электрического тока, прежде чем приступать к любым электромонтажным работам – читайте в специальной публикации нашего портала.

Проведение замеров силы тока, особенно если работа ведется в самом высоком диапазоне, рекомендуется проводить максимально быстро. В противном случае мультитестер может просто перегореть.

Об этом, кстати, могут информировать и предупреждающие надписи около гнезда подключения измерительного провода.

Обратите внимание. Слово «unfused» в данном случае обозначает, что прибор в этом режиме не защищен плавким предохранителем. То есть при перегреве он просто выйдет полностью из строя. Указано и допустимое время замера – не более 10 секунд, да и то не чаще одного раза в 15 минут («each 15 m»). То есть после каждого такого замера придется еще и выдерживать немалую паузу.

Справедливости ради – далеко не все мультиметры настолько «привередливые». Но если такое предупреждение есть – пренебрегать им не стоит. И в любом случае замер силы тока проводить максимально быстро.

Как проводится измерение силы тока

В этом разделе статьи рассмотрим несколько наиболее характерных случаев.И для начала ответим на один почему-то весьма часто задаваемый, и при этом – совершенно безграмотный вопрос.

Как измерить силу тока в розетке?

Ответ категоричный – НИКАК!

Никакого тока в розетке не ищите – там есть только напряжение на контактах, между фазой и нулем. А ток возникнет лишь тогда, когда к розетке будет подключена нагрузка – неважно что это, лампочка накаливания или бытовой прибор. Естественно, рассчитанный на работу с сетевым напряжением 220 вольт.

А что будет, если в режиме амперметра все же вставить щупы мультитестера в розетку? Да все произойдет очень просто и быстро. Собственное сопротивление прибора – невелико, то есть практически гарантированно получается короткое замыкание. Вспомните закон Ома – при стремящемся к нулю сопротивлении сила тока возрастает до огромных значений. Хорошо, если все ограничится срабатыванием защиты и перегоранием плавкого предохранителя в мультитестере. Если он «unfused», о чем говорилось выше – гарантированное перегорание, и прибор нередко остается только выбрасывать. И это еще в лучшем случае – иногда бывают и «фейерверки».

Запомните «золотую истину» – пока к розетке ничего не подключено, ток в ней однозначно равен нулю. И проверять это экспериментально – себе дороже!

А вот замер силы тока в цепи подключённого к розетке бытового прибора – это уже совсем другой случай.

Как измерить силу тока в цепи подключенного бытового прибора

Нельзя сказать, что подобная проверка проводится часто, но иногда она помогает разобраться с правильностью организации домашней электросети. То есть сопоставить соответствие реальной силы тока подведенным к розетке проводам и возможностям другого электротехнического оборудования. Или же дает возможность проверить реальную потребляемую мощность бытового прибора. Если она сильно отличается от паспортной в ту или иную сторону, это может говорить о пока еще не выявленной неисправности.

Схема в общих чертах выглядит следующим образом

1 – розетка 220 вольт.

2 – условно – бытовой прибор.

3 – кабель питания прибора.

4 – точки разрыва цепи (подсоединения щупов тестера). В данном случае они показаны на фазном проводе, хотя для проверки силы переменного тока это не имеет никакого значения — могут быть и на нулевом.

5 – мультиметр, установленный в режим измерения переменного тока 10 А

6 – измерительные провода мультитестера.

Все просто – после сборки такой схемы необходимо подсоединить кабель питания к розетке, а затем запустить бытовой прибор в нужном режиме выключателем. И спустя 3÷5 секунд (некоторым приборам требуется время для выхода на номинальный режим) снять показания силы тока в амперах.

Но как это осуществить, так сказать, технологически? Резать изоляцию и затем – один из проводов кабеля питания, чтобы подключить в разрыв амперметр? Иногда поступают и так. Пример показан на иллюстрации.

Согласитесь, не слишком привлекательный вариант. Нарушается целостность внешней оплетки провода. Концы придется после замеров сращивать и изолировать. Для разовой срочной проверки – может, и сгодится, но не более того.

Городить дополнительные провода между розеткой и вилкой, чтобы «вклинить» между ними амперметр? Тоже довольно неудобно.

Чтобы замеры были безопасными, а их проведение занимало минимум времени и усилий, можно изготовить специальное приспособление. Для этого потребуется небольшая фанерная площадка, две накладные (внешние) розетки (самые дешевые) и отрезок сетевого шнура с вилкой.

Схематично этот «испытательный стенд» будет выглядеть так:

На небольшом жестком фрагменте (поз. 1) например, фанерном, текстолитовом и т.п., крепятся две розетки, так, как показано на схеме. Розетки совершенно условно пронумеруем №1 и №2, а их контакты назовем соответственно 1а и 1б, 2а и 2б.

К розеткам поводится сетевой шнур (поз.4) с вилкой (поз.3). Эта вилка будет подключаться в обычную сетевую розетку.

Шнур разделан, и два его провода подключены к клеммам одноимённых контактов обеих розеток. То есть на схеме это 1а и 2а. А вторая пара, 1б и 2б контактов соединена перемычкой из одножильного провода.

Как проводить замеры с таким приспособлением?

Для начала – витка сетевого шнура подключается к розетке (к любой или к тестируемой, то есть к той, к которой подключается на постоянной основе испытываемый бытовой прибор). Вся конструкция у нас после сборки полностью закрыта, изолирована, никаких открытых токопроводящих деталей нет.
Имеет смысл для начала проверить напряжение в розетке. Если конечной целью ставится определение реальной мощности прибора, то этот параметр желательно уточнить. Иногда, если домашняя сеть не имеет стабилизатора, он значительно отличается от заявляемых 220 вольт. То есть это может повлиять на конечный результат.

Проверить напряжение несложно. Мультиметр переключается в режим ~V (ACV) с диапазоном больше 220 вольт (обычно это 750 вольт). Штекера проводов устанавливаются в соответствующие гнезда прибора (СОМ и ~V). Затем щупы прибора вставляются в контакты розеток 1а и 2а, как показано на схеме ниже.

После этого в одну розетку (любую) вставляется вилка сетевого шнура испытываемого прибора. Цепь не замкнута – разрыв ее получается на второй розетке.
Мультитестер переводится в режим амперметра переменного тока (~A или ACA) в максимальный диапазон. Штекер красного измерительного провода переставляется в соответствующий разъем.

После этого щупы мультитестера вставляются в гнезда оставшейся свободной розетки. И теперь осталось только включить испытываемый бытовой прибор и снять с мультитестера показания силы тока.

Все исходные данные есть – можно рассчитать потребляемую мощность прибора на момент замера. Можно воспользоваться расположенным ниже калькулятором:

Калькулятор расчета мощности электроприбора

Укажите запрашиваемые значения и нажмите «РАССЧИТАТЬ ПОТРЕБЛЯЕМУЮ МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРОПРИБОРА»

Уточненное напряжение в сети, В

Измеренное значение силы тока, А

Как видите, и довольно сложную задачу замера силы тока питания бытового прибора вполне можно решить с должным уровнем безопасности и комфорта.

А что делать, если мультитестер не рассчитан на измерение силы переменного тока?

Бывает, что требуется измерить силу переменного тока, примерно так, как показывалось выше. но в распоряжении лишь мультиметр, не рассчитанный на такую операцию. И приобретать новый – нет желания или возможности. Если ли выход?

Да, можно выполнить замер и в такой ситуации. Существует для этого несколько способов. Но в любом случае придётся сначала провести некоторые подготовительные работы.

Измерение силы переменного тока с помощью вольтметра и дополнительного сопротивления.

Да, это совершенно серьезно, именно с помощью вольтметра. Снова вспомним закон Ома для участка электрической цепи:

I = U / R

Но если сопротивление на этом участке будет равно ровно одному ому, то получается, что номиналы силы тока и напряжения – совпадут.

I (A) = U(V) / 1 = U(V)

Значит, задача состоит в том, чтобы в разрыв цепи поместить резистор номиналом ровно в 1 ом, а затем промерить напряжение на его концах.

Талой резистор можно приобрести в магазине. Правда, не забываем, что на нем будет потребляться весьма внушительная мощность, и лучше приобретать керамический резистор на 10 или даже 50 Вт.

Правда, такие резисторы далеко не всегда есть в продаже. Да и стоить они могут немало. Можно обойтись и самодельным, накрутив спираль из нихромовой проволоки.

В интернете полно таблиц с удельными сопротивлениями нихромовых проводников различных диаметров. То есть провести расчет требуемой длины, чтобы «выскочить» на 1 ом – не столь сложно.

Например, будет использоваться нихромовая проволока диаметром 0,4 мм (сечение 0,123 мм²). Ее удельное сопротивление составляет 7,94 Ом/м. Несложно рассчитать, что для сопротивления 1 ом потребуется 126 мм проволоки.

Из этого отрезка навивается спираль. Или, что еще удобнее и безопаснее – можно намотать проволоку на панельку их стеклотекстолита, как показано на иллюстрации. После намотки проводят проверку мультиметром в режиме омметра. При необходимости – корректируют длину, чтобы сопротивление было 1 ом с максимально возможной точностью.

Концы резистора можно прикрепить, например, к штырям разобранной вилки – чтобы удобнее было их подключать к разрыву цепи.

Если резистор готов, можно приниматься за измерения.

В свободную розетку к ее контактам присоединяют самодельный резистор. После этого можно сразу к его концам «крокодильчиками» подцепить щупы мультиметра. Провода и сам тестер должны быть настроены на режим вольтметра для переменного тока.

Включается прибор-нагрузка. Но дисплее мультиметра показывается напряжение (в вольтах) для участка цепи сопротивлением 1 ом . Это же значение, но только в амперах – искомая сила тока в замкнутой цепи.

Важно – резистор при таком замере может очень быстро нагреваться, буквально докрасна. Поэтому снятие показаний должно выполняться с максимальной оперативностью. Как только подключенный прибор вышел на свою мощность, показания на дисплее стабилизировались – их записывают и выключают нагрузку.

Есть и другой способ измерения силы переменного тока при отсутствии соответствующего амперметра. Ток можно выпрямить с помощью диодного моста. Подробнее об этом – в предлагаемом видеосюжете.

Видео: Как можно переделать амперметр постоянного тока под переменный

Как с помощью амперметра можно проверить элементы питания

Еще один частый случай, когда приходится переключать мультитестер в режим измерения силы тока. Речь идет о проверке элементов питания. Помогает как при приобретении батареек в сомнительных торговых точках, так и при ревизии накопившегося дома запаса.

Безусловно, для начала будет неплохо проверить батарейки по напряжению. Для этого переключатель режимов мультиметра устанавливается на постоянное напряжение (DCV). Предел измерений – в соответствии с заявляемым напряжением элемента питания. Если это наиболее распространенные 1.5 вольта, то оптимальным будет предел 2000 мВ (= 2В). Можно установить и 20 В – в этот предел вкладываются практически все используемые элементы питания.

Щуп черного провода (СОМ) прикладывается к отрицательному полюсу элемента питания. Красный, установленный в соответствующее гнездо – к положительному. Производится быстрый замер напряжения. И если оно менее 1.2 В, то такую батарейку можно смело отправлять на утилизацию – она села, и чудес от нее ждать не приходится.

Кстати, о полярности. При работе с переменным током, ясное дело, это не имеет значения. А при замерах постоянного напряжения или тока ее соблюдение важно для стрелочных мультиметров. Если щупы расположены неправильно – стрелка начнет валиться влево, и никаких показаний не будет. Для цифровых же приборов ошибка не станет большой проблемой – просто перед числовым показателем на дисплее появится минус. Тем не менее, «культура пользования» все же предполагает правильное расположение полярности. Тем более что бывают ситуации, когда это имеет важное значение. И хорошо, если правильное расположение щупов просто войдет в привычку.

Вернемся к проверке. Измерение напряжения – это лишь первый шаг, позволяющий отсеять явно негодные элементы питания. А само значение еще ни о чем не говорит – неизвестно, как поведет себя батарейка под нагрузкой. Поэтому и следует проверить ее еще и по току.

Для этого мультиметр переключается в режим DCA с максимальным пределом измерения, то есть на 10 или 20 А (в зависимости от модели прибора). Это важно, так как токи при замыкании батарейки через амперметр бывают нешуточные. Красный провод, естественно, переставляется в соответствующее гнездо.

После этого опять черный провод прикладывается к отрицательному полюсу батарейки. А красным производят кратковременное замыкание цепи на положительном полюсе. Это очень важный момент: замер не должен превышать одной – двух секунд. Можно постараться уложиться и менее чем за секунду. Необходимо быстро засечь пиковое значение силы тока, когда оно перестанет расти. Если же затянуть с измерением, это повлечет активный разряд элемента питания.

В новых, качественных элементах питания проверка может показать порядка 4÷6 ампер. Они подойдут для самых ответственных мест установки.
Диапазон от 3 до 3.9 ампера говорят, что батарейка вполне работоспособная, хотя ее функциональные способности все же несколько снижены. Но она еще послужит немало.
От 2 до 3 ампер – элемент питания уже «посажен», но еще вполне пригоден для использования в приборах с незначительным потреблением энергии.
Менее 2 ампер – батарейка, скорее всего, пригодна лишь для пульта дистанционного управления.
Ну а если ток едва достигает 1.1 ампер или ниже – это почти всё. Возможно, такую батарейку еще можно поставить в пульт ДУ, но только если на текущий момент вообще нет другой замены. И вполне можно ожидать, что отказ в работе способен произойти в любой момент.

Проведя такую ревизию нередко скапливающегося дома запаса батареек, можно сразу избавиться от «балласта». А остальные — отсортировать по возможности дальнейшего применения.

Проверка тока утечки электросети автомобиля

Еще одно практическое приложение измерения силы тока мультиметром. Это — самостоятельная диагностика своего автомобиля на предмет токов утечки, которые способны привести к быстрому разряду аккумулятора.

Проводится она примерно в следующем порядке:

Проверка должна проводиться при полностью заряженном аккумуляторе.
Перед тестированием требуется выключить все потребляющие электроэнергию приборы. Имеется в виду освещение, аудиосистема, парктроник, и т.п. При проверке, возможно, придётся открывать двери в салон. Поэтому необходимо каким-то образом закрепить в нажатом положении концевые выключатели, ответственные за габаритные огни на дверях.

Безусловно, следует учитывать и иные особенности своего авто. Так, нередко требуется определенное время на полное «засыпание» бортового компьютера. Могут быть нюансы и с системой сигнализации. Хозяин машины должен с этим разобраться.

С клеммы аккумулятора снимается кабель массы («минус»).
Мультитестер переводится в режим амперметра с пределом измерений постоянного тока до 10 ампер. Ток утечки, безусловно, намного меньше, но подстраховаться никогда не мешает. А на точности снятия показаний это особо не отразится – двух знаков после десятичной запятой будет вполне достаточно. Красный провод устанавливается в соответствующее гнездо на 10 А.
Далее, черный провод мультитестера необходимо подсоединить к минусовой клемме аккумулятора. Это можно сделать, например, с использованием обычного хомута.
Замыкаться же цепь будет контактом щупа красного провода с клеммной снятого кабеля массы. Значение, высвечивающееся при этом на дисплее мультиметра, как раз и покажет ток утечки.

Нормальным считается ток утечки в пределах 0,03÷0,05 А (30 ÷ 50 мА), и чем ниже, тем лучше. Иногда может быть и больше, если автомобиль «нафарширован» электроникой. Но даже в таком случае – никак не выше 0,08 А.

Если ток в пределах нормы – то можно только порадоваться. Но в том случае, когда он явно выходит за пределы допустимого, следует сразу локализовать проблему, то есть выявить участок, где такая утечка происходит.
Для этого последовательно вынимаются предохранители, отвечающие за разные участки электросети автомобиля. При этом необходимо проверить все – не только в коробке под капотом, но и размещенные в салоне.

Итак, предохранитель достали из гнезда. Если показания не изменились, его можно сразу вернуть на место. Значит, на этом участке проблем нет.

Рано или поздно снятие какого-то предохранителя приведет к резкому снижению показаний силы тока на мультиметре. Вот он – тот самый участок, более детальной диагностикой которого предстоит заняться.

Кстати, причин утечки может быть и несколько. Например, снятие одного из предохранителей снизило показания силы тока с 0,25 до 0,12 А. Да, это проблемный участок, но очевидно, что ток все равно великоват. Значит, не устанавливая обратно этот предохранитель, поиск продолжают, пока не будет отыскано следующее «слабое звено». И так далее – пока показатель утечки не войдет в пределы нормы.

Ну а дальше – предстоит проводить более детальную диагностику, чтобы окончательно разобраться с проблемой. Но это уже – совсем другая тема.

poptiz.ru

Что означает понятие показаний амперметра. Измерение силы тока, расширение пределов измерения

Амперметр - прибор для измерения силы тока в амперах. Шкалу амперметров градуируют в микроамперах, миллиамперах, амперах или килоамперах в соответствии с пределами измерения прибора. В электрическую цепь амперметр включается последовательно с тем участком электрической цепи, силу тока в котором измеряют. Поэтому, чем ниже внутреннее сопротивление амперметра (в идеале - 0), тем меньше будет влияние прибора на исследуемый объект, и тем выше будет точность измерения.

Для увеличения предела измерений амперметр снабжается шунтом (для цепей постоянного и переменного тока), трансформатором тока (только для цепей переменного тока) или магнитным усилителем (для цепей постоянного тока). Комплектное устройство из токоизмерительной головки и трансформатора тока специальной конструкции называется «токоизмерительные клещи».

Очень опасно пытаться использовать амперметр в качестве вольтметра (подключать его непосредственно к источнику питания), что может привести к коротким замыканиям!

Общая характеристика

По конструкции амперметры делятся:

со стрелочной измерительной головкой без электронных схем;
со стрелочной измерительной головкой с использованием электронных схем;
с цифровым индикатором.

Приборы со стрелочной головкой

Наиболее распространены амперметры, в которых движущаяся часть прибора со стрелкой поворачивается на угол крена, пропорциональный величине измеряемого тока.

Амперметры бывают магнитоэлектрическими, электромагнитными, электродинамическими, тепловыми, индукционными, детекторными, термоэлектрическими и фотоэлектрическими.

Магнитоэлектрическими амперметрами измеряют силу постоянного тока; индукционными и детекторными - силу переменного тока; амперметры других систем измеряют силу любого тока. Самыми точными и чувствительными являются магнитоэлектрические и электродинамические амперметры.

Приборы со стрелочной головкой могут снабжаться дополнительными электронными схемами для усиления сигнала, подаваемого на головку (для измерения токов, существенно меньших чем ток полного отклонения головки, который для большинства магнитоэлектрических приборов составляет 50 мкА и более), защиты головки от перегруза и прочее.

Приборы с цифровым индикатором

В последнее время приборы со стрелочной измерительной головкой стали вытесняться приборами с цифровым индикатором на основе жидких кристаллов и светодиодов.

Принцип действия стрелочной измерительной головки

Принцип действия самых распространённых в амперметрах систем измерения:

В магнитоэлектрической системе прибора крутящий момент стрелки создаётся благодаря взаимодействию между полем постоянного магнита и током, который проходит через обмотку рамки (вращающий момент). С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале. Угол поворота стрелки устанавливается при равенстве вращающего момента и момента пружины.

В электромагнитной системе прибора вращающий момент стрелки создаётся между катушкой и подвижным ферромагнитным сердечником, к которому прикрепляется указательная стрелка.

В электродинамической системе измерительная головка состоит из неподвижной и подвижной катушек, соединённых параллельно или последовательно. Взаимодействие между токами, которые проходят через катушки, вызывает отклонения подвижной катушки и соединённой с нею стрелки.

Во всех вышеуказанных системах угол поворота стрелки устанавливается при равенстве вращающего момента и момента сопротивления пружины.

Включение амперметра в электрическую цепь

В электрической цепи амперметр соединяется последовательно с нагрузкой, а при больших токах - через трансформатор тока, магнитный усилитель или шунт. Для измерения токов может также применяться милливольтметр и калиброванный шунт (первичные токи шунтов могут быть выбраны из стандартного ряда, вторичное напряжение стандартизировано - чаще всего 75 мВ). При высоких напряжениях (выше 1000В) - в цепях переменного тока для гальванической развязки амперметров также применяют трансформаторы тока, а цепях постоянного тока - магнитные усилители.

Изначально вольтметры и амперметры были только механическими, и лишь спустя многие годы, с развитием микроэлектроники, начали выпускаться цифровые вольтметры и амперметры. Тем не менее, даже сейчас механические измерительные приборы пользуются популярностью. Они, по сравнению с

sibay-rb.ru

Как измерить силу тока мультиметром — инструкция

Практически каждому человеку хотя бы раз в жизни приходилось решать вопрос, как измерить напряжение в розетке, на определенных проводах или узнать силу тока в цепи. Конечно, для определения каждого параметра электричества требуется определенный прибор. Для измерения напряжения (к примеру, чтобы проверить розетку) можно использовать вольтметр. Прибор, измеряющий силу постоянного тока (как, собственно, и переменного), называется амперметром, а сопротивления — омметром. А что же такое мультиметр?

Если дословно, то приставка «мульти» обозначает «много». Значит, подобным прибором можно померить много величин — и это действительно так. При помощи этого устройства (его еще называют тестером) можно измерить не только напряжение, силу и сопротивление. Также в него могут входить функции поиска короткого замыкания, измерение емкости конденсатора, коэффициента усиления транзисторов и даже температуры воздуха или поверхности.

Но каким же образом производится измерение силы тока? Ведь не может быть, чтобы устройство само понимало, какая величина подлежит проверке. Конечно, необходимо повернуть ручку в нужное положение и правильно подключить щупы. А как это сделать — сейчас попробуем понять.

Бюджетный вариант тестера

Как измерить напряжение?

Перед тем, как проверить напряжение в розетке мультиметром, необходимо правильно подключить щупы к устройству. Черный провод подключается в черное гнездо, помеченное как «СОМ», а красный — в гнездо с пометкой «V Ω mA».

Далее, чтобы измерить напряжение в сети, требуется выставить необходимое значение на регуляторе. Если измеряется прямая величина, то нужно найти диапазон DCV, а измерение переменной — выставив на ACV, а после выбрать необходимое значение напряжения с расчетом, чтобы оно было выше измеряемого. Если измеряемая величина неизвестна, то необходимо выставить максимальное значение.

Для измерения величины тока, т.е. напряжения в сети, необходимо подключить щупы параллельно источнику, т.е. при измерениях в розетке один из них подключается на фазный контакт, а другой — на нулевой.

При измерениях прямой величины красный щуп должен подключаться на плюс, а черный — на минус. Конечно, если мультиметр цифровой, т.е. с электронным дисплеем, возможно и обратное подключение, на экране высветится то же значение, только со знаком минус в начале. А вот с аналоговым прибором (стрелка со шкалой) подобное измерение постоянного тока не пройдет. При неправильном подключении он просто ничего не покажет.

Сопротивление

При измерении сопротивления, равно как и при прозвонке цепи на целостность или короткое замыкание, щупы подключаются так же, как и в предыдущем случае. Переключатель на лицевой панели мультиметра должен быть выставлен на необходимые показатели диапазона, который отмечает значок сопротивления — омега (Ω).

Если необходимо проверить работоспособность лампы или наличие разрыва в цепи, можно воспользоваться функцией прозвона. В том же диапазоне сопротивления имеется значок в виде точки и уходящих от нее вправо черточек. Это обозначение звукового сигнала. При переключателе, включенном в этом положении, если между щупами происходит короткое замыкание, раздается звуковой сигнал. Это очень удобно, не нужно постоянно смотреть на дисплей.

У подобных устройств измеряться будет диапазон сопротивлений от 0 до 200 МОм.

Подключение для измерения величины и сопротивления

Сила тока

Эта величина измеряется в амперах, а обозначается как в схемах, так и на мультиметре как «А». При подключении щупов необходима внимательность, т.к. при силе до 10 А оно остается прежним. А вот при силе от 10 до 20 А красный провод уже переключается в гнездо с пометкой 10 А. У более мощных мультиметров, с большим диапазоном измерений, есть еще один разъем — для силы более 20 А. Отмечено оно соответствующим значком.

Переключатель на лицевой панели устанавливается на нужную величину, с учетом того, какой ток замеряется. Т.е в диапазоне «DCA» измеряется постоянный ток, «ACA» — переменный.

Также необходимо рассмотреть, как проверить амперметр на исправность. Для этого может пригодиться устройство бесперебойного питания с функцией показаний силы тока. Включив амперметр последовательно, с ним можно сравнить показания обоих приборов.

Основной нюанс состоит в самих измерениях. Для того чтобы замерить ток в розетке, мультиметр включается в цепь именно последовательно, а не параллельно, как при других измерениях. Если же подключение произведено неправильно, устройство просто сгорит. Вернее сгорит плавкий предохранитель, но и это тоже неприятно.

Но отдельный диапазон для измерения силы переменного тока есть только у дорогостоящих мультиметров. В более простых устройствах есть только возможность замера силы постоянного тока. Как замерить силу тока в таком случае? И из этой ситуации можно найти выход.

Чтобы измерить ток переменной сети, необходимо вспомнить некоторые знания, полученные на уроках физики в школе, а именно будет необходима формула вычисления силы по напряжению и сопротивлению. Выглядит она так: I = U:R (т.е. напряжение необходимо разделить на сопротивление).

Для упрощения вычислений понадобится кусок провода или нихромовой спирали. При помощи того же измерительного прибора нужно отрезать от него такую часть, сопротивление которой будет равным 1 Ом. Далее необходимо подключить один конец полученного сопротивления к одному из контактов сети. Второй конец сопротивления идет через последовательно присоединенную лампу на второй контакт сети. Выставив регулятор мультиметра в диапазон переменного напряжения, можно замерить его, прикоснувшись к двум сторонам сопротивления. Это и будет сила переменного тока. Как видно, измерение мультиметром не столь сложно, и, выполняя его, много знаний не требуется.

Итоги по переключателю

Теперь имеет смысл повторить, какие обозначения присутствуют на переключателе режимов мультиметра:

Расшифровка значков переключателя

Диапазон сопротивлений, отмеченный значком «омега» от 0 до 200 МОм.
Диапазон постоянной величины от 0 до 1000 В. Так же отмечается как DCV.
Диапазон переменной величины от 0 до 750 В. Может быть маркирован как АCV.
Коэффициент усиления транзисторов.
Диапазон емкости конденсаторов от 0 до 200 Ф.
Сила постоянного тока от 0 до 20 А. Иногда отмечается как DCA.
Сила переменного тока от 0 до 20 А. Обозначается как АСА.
Прозвонка — звуковой сигнал короткого замыкания.

Исходя из представленной информации, можно понять, что даже недорогое устройство при грамотном подходе может принести много пользы. Возможности подобных приборов весьма обширны, места они много не занимают, а стоимость не настолько высока, чтобы можно было на этом сэкономить. Скорее в экономии поможет сам мультиметр, ведь при наличии проверенного измеряющего устройства не придется вызывать профессиональных электромонтеров по поводу и без повода. Научившись правильно пользоваться этим устройством, любую проблему в электрике, возникшую в квартире (к примеру, состояние напряжения в проверяемой сети), можно оперативно решить. Так же оно окажется незаменимым помощником не только в сети 220 вольт, но и в слаботочных схемах, т.е. в радиоэлектронике.

Единицы измерений сил электрических токов, мощности и напряжения

Как становится известно любому школьнику, начинающему знакомиться с физикой, каждое физическое «количество» обязательно связано с его единицей. В области электричества ампер, вольт и ватт настолько распространены, что каждый, кто сменил лампочку или предохранитель, знаком с этими названиями. Это относится к подавляющему большинству людей, независимо от их образования.

Электрический ток

Что такое ампер

Сила тока определятся количественным показателем заряда, прошедшего по сечению провода в единичный отрезок времени. Так как I = q/t, то единица силы тока будет Кл/с (заряд измеряется в кулонах, а время в секундах).

Все электрические процессы можно описать формулами, а расчеты по этим выражениям должны производиться в определенных единицах. За единицу измерения электрического тока, кроме расчетной – Кл/с, приняли ампер.

Ампер – это базовая единица СИ, единственная из электрических, полученная из результатов эксперимента. Определение единицы измерения силы тока происходит из исследования магнетизма. Электрические токи в проводах приводят к возникновению магнитных полей (закон Био-Савара). Магнитные поля характеризуются действием магнитных сил (закон Ампера).

Официальное определение ампера в системе СИ выглядит так: если постоянный ток силой в 1 А поддерживается в двух параллельных проводниках бесконечной длины и пренебрежимо малого поперечного сечения, размещенных на дистанции 1 м в вакууме, то созданная между ними сила равна 2 х 10 (в минус седьмой степени) Н на метр длины.

Определение единицы силы тока

Диапазон тока в разных условиях сильно варьируется, на много порядков, поэтому удобно использовать кратные величины:

1 мкА (микроампер) равен 0,000001 А;
1 мА (миллиампер) равен 0,0001 А;
1кА (килоампер) равен 1000 А.

Другие электрические единицы связаны с ампером и между собой. Так, например, единица напряжения вольт (В) – это Вт/А, где Вт – единица мощности, а единичная величина сопротивления Ом – это В/А. Измерение напряженности электрического поля производят в В/м.

Повседневные примеры использования силы тока:

устройство для слухового аппарата – 0,7 мА;
56-дюймовый телевизор с плазменной технологией – 250/290 мА;
небольшая духовка или тостер – 120 мА;
лампа накаливания – 500/830 мА;
фен – 15 мА.

История

В 80-е годы 19-го века фактическое значение ампера было определено и электролитическим методом – путем определения веса металла, который он способен осаждать из раствора за определенное время. Количество осажденного металла пропорционально всему количеству проходящего электричества.

Интересно. Результаты, полученные разными исследованиями, находились в тесном соответствии, вывод состоял в следующем: ампер представлен тем количеством тока, которое способно осаждать 4,025 грамма серебра в час или 0,001118 грамм в секунду.

Единица силы тока ампер названа в честь французского физика и математика Андре-Мари Ампера. Он провел много экспериментов, связанных с ранней наукой об электричестве. Учитывая эту новаторскую работу, многие считают его отцом электродинамики. В знак признания большого вклада Ампера в создание фундаментальных основ современной электротехники название «ампер» было установлено как стандартная единица измерения силы тока на международной конференции электриков в 1881 году.

В 2011 г. принято решение о пересмотре определения отдельных единиц, в частности ампера. Предполагается, что он будет привязан к заряду электрона, который составляет 1, 602176565 х 10 (в минус 19 степени) Кл. Тогда и 1 Кл равен 6,241509343 х 10 (в 18 степени) заряда электрона.

Другие системы единиц

В альтернативных системах, не получивших широкого распространения, присутствуют другие единицы измерения тока:

Система СГСМ (электромагнитная). Один абампер, или био, определяется, исходя из измерения силы в динах, а длины – в сантиметрах. Физический смысл абампера идентичный. 1 абампер = 10 ампер;
Система СГСЭ (электростатическая). Взаимосвязь между ампером и статампером: 1 А = 2997924536,843 статА.

Эти единичные величины часто используются в теоретической физике.

Амперметр

Для практического измерения силы тока применяются амперметры, которые существуют аналоговые и цифровые, для измерения постоянного и переменного тока, больших и малых величин. Их шкала проградуирована в амперах (мА, кА). Подключение в электроцепь выполняется последовательно.

Миллиамперметр

С помощью количественной единицы тока можно просчитать любую цепь, определить параметры электрических аппаратов и приборов и выбрать их для использования.

Видео

Оцените статью:

elquanta.ru

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.

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)

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 второму правилу 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 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.

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.

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

Сила тока. Измерение силы тока. Электрическое напряжение. Измерение напряжения.

Электрический ток в цепи представляет собой направленное движение электрических зарядов.

Для характеристики электрического тока вводится особая физическая величина – сила тока. В создании электрического тока в проводнике участвуют электроны. Сколько их? И как быстро они движутся? Когда свободно заряженная частица – электрон в металле или ион в растворе кислот, солей или щелочей – движется по электрической цепи, то вместе с этой частицей происходит перемещение заряда. Чем большее количество частиц переместится от одного полюса источника тока к другому или от одного конца участка цепи к другому, тем больше общий заряд, перенесенный частицами. Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в 1 с, определяет силу тока в цепи.

Измерим количество электронов, которые проходят через поперечное сечение проводника за 1 секунду. Если в одном случае за 1 с через поперечное сечение прошло больше частиц, чем во втором, то и сила тока в первом случае больше.

Силой тока называется скалярная величина, равная отношению электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения.

Теперь запишем кратко формулу:

I=q/t (и равно кью деленное на тэ)

Где q –заряд, t – время прохождения тока, I – сила тока.

В Международной системе единиц (СИ) за единицу силы тока принят 1 ампер (А). Свое название эта единица измерения силы тока получила в честь французского физика Андре Мари Ампера, одного из основоположников теории электрических явлений.

На практике пользуются величинами силы тока,

Которые больше ампера:

1 кА=1000А(один кило ампер равен тысяче ампер)

1 МА=1000000А (один мега ампер равен одному миллиону ампер)

И меньше ампера:

1 мА=0,001 А (один миллиампер равен одной тысячной ампера) 1мкА=0,000001 А(один микроампер равен одной миллионной ампера).

1А=1Кл/1с

При силе тока в 1Ампер по цепи проходит в 1 секунду через поперечное сечение заряд 1 Кулон. Единица измерения заряда носит имя еще одного французского физика Шарля Кулона, который установил закон взаимодействия электрических зарядов

А как на опыте различать, в каком случае по цепи течет ток большей силы?

Если сила тока больше, то больше частиц пройдет по цепи в жидком проводнике и больше вещества выделится на катоде. Если сила тока больше, то лампочка будет светить ярче. Значит, при большей силе тока действия тока будут сильнее выражены. Это не трудно проверить на опыте.

Для измерения силы тока используют прибор, называемый амперметром.

Его изображают на схемах так, как показано на рисунке.

Как у всякого прибора, у амперметра есть шкала и стрелка, позволяющая производить отсчет показания.

Как же пользоваться этим прибором? Нужно включить его в цепь так, чтобы он учел весь ток в цепи. А это значит, что амперметр нужно включить последовательнос тем элементом цепи, в котором сила тока измеряется.

Проведем опыт. Присоединим к источнику постоянного тока, лампочку (3В), последовательно амперметр лабораторный (до 3 А), соблюдая полярность.

(клемму с + соединяем со стороны + на источнике) и выключатель. Включаем выключатель. Лампочка загорается и светит нормальным светом, а амперметр показывает какую-то часть ампера (0,4 А). Делаем вывод: амперметр, включенный последовательно с потребителем, измеряет силу тока, протекающего через этот потребитель.

Устройство амперметра таково, что его стрелка может поворачиваться только в одну сторону (обычно: по часовой стрелке), поэтому соблюдать полярность нужно обязательно!

Электрическое поле совершает работу по перемещению заряженной частицы из одной точки поля в другую (назначение источника тока). Мы знаем, что величина работы зависит от величины силы и величины перемещения, которое совершает тело под действием силы.

A=F∙s, (а равно эф умножить на эс)

где А – работа, F – сила, S- перемещение

Физическая величина, характеризующая работу, которую совершает электрическое поле источника при переносе по цепи (между двумя точками) электрического заряда в 1 Кл, называется напряжением.

Допустим, что электрическое поле совершило работу А Дж и по цепи был перенесен заряд q Кл. Тогда напряжение равно отношению работы поля к величине перенесенного по цепи заряда:

U=A/q , (у равно а деленое на кью) где U – напряжение,

A- работа, q - заряд

За единицу напряжения в системе СИ принят 1 Вольт (названный в честь итальянского ученого Алесандро Вольта).

1 вольт – это напряжение между двумя точками, при котором поле совершает работу в 1 джоуль при перемещении между точками заряда в 1 кулон.

Проведем опыты.

Опыт 1. Соберем электрическую цепь из источника тока (4,5В), лампочки карманного фонарика ( на 3В), демонстрационного амперметра (на 3А), выключателя. При замыкании ключа лампочка карманного фонарика горит полным накалом, но дает мало света и тепла. Амперметр показывает 0,5А.

Опыт 2. Соберем электрическую цепь из лампочки (на 220В), демонстрационного амперметра, выключателя и провода с вилкой, позволяющей включить в розетку с 220В (соблюдаем технику безопасности: нигде не должно быть оголенных проводов и контактов). При замыкании ключа лампочка горит полным накалом, но дает много больше света и тепла. А вот демонстрационный амперметр показывает 0,5А. Делаем вывод: в обоих опытах сила тока одинакова (0,5А).

Задаем вопрос: «А почему во втором опыте лампочка дает больше света и тепла при одинаковых силах тока?» Сразу можем ответить, что причина не в величине силы тока. Тогда в чем?

А в том, что в наших цепях использованы разные источники тока (разного напряжения!)

Они создают разные электрические поля. В первом случае (при 4,5В) поле слабое, а во втором случае (220В) – поле много сильнее.

Делаем вывод: в первой лампочке выделяется меньше света и тепла, чем во второй. Значит, от источника зависит, сколько энергии в виде света и тепла выделяется в цепи, подключенной к этому источнику.

Для измерения напряжения используют вольтметр.

Так как измерение напряжения проводится между «началом» и «концом» цепи ( между двумя точками), то вольтметр подключается параллельно к этой цепи.

Клеммы вольтметра то же должны подключаться: «+» со стороны положительного полюса источника. Минус со стороны отрицательного полюса. Вольтметр на схеме обозначается кружочком, в котором написано «V».

Оптическая сила линзы.

В быту говорят, что сильнее та линза, которая сильнее изменяет ход лучей.

Линзы с более выпуклыми поверхностями преломляют лучи сильнее, чем линзы с меньшей кривизной.

Как же характеризовать более «сильную» линзу?

Введем величину, обратную главному фокусному расстоянию линзы и назовем ее – оптическая сила линзы.

Оптическая сила линзы обозначается D, рассчитывается по формуле :

D = 1/F

Оптическая сила линзы измеряется в диоптриях (дптр).

1 дптр – это оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м.

Чем больше оптическая сила линзы, тем сильнее собирает или рассеивает линза падающий на нее параллельный пучок лучей.

Оптическая сила собирающей линзы будет числом положительным, а оптическая сила рассеивающей линзы – числом отрицательным.

Проведем опыт (5). На столе расположим линзу и экран таким образом, чтобы они находились на одной прямой с дальним окном в кабинете. Расположим линзу около экрана и начнем отодвигать линзу в сторону окна. Будем перемещать до тех пор, пока на экране не получится четкое изображение окна.

Сделаем вывод: расстояние от линзы до экрана практически равно главному фокусному расстоянию линзы.

Измерим это расстояние

Значит, фокусное расстояние F=0,1м и оптическая сила линзы D =1:0,1м =10 дптр.

Билет №12

infopedia.su

Ампер-единица измерения силы тока

Как называется единица измерения силы тока? Именно такой вопрос наиболее часто задают учителя в школе ученикам на уроках физики. Именно этому вопросу и посвящена настоящая статья.

Единица измерения силы тока – ампер, в России обозначается буквой А, аналогично ампер обозначается и на международном уровне.

Ампер является единицей измерения силы тока, получившей свое название в честь известного французского физика, математика и естествоиспытателя Андре Ампера, который ввел в физику понятие «электрический ток» и является автором Закона Ампера.

В первые, единица измерения ампер была принята в 1881 году на 1-ом Международном конгрессе электриков.

Определение ампера, которое используется в физике в настоящее время было установлено Международным комитетом мер и весов (МКМВ) в 1946 году и принято IX Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1948 году.Ампер на ряду с метр, килограмм, секунда, кельвин, моль, кандела является одной из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ).

В Российской Федерации допускаются к применению основные единицы СИ, производные единицы СИ и отдельные внесистемные единицы величин.

В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. № 879 Об утверждении положения о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», в Российской Федерации применяются единицы величин Международной системы единиц (СИ), принятые Генеральной конференцией по мерам и весам и рекомендованные к применению Международной организацией законодательной метрологии.

Также в Российской Федерации действует ГОСТ 8.417-2002, который устанавливает единицы физических единиц, применяемых в нашей стране, их наименование, обозначение и определение , в данном государственном стандарте также указана единица измерения электрического сопротивления Ом (Таблица №3 ГОСТ 8.417-2002).

Согласно указанным нормативно-правовым актам установлено официальное определение ампера, ампер есть сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2•10^( -7) ньютона (Международный Комитет мер и весов (МКМВ), 1946 год, Резолюция 2, одобренная IX ГКМВ, 1948 год).

Стоит отметить , что сейчас физики обсуждают ревизию основных систем единиц с целью изменения определений основных единиц измерений, не является исключением и единица измерения ампер. Планируется, что ампер останется единицей силы электрического тока, но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения элементарного электрического заряда равным в точности 1,602 17X•10−19, когда он выражен единицей СИ c•А, что эквивалентно Кл.

Делается это для того чтобы определение базировалось на фундаментальных физических постоянных.

Каким прибором измеряется сила тока?

Сила тока измеряется прибором, который носит название – Амперметр.

Ампер в кроссворде и сканвордах.

Да-да, ампер не только единица измерения силы тока, но и регулярный участник множества кроссвордов и сканвордов.

Очень часто в кроссворде или сканворде можно встретить такой вопрос: «единица измерения силы электрического тока 5 букв». Правильный ответ, естественно: «Ампер».

Либо вопросы сканворда касаются физика Ампера : «имя физика ампера 5 букв». Правильный ответ: «Андре»

zakon-oma.ru