В чем измеряется амперметр: Амперметр. Измерение силы тока (Ерюткин Е.С.). Видеоурок. Физика 8 Класс

Содержание

Как измерять силу электрического тока амперметром

Для измерения силы тока применяется измерительный прибор, который называется Амперметр. Силу тока приходится измерять гораздо реже, чем напряжение или сопротивление, но, тем не менее, если нужно определить потребляемую мощность электроприбором, то без зная величины потребляемого ним тока, мощность не определить.

Ток, как и напряжение, бывает постоянным и переменным и для измерения их величины требуются разные измерительные приборы. Обозначается ток буквой I, а к числу, чтобы было ясно, что это величина тока, приписывается буква А. Например, I=5 A обозначает, что сила тока в измеренной цепи составляет 5 Ампер.

На измерительных приборах для измерения переменного тока перед буквой А ставится знак «~«, а предназначенных для измерения постоянного тока ставится ««. Например, –А означает, что прибор предназначен для измерения силы постоянного тока.

О том, что такое ток и законы его протекания в популярной форме Вы можете прочитать в статье сайта «Закон силы тока».

Перед проведением измерений настоятельно рекомендую ознакомиться с этой небольшой статьей. На фотографии Амперметр, рассчитанный на измерение силы постоянного тока величиной до 3 Ампер.

Схема измерения силы тока Амперметром

Согласно закону, ток по проводам течет в любой точке замкнутой цепи одинаковой величины. Следовательно, чтобы измерять величину тока, нужно прибор подключить, разорвав цепь в любом удобном месте. Надо отметить, что при измерении величины тока не имеет значение, какое напряжение приложено к электрической цепи. Источником тока может быть и батарейка на 1,5 В, автомобильный аккумулятор на 12 В или бытовая электросеть 220 В или 380 В.

На схеме измерения также видно, как обозначается амперметр на электрических схемах. Это прописная буква А обведенная окружностью.

Приступая к измерению силы тока в цепи необходимо, как и при любых других измерениях, подготовить прибор, то есть установить переключатели в положение измерения тока с учетом рода его, постоянного или переменного.

Если не известна ожидаемая величина тока, то переключатель устанавливается в положение измерения тока максимальной величины.

Как измерять потребляемый ток электроприбором

Для удобства и безопасности работ по измерению потребляемого тока электроприборами необходимо сделать специальный удлинитель с двумя розетками. По внешнему виду самодельный удлинитель ничем не отличается от обыкновенного удлинителя.

Но если снять крышки с розеток, то не трудно заметить, что их выводы соединены не параллельно, как во всех удлинителях, а последовательно.

Как видно на фотографии сетевое напряжение подается на нижние клеммы розеток, а верхние выводы соединены между собой перемычкой из провода с желтой изоляцией.

Все подготовлено для измерения. Вставляете в любую из розеток вилку электроприбора, а в другую розетку, щупы амперметра. Перед измерениями, необходимо переключатели прибора установить в соответствии с видом тока (переменный или постоянный) и на максимальный предел измерения.

Как видно по показаниям амперметра, потребляемый ток прибора составил 0,25 А. Если шкала прибора не позволяет снимать прямой отсчет, как в моем случае, то необходимо выполнить расчет результатов, что очень неудобно. Так как выбран предел измерения амперметра 0,5 А, то чтобы узнать цену деления, нужно 0,5 А разделить на число делений на шкале. Для данного амперметра получается 0,5/100=0,005 А. Стрелка отклонилась на 50 делений. Значит нужно теперь 0,005×50=0,25 А.

Как видите, со стрелочных приборов снимать показания величины тока неудобно и можно легко допустить ошибку. Гораздо удобнее пользоваться цифровыми приборами, например мультиметром M890G.

На фотографии представлен универсальный мультиметр, включенный в режим измерения переменного тока на предел 10 А. Измеренный ток, потребляемый электроприбором составил 5,1 А при напряжении питания 220 В. Следовательно прибор потребляет мощность 1122 Вт.

У мультиметра предусмотрено два сектора для измерения тока, обозначенные буквами А– для постоянного тока и А~ для измерения переменного. Поэтому перед началом измерений нужно определить вид тока, оценить его величину и установить указатель переключателя в соответствующее положение.

Розетка мультиметра с надписью COM является общей для всех видов измерений. Розетки, обозначенные

mA и 10А предназначены только для подключения щупа при измерении силы тока. При измеряемом токе менее 200 мA штекер щупа вставляется в розетку mA, а при токе величиной до 10 А в розетку 10А.

Внимание, если производить измерение тока, многократно превышающего 200 мА при нахождении вилки щупа в розетке mA, то мультиметр можно вывести из строя.

Если величина измеряемого тока не известна, то измерения нужно начинать, установив предел измерения 10 А. Если ток будет менее 200 мА, то тогда уже переключить прибор в соответствующее положение. Переключение режимов измерения мультиметра допустимо делать только обесточив измеряемую цепь.

Расчет мощности электроприбора по потребляемому току

Зная величину тока, можно определить потребляемую мощность любого потребителя электрической энергии, будь то лампочка в автомобиле или кондиционер в квартире.

Достаточно воспользоваться простым законом физики, который установили одновременно два ученых физика, независимо друг от друга. В 1841 году Джеймс Джоуль, а в 1842 году Эмиль Ленц. Этот закон и назвали в их честь – Закон Джоуля – Ленца.

где
P – мощность, измеряется в ваттах и обозначается Вт;
U – напряжение, измеряется в вольтах и обозначается буквой В;
I – сила тока, измеряется в амперах и обозначается буквой А.

Рассмотрим, как посчитать потребляемую мощность на примере:
Вы измеряли ток потребления лампочки фары автомобиля, который составил 5 А, напряжение бортовой сети составляет 12 В. Значит, чтобы найти потребляемую мощность лампочкой нужно напряжение умножить на ток. P=12 В×5 А=60 Вт. Потребляемая лампочкой мощность составила 60 Вт.

Вам надо определить потребляемую мощность стиральной машины. Вы измеряли потребляемый ток, который составил 10 А, следовательно, мощность составит: 220 В×10 А=2,2 кВт. Как видите все очень просто.

Амперметр.

Приборы для измерения силы тока

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

Поэтому ученые вывернулись из этой ситуации и придумали единицу измерения силы тока и назвали ее «Ампер», в честь французского физика-математика Андре Мари Ампера. Что же собой представляет 1 Ампер? Если сила тока в проводнике равна 1 амперу, то за одну секунду через поперечное сечение провода проходит заряд, равный 1 Кулону. Или простым языком, все электроны в сумме должны давать заряд в 1 Кулон и они должны в течение одной секунды пройти через поперечное сечение проводника. Если учесть, что заряд одного электрона 1.

6х10-19 , то можно узнать, сколько электронов в 1 Кулоне. А вот для того, чтобы измерять амперы, ученые придумали прибор и назвали его «амперметром».

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

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

Какие бывают амперметры?

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

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

шунт.

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

Применительно к амперметру складывается обратная ситуация. Так как амперметр для проведения измерений включается в разрыв электрической цепи, то необходимо стремиться к тому, чтобы его внутреннее сопротивление протекающему току было минимальным.

Грубо говоря, сопротивление между его измерительными щупами должно быт мало. В противном случае, для электрической цепи амперметр будет представлять резистор. А, как известно, чем больше сопротивление резистора, тем меньший ток через него проходит. Таким образом, при включении амперметра в измерительную цепь, мы искусственно понижаем ток в этой цепи. Понятно, что в таком случае, показания амперметра будут некорректные. Но не стоит расстраиваться, так как измерительная техника разрабатывается с учётом всех этих особенностей.

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

Аналоговые амперметры до сих пор используются в современном мире. Их плюс таковы, что им не требуется независимое питание для выдачи результатов, так как они используют питание замеряемой цепи. Также они удобны при отображении информации. Думаю, лучше наблюдать за стрелкой, чем за цифрами.

На некоторых амперметрах есть винтик корректировки для точного выставления стрелки прибора к нулю. Минусы – это большая инертность, то есть для стрелки прибора нужно какое-то время, чтобы она пришла в устойчивое состояние. Хоть этот недостаток в современных аналоговых приборах проявляется слабо, но он все-таки есть.

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

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

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

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

Схема для измерения силы тока выглядит вот так:

Это означает, что амперметр мы должны подключать последовательно нагрузке.

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

Измерение силы тока с помощью амперметра.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Меры предосторожности:

  • Никогда не подключайте амперметр в розетку без всякой нагрузки! Тем самым вы просто-напросто спалите прибор. Как уже говорилось, амперметр обладает малым входным сопротивлением.

  • При измерении силы тока не касайтесь голых проводов, а также оголённых частей измерительных щупов. Это исключит электрический удар током. Будьте внимательны со схемой подключения амперметра.

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

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Измерение тока. Виды и приборы. Принцип измерений и особенности

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

Способы измерения тока

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Похожие темы:

Цена — деление — амперметр

Цена — деление — амперметр

Cтраница 1

Цена деления амперметра 10 мА / дел, а прибора состоит из 100 делений.  [1]

Определите цену деления амперметра типа Э378, имеющего шкалу на 500 А, если он включен в цепь переменного тока через трансформатор тока 500 / 5 и имеет 10 дел.  [2]

Как изменится цена деления амперметра, если величина сопротивления шунта равна сопротивлению прибора. Как изменится цена деления вольтметра, если величины его сопротивления и добавочного резистора одинаковы.  [3]

Параллельно амперметру надо включить сопротивление К 0 02 Ом; цена деления амперметра изменится и вместо 0 1 А / дел станет равной 1 А / дел.  [4]

Параллельно амперметру надо включить сопротивление Я 0 02 Ом; цена деления амперметра изменится и вместо 0 1 А / дел станет равно 1 А / дел.  [5]

Параллельно амперметру надо включить сопротивление Я 0 02 Ом; цена деления амперметра изменится и вместо 0 1 А / дел станет равно-1 А / дел.  [6]

Параллельно амперметру надо включить сопротивление К — 0 02 Ом; цена деления амперметра изменится и вместо 0 1 А / дел станет равной 1 А / дел.  [7]

В табл. 6 — 1 приведены ориентировочные данные пределов показаний и цены деления различных амперметров.  [8]

Параллельно амперметру надо включить сопротивление Я 0 02 ом; 2) цена деления амперметра изменится и вместо 0 1 а / дел станет равной 1 а / дел.  [9]

Как изменится цена деления амперметра, если для шунта использовать оба сопротивления, включив их между собой: а) последовательно; б) параллельно.  [10]

Падение напряжения между потенциальными зажимами катушки измеряется потенциометром. Цена деления С потенциометра устанавливается кратной цене деления СА поверяемого амперметра.  [12]

При измерении величин необходимо определить цену деления измерительных приборов. При этом особое внимание следует обратить на определение цены деления амперметра, измеряющего линейный ток. Это связано с тем, что в работе предусмотрена возможность установки нескольких пределов измерения тока путем замыкания различных токовых цепей с помощью различных положений соединительного штеккера при сборке экспериментальной цепи.  [13]

Амперметр рассчитан на два предела измерения: 2 5 и 5 А. Шкала амперметра имеет 100 делений. Определить цену деления амперметра, когда он включен во вторичную обмотку трансформатора тока с коэффициентом трансформации 50 А / 5 А.  [14]

Для калибровки шкалы амперметра, имеющей 100 делений, использовали газовый кулонометр, включенный последовательно с амперметром. Чему равна цена деления амперметра.  [15]

Страницы:      1    2

Предел измерения амперметра 5 А, число делений шкалы 100, внутреннее сопротивление

Условие задачи:

Предел измерения амперметра 5 А, число делений шкалы 100, внутреннее сопротивление 1 Ом. Определить цену деления амперметра, если он включен с шунтом, сопротивление которого 0,02 Ом.

Задача №7.5.17 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(I_0=5\) А, \(N=100\), \(R_А=1\) Ом, \(R_ш=0,02\) Ом, \(I_{дел}-?\)

Решение задачи:

Для измерения силы тока на каком-либо участке электрической цепи используют амперметр, его располагают на том участке, где и нужно измерить величину силы тока. Если предел измерения амперметра (т.е. максимальное значение силы тока, которое может измерить амперметр) не позволяет измерить силу тока на этом участке, то к амперметру параллельно подключают шунт сопротивлением \(R_{ш}\). Шунт уменьшает силу тока на амперметре.

Чтобы найти цену деления зашунтированного амперметра \(I_{дел}\), нужно воспользоваться следующей формулой:

\[{I_{дел}} = \frac{I}{N}\;\;\;\;(1)\]

Так как амперметр и шунт соединены параллельно, то на них одинаковое напряжение \(U\). Сила тока на амперметре не должна превышать предела измерения \(I_0\), тогда на шунте сила тока будет равна \(\left( {I – {I_0}} \right)\). Здесь \(I\) – сила тока на том участке, где нужно произвести измерение. Поэтому:

\[\left\{ \begin{gathered}
U = {I_0}{R_А} \hfill \\
U = \left( {I – {I_0}} \right){R_ш} \hfill \\
\end{gathered} \right.\]

Тогда, очевидно, имеем:

\[{I_0}{R_А} = \left( {I – {I_0}} \right){R_ш}\]

Теперь раскроем скобки в правой части полученного равенства:

\[{I_0}{R_А} = I{R_ш} – {I_0}{R_ш}\]

\[{I_0}{R_А} + {I_0}{R_ш} = I{R_ш}\]

\[{I_0}\left( {{R_А} + {R_ш}} \right) = I{R_ш}\]

Значит предел измерения \(I\) зашунтированного амперметра можно найти так:

\[I = \frac{{{I_0}\left( {{R_А} + {R_ш}} \right)}}{{{R_ш}}}\]

Полученное выражение подставим в формулу (1), так мы получим решение этой задачи в общем виде:

\[{I_{дел}} = \frac{{{I_0}\left( {{R_А} + {R_ш}} \right)}}{{N{R_ш}}}\]

Посчитаем численный ответ:

\[{I_{дел}} = \frac{{5 \cdot \left( {1 + 0,02} \right)}}{{100 \cdot 0,02}} = 2,55\;А\]

Ответ: 2,55 А.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Амперметр. Измерение силы тока в цепи. 8-й класс

Цели урока:

  • Образовательная: повторить понятия: электрический ток; правила определения цены деления измерительного прибора, составления электрических цепей; ознакомить школьников с методом измерения силы тока, изучить принцип действия амперметра.
  • Развивающая: формировать интеллектуальные умения анализировать, сравнивать результаты экспериментов; активизировать мышление школьников, умение самостоятельно делать выводы, развивать речь; продолжить развитие умения работать с физическими приборами.
  • Воспитательная: развитие познавательного интереса к предмету, расширение кругозора учащихся

1. Организационный момент

Здравствуйте, ребята. Прежде чем начать урок, я хочу процитировать вам слова знаменитого поэта Персии

Науку все глубже постигнуть стремись,
Познанием вечного жаждой томись.
Лишь первых познаний блеснет тебе свет,
Узнаешь: предела для знания нет.
Фирдоуси, персидский поэт,
940-1030 гг.

2. Фронтальный опрос

Давайте вспомним материал, который вы проходили на предыдущих уроках:

  • Что такое электрический ток?
  • Какие условия необходимы для возникновения электрического ток?
  • Какие действия может оказывать электрический ток?
  • Какой физической величиной характеризуется действие электрического тока?
  • В каких единицах она измеряется?

3. Объяснение нового материала

Раз сил тока – физическая величина, то ее можно измерить. Значит, должен существовать прибор, позволяющий измерить силу тока. Сегодня на уроке мы познакомимся с прибором, который измеряет силу тока, узнаем, как правильно включать это прибор в цепь и научимся им пользоваться.

Давайте попробуем вместе выяснить, как данный прибор называется… (амперметр)

А теперь вместе сформулируем тему урока: Амперметр. Измерение силы тока в цепи.

Перед вами на столе находятся демонстрационный и лабораторный амперметры.

Принцип действия амперметра схож с ГАЛЬВАНОМЕТРОМ. Давайте вспомним, какое действие электрического тока положено в основу действия гальванометра… Совершенно верно – действие магнитного поля на рамку с током. Но гальванометр рассчитан на измерение очень малых токов – 0,00001 А и, при его включении, нет разницы в какую сторону течет ток. А вот амперметры могут измерять десятки и сотни ампер. Амперметр устроен так, что его включение практически не влияет на измеряемую величину. По его шкале, всегда можно определить, на какую наибольшую силу тока он рассчитан.

Можно ли включать амперметр в цепь с силой тока превышающей его максимальное значение? (Нет).

Для того чтобы уметь им пользоваться, необходимо знать следующие правила:

  • Включается амперметр в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют.
  • Включение амперметра производится с помощью двух клемм, или двух зажимов:

(+) и (-). Посмотрите на амперметры на ваших столах. Клемму со знаком (+) нужно обязательно соединять с проводом, идущим от (+) полюса источника.

в случае «зашкаливания» — выхода стрелки за пределы шкалы — немедленно разомкните цепь!

  • Беречь прибор от резких ударов и тряски, пыли.
  • На электрических схемах обозначается:

Прежде чем приступить к измерению силы тока, нужно определить цену деления амперметра. Вспомните, как определить цену деления прибора…берем два ближайших штриха, отмеченных числами, из большего числа вычитаем меньшее, и полученный результат делим на число штрихов между цифрами. Потренируемся определять цену деления и показания амперметра.

Давайте теперь попробуем измерить силу тока в цепи. Как вы думаете, куда именно нужно подключить амперметр, что бы измерить силу тока в лампочке?

Будут ли отличаться показания амперметра, если включить его до лампочки и после лампочки? На эти вопрос вы ответите сами после выполнения экспериментального задания. У вас на столах лежат приборы: Источник тока(батарейка), лампочка на подставке, ключ, два амперметра, соединительные провода. Соберите электрическую цепь по схеме, которая перед вами на экране. Не забудьте, что клемму со знаком (+) нужно обязательно соединять с проводом, идущим от (+) полюса источника.

Ученики выполняют работу: собирают цепь, измеряют силу тока, делают вывод.

Показания амперметра не зависят от места включения амперметра в цепь. Это видно из опыта, т.к. оба амперметра показывают одно и тоже.

Сила тока на всех участках электрической цепи карманного фонарика одинакова.

4. Рефлексия.

Что же нового вы узнали сегодня на уроке, чему научились?

Ученики: мы узнали, каким прибором можно измерить силу тока, как правильно включать его в цепь и измерили силу тока на лампочке карманного фонарика.

Теперь нам осталось провести небольшой тест, что бы выяснить, как вы усвоили новый материал .

(Тест выводится на экран и раздается ученика на парты. Ученики выполняют тест на отдельных листочках, которые в конце урока сдают учителю.)

Вариант № 1.

1. Как называется прибор, для измерения силы тока:

  • Гальвнометр
  • Гальванический элемент
  • Амперметр
  • электрометр

2. Какое действие тока используют в амперметрах?

  1. Тепловое
  2. Химическое
  3. Механическое
  4. Магнитное

3. На рисунке 1 изображены схемы электрической цепи. Какой из амперметров включен в цепь правильно?

4. Определите цену деления амперметра

  1. 2 А
  2. 0,5 А
  3. 1 А
  4. 0,5 мА

5. На каком участке цепи, в которой работают электролампа и звонок, надо включить амперметр, чтобы узнать силу тока в звонке?

  1. До звонка (по направлению электрического тока)
  2. После звонка
  3. Возле положительного полюса источника тока
  4. На любом участке электрической цепи

Вариант №2

1. Амперметр – прибор для …

  1. Измерения электрического заряда
  2. Измерения силы тока
  3. Обнаружения электрического заряда

2. Силу тока в какой лампе показывает включенный в эту цепь амперметр?

  1. В №1
  2. В №2
  3. В №3
  4. В каждой из них

3. По показанию амперметра №2 сила тока в цепи равна 0,5мА. Какую силу тока зарегистрируют амперметры №1 и №3?

  1. №1 – меньше 0,5мА, №3 – больше 0,5 мА
  2. №1 – больше 0,5мА, №3 – меньше 0,5 мА
  3. №1 и №3, как и №2, — 0,5 мА

4. Определите цену деления амперметра:

  1. 0,5А
  2. 0,2А

5. Как амперметр включается в цепь?

  1. Рядом с тем потребителем тока, в котором надо измерить силу тока, соединяя его клемму, отмеченную “+”, с проводником, идущим от положительного полюса источника тока
  2. Последовательно с элементом цепи, где измеряется сила тока, следя за тем, чтобы его клемма, отмеченная знаком “+”, была соединена с положительным полюсом источника тока
  3. Последовательно с тем участком цепи, в котором измеряется сила тока, соединяя его клемму “+” с отрицательным полюсом источника тока
  4. Без каких либо правил.

Теперь давайте проверим, как вы ответили на вопросы теста

Ответы 1 варианта Ответы 2 варианта
№ вопроса № ответа № вопроса № ответа
1 3 1 2
2 4 2 4
3 1 3 3
4 2 4 4
5 4 5 2

А теперь сами поставьте себе оценку.

5. Домашнее задание. Параграф 38, упр. 15 (3)

6. Постановка проблемы следующего урока.

У меня на доске собрана электрическая цепь, состоящая из источника тока, двух лампочек и ключа. Мы только что убедились, что при таком соединении сила тока в любом участке цепи одинакова, следовательно, тепловое действие тока одинаково. Но при замыкании цепи лампы горят по-разному. Почему это происходит, вы узнаете на следующем уроке.

Спасибо за урок. Мне было приятно с вами работать. Не забудьте при выходе из класса положить ко мне на стол листок с вашим тестом.

Как измеряют электричество?

Поскольку электричество невидимо, ученым пришлось немало поработать, чтобы изобрести весьма остроумные способы его измерения. Один из таких способов заключается в использовании гальванометра, который состоит из тонкой проволочной катушки, несущей электрический ток между полюсами постоянного магнита.

Проходя по проволочной катушке, электрический ток создает электромагнитную силу, под действием которой катушка поворачивается относительно магнита. Регистрируя угол поворота катушки гальванометра, можно оценивать силу тока в цепи. Аналогичный принцип используется и в амперметре, но в нем добавлены шкала и стрелка, которая показывает силу тока в амперах. При добавлении в схему прибора сопротивления он превращается в вольтметр, измеряющий напряжение (силу, перемещающую заряды по цепи).

Правило правой руки

Как работает амперметр

Когда амперметр подключен к цепи, электрический ток создает электромагнитную силу, которая превращает измерительную катушку в стержневой магнит. Постоянный магнит (розовый и зеленый вкладыши) заставляет катушку (стержневой магнит) выравнивать свой северный полюс с южным полюсом постоянного магнита. Стрелка показывает силу тока.

Измерение электрического тока

Электромагнитная сила, генерируемая в катушке амперметра, действует под прямым углом к магнитному полю постоянного магнита. Амперметр может измерять электрический ток, потому что электромагнитная сила, вызывающая отклонение стрелки, зависит от силы тока. Чем сильнее ток, тем выше показание амперметра.

Преобразование амперметра в вольтметр

Если амперметр подключен к цепи через сопротивление (Rv) — устройство, ослабляющее электрический ток — такой прибор сможет измерять напряжение в электрической цепи. Напряжение характеризует величину силы, перемещающей заряды по цепи.

Как и что измеряет амперметр — Wira Electrical

Три основных измерительных инструмента для электрических устройств: вольтметры, амперметры и омметры. Вы, должно быть, использовали эти инструменты, не один или два, а все. У инженера-электрика нет опыта в таких вещах. В основном они просты в эксплуатации и изготовлении, но пока остановимся на амперметрах. По этой причине мы сейчас узнаем, что измеряет амперметр.

Амперметр — это устройство для измерения силы тока в электрической цепи или, точнее, потока электричества.Подобно тому, что мы прочитали в основном объяснении электрической цепи, единицы измерения электрического тока в Амперах с символом «А».

Следовательно, амперметр или амперметр — это инструмент для измерения количества «ампер» в цепи. Не удивляйтесь, если вы найдете «амперметр», потому что люди часто ошибаются.

Звучит очень похоже, но правильный — «амперметр». Странный? Но что есть, то есть. Это не так уж и плохо, но звучит так странно.

Что такое амперметр

В системе СИ единица измерения ампер — это ампер, поэтому его измерительный инструмент называется амперметр или просто амперметр.Несмотря на то, что существует два типа тока: переменный ток и постоянный ток, амперметр не имеет проблем с измерением обоих.

Из этого краткого объяснения мы заключаем вопрос:

Что измеряет амперметр?
Амперметр используется для измерения электрического тока в электрической цепи, измеряемого в амперах (A).

Амперметр сконструирован с использованием подвижной катушки со стрелкой, перемещаемой гальванометром. Не путайте его с вольтметром при подключении к электрической цепи.Вы должны подключить амперметр последовательно с элементом схемы. Внутри амперметра очень низкое сопротивление.

Почему?

Использование закона Ома, где I = V / R, очевидно, что нам нужно, чтобы сопротивление было как можно более низким, потому что мы не хотим изменять текущее значение. Представьте себе схему ниже, в ней есть источник напряжения 10 В и резистор 2 Ом. Мы добавим резистор 0,5 Ом в качестве сопротивления амперметра.

Даже если на амперметре 0.5 Ом, это все равно повлияет на ток в цепи. Предполагается, что ток внутри цепи составляет 10/2 = 5 А. Амперметр с сопротивлением 0,5 Ом снизит ток до 10 / 2,5 = 4 А.

Это, конечно, пустая трата.

Теперь вы понимаете, почему амперметр рассчитан на очень маленькое сопротивление, близкое к нулю.

Чтобы не влиять на значение тока, в амперметре используется небольшой резистор, подключенный параллельно гальванометру. Цель этой конструкции — заставить весь ток течь через резистор.

Почему?

Так же, как вы узнали из базовой электроники, больший ток будет проходить через ветвь с меньшим сопротивлением.

Следующая проблема: амперметр — это цифровой измерительный инструмент? Ответ — нет. Амперметр — это аналоговый инструмент. Вы можете найти или использовать «цифровой» амперметр, но это не означает, что амперметр работает цифровым способом. Амперметр даже не механический. Цифровой амперметр, который вы используете, должен иметь цифровой дисплей (7-сегментный дисплей), но это из-за преобразователя.

В цифровом мультиметре используется АЦП (аналого-цифровой преобразователь), обеспечиваемый микроконтроллером, который выполняет все вычисления и отображение через резистор.

В идеале амперметр должен иметь нулевое сопротивление, поэтому амперметр не изменит никаких значений в цепи. Но, как мы уже понимаем, идеальное состояние достигается только в математическом анализе, а не в практическом. Даже проводник имеет очень маленькое сопротивление.

Будьте осторожны при использовании амперметра.Как было сказано выше, амперметр необходимо подключить последовательно к ответвлению. Если вы подключите амперметр параллельно, ток будет очень высоким (можно предположить «короткозамкнутым») и перегорит предохранитель, выйдет из строя амперметр или даже сломаются компоненты цепи.

Амперметр Функция

Гальванометр и амперметр

Гальванометр может определять значение и направление тока в цепи. Как уже говорилось выше, он имеет указатель, прикрепленный к якорю, сделанный из катушек.Дисплей откалиброван для считывания результатов движения.

Так в чем разница между гальванометром и амперметром?

Если вы видели самую простую схему постоянного тока, то вы понимаете, что якорь может перемещаться с помощью набора магнитов, в то время как якорь возбуждается электрическим током. Ту же концепцию можно использовать для различения гальванометра и амперметра:

Для гальванометра нужен набор магнитов, а для амперметра он не нужен.

Другое отличие состоит в том, что гальванометр может измерять только постоянный ток.

Вы можете это представить? Почему он не может измерить значение переменного тока? Поскольку переменный ток имеет отрицательную полярность, он будет перемещать указатель в противоположном направлении. На мой взгляд, довольно запутано.

Так как же амперметр измеряет переменный ток? В то время как амперметр постоянного тока по-прежнему использует принцип движущейся катушки и магнита, амперметр переменного тока подсчитывает железные части, которые перемещаются в присутствии электромагнитной силы неподвижного провода катушки.

Обозначение амперметра как для переменного, так и для постоянного тока остается прежним.Как вольтметр, но вместо этого мы используем букву «А». Вы можете найти это в следующем разделе, как нам использовать амперметр.

Шунтирующее сопротивление

Гальванометр обладает двумя характеристиками:

  • Очень чувствительное устройство даже при небольшом изменении электрического тока.
  • Невозможно измерить высокий электрический потенциал.

Поскольку мы не должны изменять электрический ток, нам разрешается использовать только очень маленькое сопротивление. Но как это сделать с гальванометром?

Подключаем резистор параллельно гальванометру.Поскольку это «параллельное» соединение, мы можем назвать его шунтирующим сопротивлением. (Шунт = Параллельный)

Помните, о чем мы говорили выше, почему мы подключаем амперметр последовательно к цепи? Мы будем использовать сопротивление шунта, чтобы пропустить через него весь ток, так что гальванометр будет получать только очень небольшой ток.

Таким образом, гальванометр может измерять гораздо более высокий ток. Конечно, сопротивление шунта одновременно защищает гальванометр.

Как определить значение сопротивления шунта? Соблюдайте уравнение ниже:

Где:

S = сопротивление шунта
G = сопротивление гальванометра
I g = максимальный ток, который может пройти через гальванометр для полного отклонения
I = измеряемый ток

Поскольку I — это ток, который мы измеряем, тогда I g — это единственный ток, который может проходить через гальванометр для полного отклонения.А остальной ток ( I I g ) должен проходить через сопротивление шунта.

Мы рассматриваем G и S параллельно.

Эффективное сопротивление амперметра выражается как:

Как работает амперметр

Амперметр предназначен для измерения электрического тока в цепи.

Как это работает?

Амперметр измеряет ток, протекающий через набор катушек с очень низким сопротивлением и индуктивным сопротивлением.Импеданс должен быть очень маленьким, чтобы амперметр не изменил текущее значение из-за своего дополнительного импеданса.

На изображении выше показан амперметр с подвижной катушкой, который мы часто называем аналоговым амперметром. Внутри него есть фиксированные магниты, которые предназначены для противодействия протекающему через него электрическому току. Его указатель индикатора перемещается с помощью якоря, расположенного в центре магнита (аналогично простым двигателям постоянного тока). Указатель расположен в точном месте со шкалой и числом на экране дисплея.

Самое важное в любом измерительном инструменте — это то, что они не должны изменять значения переменных в цепи. Вольтметру, амперметру и омметру запрещается изменять напряжение, ток и сопротивление внутри цепи.

Как и что измеряет амперметр

Узнав, что такое амперметр и гальванометр, давайте применим их на практике: как и что измеряет амперметр.

Что мы должны понимать здесь:

  • Понимание того, что измеряет амперметр
  • Знание того, как использовать амперметр для измерения тока

Понимание того, что измеряет амперметр

Если вы читаете этот пост, я готов поспорить вы поняли, что сейчас происходит.Трудно выучить амперметр, если вы даже не знаете, что такое мера амперметра. Все, что вам нужно прочитать в первую очередь, можно найти в моем сообщении о том, что такое электрические токи. Резюме,

Электрический ток — это изменение заряда за период времени, измеряемое в амперах (А), а заряд — это атомная частица в электрической системе, измеряемый в кулонах

Не забудьте подключить амперметр последовательно со схемой. Если вы по ошибке подключите его параллельно, это приведет к короткому замыканию.

Умение использовать амперметр для измерения тока

Например, давайте воспользуемся простой электрической схемой, представленной ниже. Мы будем использовать источник напряжения 3 В и набор из 3 резисторов с сопротивлением 10 Ом. Из закона Ома мы легко узнаем, что сила тока будет 1 ампер. Поскольку очень просто рассчитать схему, нам не нужен амперметр.

Но что мы будем делать, если схема сложная, с большим количеством компонентов и сочетанием последовательно-параллельного соединения, в то время как у нас нет роскоши времени? Здесь размещаются измерительные инструменты.

В любом случае, давайте проанализируем схему ниже:

Давайте вычислим i 1 , i 2 и i 3 .

Для начала мы сначала найдем токи с основным законом Ома, чтобы позже проверить показания измерительных инструментов.

Для i 1 , поскольку это ток, включенный последовательно с источником напряжения, мы можем принять его как полный ток в цепи. Чтобы рассчитать полный ток в цепи, нам нужно сначала рассчитать общее сопротивление в цепи.

А затем общее сопротивление

Суммарный ток

Для i 2 и i 3 мы можем использовать текущее деление. Поскольку R 2 и R 3 имеют одинаковое сопротивление, мы разделим общий ток на 2. Следовательно,

i 2 = 0,1 A и i 3 = 0,1 A

У нас есть текущие значения здесь.Пора применить другой подход с амперметром.

Какое сопротивление у амперметра? Предположим, он имеет сопротивление 0,01 Ом.

Для i 1 мы поместим амперметр между источником напряжения и R1. схема становится:

Как вы заметили, i 1 составляет 0,19998 А. Это очень близко к 2 А, если использовать закон Ома. Почему они разные? Потому что, если мы используем математические методы, мы предполагаем, что каждый компонент находится в идеальном состоянии.Идеальный амперметр имеет нулевое внутреннее сопротивление, что практически невозможно. Сопротивление амперметра 0,01 Ом немного снижает общий ток, и мы можем игнорировать разницу.

Переходя к i 2 и i 3 ,

Мы получаем 0,09999 А для i 2 и i 3 вместо 0,1 А. И снова, мы можем игнорировать различия.

Часто задаваемые вопросы

Как амперметр измеряет ток?

Амперметр измеряет ток, протекающий через набор катушек с очень низким сопротивлением и индуктивным сопротивлением.Импеданс должен быть очень маленьким, чтобы амперметр не изменил текущее значение из-за своего дополнительного импеданса.

Что измеряют амперметры и вольтметры?

Амперметр используется для измерения электрического тока, а вольтметр — для измерения электрического напряжения.

Каков принцип действия амперметра?

Импеданс должен быть очень маленьким, чтобы амперметр не изменил текущее значение из-за своего дополнительного импеданса.

У амперметров высокое сопротивление?

Сопротивление должно быть очень маленьким, чтобы амперметр не изменил текущее значение из-за своего дополнительного сопротивления.

Как работает амперметр?

Обновлено 22 декабря 2020 г.

Автор: S. Hussain Ather

Чаще всего для измерения тока используется амперметр. Поскольку единицей измерения электрического тока в системе СИ является ампер, прибор, используемый для измерения тока, называется амперметром.

Существует два типа электрического тока: постоянный ток (DC) и переменный ток (AC). Постоянный ток посылает ток в одном направлении, в то время как переменный ток меняет направление тока через равные промежутки времени.

Амперметр Функция

Амперметры измеряют электрический ток путем измерения тока через набор катушек с очень низким сопротивлением и индуктивным сопротивлением. Это обеспечивает очень низкий импеданс, силу, противодействующую электрическому току, что позволяет амперметру точно измерять ток в цепи без помех или изменений из-за самого амперметра.

В амперметрах с подвижной катушкой движение происходит за счет фиксированных магнитов, которые настроены противодействовать току. Затем механизм вращает центрально расположенный якорь, прикрепленный к шкале индикатора. Этот циферблат расположен над градуированной шкалой, которая позволяет оператору узнать, сколько тока проходит через замкнутую цепь.

При измерении тока цепи необходимо последовательно подключить амперметр. Низкое сопротивление амперметра означает, что он не потеряет много мощности. Если амперметр был подключен параллельно, путь может стать короткозамкнутым, и весь ток будет проходить через амперметр, а не через цепь.

Основным требованием к любому измерительному прибору является то, что он не должен изменять измеряемую физическую величину. Например, амперметр не должен изменять исходный ток. Но на практике это невозможно. В электрической цепи начальный ток перед подключением амперметра составляет I 1 = E / R . Предположим, что внутреннее сопротивление ячейки равно нулю.

Амперметр и гальванометры

Гальванометры определяют силу и направление незначительных токов в цепях.Указатель, прикрепленный к катушке, перемещается по шкале. Затем шкала калибруется для считывания силы тока в амперах.

Гальванометрам требуется магнитное поле, в то время как амперметры могут работать без него. Хотя гальванометр имеет гораздо большую точность, чем амперметр, он не такой точный. Это означает, что гальванометры могут быть очень чувствительны к небольшим изменениям тока, но этот ток все равно может быть далек от фактического значения.

Гальванометры могут измерять только постоянный ток, потому что они требуют силы электрического тока в магнитном поле, в то время как амперметры могут измерять как постоянный, так и переменный ток.Амперметры постоянного тока используют принцип подвижной катушки, в то время как амперметры переменного тока измеряют изменения в том, как кусок железа движется в присутствии электромагнитной силы неподвижного провода катушки.

Шунтирующее сопротивление

При подключении гальванометра параллельно к очень маленькому шунтирующему резистору ток может быть перенаправлен через шунт, и только очень небольшой ток будет проходить через гальванометр. Таким образом, гальванометр может быть адаптирован для измерения более высоких токов, чем в противном случае.Шунт защищает гальванометр от повреждений, обеспечивая альтернативный путь прохождения тока.

Пусть G будет сопротивлением гальванометра, а I g будет максимальным током, который может пройти через него для полного отклонения шкалы. Если I — ток, который необходимо измерить, то только часть I g должна проходить через G для полного отклонения, а оставшаяся часть (I — I g ) должна проходить через шунт. .

Правильное значение сопротивления шунта S вычисляется путем параллельного рассмотрения G и S . Следовательно,

S = \ frac {I_GG} {I-I_G}

Это уравнение дает значение сопротивления шунта.

Эффективное сопротивление амперметра определяется следующим образом:

R_ {eff} = \ frac {1} {1 / G + 1 / S} = \ frac {GS} {G + S}

8.4: Амперметр Дизайн — Персонал LibreTexts

Амперметры Измерение электрического тока

Измеритель, предназначенный для измерения электрического тока, обычно называют «амперметром», потому что единицей измерения является «ампер».”

В конструкциях амперметра внешние резисторы, добавленные для увеличения полезного диапазона движения, подключены по параллельно с движением, а не последовательно, как в случае вольтметров. Это связано с тем, что мы хотим разделить измеренный ток, а не измеренное напряжение, идущее на движение, и потому, что цепи делителей тока всегда образованы параллельными сопротивлениями.

Создание амперметра

Взяв то же движение измерителя, что и в примере вольтметра, мы можем увидеть, что он сам по себе будет очень ограниченным прибором, полное отклонение происходит только при 1 мА.

Как и в случае с расширением возможностей измерения напряжения измерительного механизма, нам пришлось бы соответственно изменить маркировку шкалы механизма, чтобы она показывала по-другому для расширенного диапазона тока. Например, если бы мы хотели спроектировать амперметр с диапазоном полной шкалы в 5 ампер с использованием того же движения измерителя, что и раньше (с внутренним диапазоном полной шкалы всего 1 мА), нам пришлось бы изменить маркировку механизма. шкала так, чтобы показывать 0 A в крайнем левом и 5 A в крайнем правом углу, а не от 0 мА до 1 мА, как раньше.Какой бы расширенный диапазон ни обеспечивали резисторы, включенные параллельно, мы должны были бы отобразить его графически на лицевой стороне счетчика.

Используя 5 ампер в качестве расширенного диапазона для движения нашего образца, давайте определим величину параллельного сопротивления, необходимого для «шунтирования» или байпаса большей части тока, чтобы только 1 мА прошел через механизм с общим током 5 А. :

Исходя из заданных значений тока движения, сопротивления движению и полного (измеренного) тока цепи, мы можем определить напряжение на перемещении измерителя (закон Ома, примененный к центральной колонке, E = IR):

Зная, что цепь, образованная движением и шунтом, имеет параллельную конфигурацию, мы знаем, что напряжение на движущемся, шунтирующем и испытательном проводах (общее) должно быть одинаковым:

Мы также знаем, что ток через шунт должен быть разницей между общим током (5 ампер) и током через механизм (1 мА), потому что токи ответвления складываются в параллельной конфигурации:

Затем, используя закон Ома (R = E / I) в правом столбце, мы можем определить необходимое сопротивление шунта:

Конечно, мы могли бы рассчитать такое же значение чуть более 100 мОм (100 мОм) для шунта, вычислив полное сопротивление (R = E / I; 0.5 вольт / 5 ампер = точно 100 мОм), затем обратная формула параллельного сопротивления, но арифметика была бы более сложной:

Амперметр в реальных конструкциях

В реальной жизни шунтирующий резистор амперметра обычно заключен в защитный металлический корпус измерительного блока, скрытый от глаз. Обратите внимание на конструкцию амперметра на следующей фотографии:

Данный амперметр является автомобильным прибором производства Stewart-Warner.Хотя сам механизм измерителя D’Arsonval, вероятно, имеет диапазон полной шкалы в миллиамперах, измеритель в целом имеет диапазон +/- 60 ампер. Шунтирующий резистор, обеспечивающий этот диапазон высоких токов, заключен в металлический корпус измерителя. Также обратите внимание на этот конкретный измеритель, что стрелка центрируется на нуле ампер и может указывать либо «положительный» ток, либо «отрицательный» ток. Подключенный к цепи зарядки аккумуляторной батареи автомобиля, этот измеритель может указывать состояние зарядки (электроны текут от генератора к аккумулятору) или состояние разрядки (электроны текут от аккумулятора к остальной части нагрузки автомобиля).

Увеличение полезного диапазона амперметра

Как и в случае с многодиапазонными вольтметрами, амперметрам может быть предоставлено более одного рабочего диапазона за счет включения нескольких шунтирующих резисторов, переключаемых с помощью многополюсного переключателя:

Обратите внимание, что резисторы диапазона подключаются через переключатель так, чтобы быть параллельно движению измерителя, а не последовательно, как это было в конструкции вольтметра. Разумеется, пятипозиционный переключатель одновременно контактирует только с одним резистором.Размер каждого резистора соответствует разному диапазону полной шкалы в зависимости от номинальной скорости движения измерителя (1 мА, 500 Ом).

В такой конструкции измерителя каждое значение резистора определяется одним и тем же методом с использованием известного общего тока, номинального отклонения перемещения и сопротивления перемещению. Для амперметра с диапазонами 100 мА, 1 А, 10 А и 100 А сопротивление шунта будет таким:

Обратите внимание, что значения этих шунтирующих резисторов очень низкие! 5.00005 мОм составляет 5,00005 мОм или 0,00500005 Ом! Чтобы добиться такого низкого сопротивления, шунтирующие резисторы амперметра часто должны быть изготовлены на заказ из проволоки относительно большого диаметра или твердых кусков металла.

При выборе размеров шунтирующих резисторов амперметра следует учитывать фактор рассеиваемой мощности. В отличие от вольтметра, резисторы диапазона амперметра должны пропускать большой ток. Если эти шунтирующие резисторы не имеют соответствующего размера, они могут перегреться и получить повреждения или, по крайней мере, потерять точность из-за перегрева.В приведенном выше примере счетчика рассеиваемая мощность при полномасштабной индикации составляет (двойные волнистые линии представляют «приблизительно равные» в математике):

Резистор на 1/8 ватта подойдет для R 4 , резистора на 1/2 Вт будет достаточно для R 3 и 5 Вт для R 2 (хотя резисторы, как правило, сохраняют свою долговременную точность. Лучше, если они не будут эксплуатироваться вблизи их номинальной рассеиваемой мощности, поэтому вы можете захотеть переоценить резисторы R 2 и R 3 ), но прецизионные резисторы на 50 Вт действительно редкие и дорогие компоненты.Для R 1 может потребоваться изготовить нестандартный резистор из металлической заготовки или толстой проволоки, чтобы удовлетворить требованиям как низкого сопротивления, так и высокой номинальной мощности.

Иногда шунтирующие резисторы используются вместе с вольтметрами с высоким входным сопротивлением для измерения тока. В этих случаях ток через движение вольтметра достаточно мал, чтобы его можно было считать незначительным, а сопротивление шунта может быть рассчитано в зависимости от того, сколько вольт или милливольт будет выпадать на один ампер тока:

Если, например, шунтирующий резистор в приведенной выше схеме имеет номинал точно 1 Ом, на каждый ампер тока через него будет падать 1 вольт.Тогда показания вольтметра можно рассматривать как прямую индикацию тока через шунт. Для измерения очень малых токов можно использовать более высокие значения сопротивления шунта для создания большего падения напряжения на данную единицу тока, тем самым расширяя полезный диапазон (вольтметра) до более низких значений тока. Использование вольтметров в сочетании с маломощными шунтирующими сопротивлениями для измерения тока обычно наблюдается в промышленных приложениях.

Использование шунтирующего резистора и вольтметра вместо амперметра

Использование шунтирующего резистора вместе с вольтметром для измерения тока может быть полезным приемом для упрощения задачи частого измерения тока в цепи.Обычно, чтобы измерить ток через цепь с помощью амперметра, цепь должна быть разорвана (прервана) и амперметр вставлен между разделенными концами проводов, например:

Если у нас есть цепь, в которой необходимо часто измерять ток, или если мы просто хотим сделать процесс измерения тока более удобным, можно поместить шунтирующий резистор между этими точками и оставить там постоянно, а показания тока будут сняты с помощью вольтметра как необходимо без нарушения целостности цепи:

Конечно, следует соблюдать осторожность при выборе достаточно низкого номинала шунтирующего резистора, чтобы он не оказывал отрицательного воздействия на нормальную работу схемы, но это, как правило, несложно.Этот метод также может быть полезен при компьютерном анализе цепей, где мы могли бы захотеть, чтобы компьютер отображал ток через цепь с точки зрения напряжения (с SPICE это позволило бы нам избежать идиосинкразии чтения отрицательных значений тока):

Мы бы интерпретировали значение напряжения на шунтирующем резисторе (между узлами схемы 1 и 2 в моделировании SPICE) непосредственно как ампер, при этом 7.999E-04 составляет 0,7999 мА или 799,9 мкА. В идеале, напряжение 12 В, приложенное непосредственно к 15 кОм, даст нам ровно 0.8 мА, но сопротивление шунта немного снижает этот ток (как в реальной жизни). Однако такая крошечная ошибка обычно находится в приемлемых пределах точности либо для моделирования, либо для реальной схемы, и поэтому шунтирующие резисторы можно использовать во всех приложениях, кроме самых требовательных для точного измерения тока.

Обзор

  • Диапазоны амперметра создаются путем добавления параллельных «шунтирующих» резисторов в цепь механизма, обеспечивающих точное деление тока.
  • Шунтирующие резисторы могут иметь большую рассеиваемую мощность, поэтому будьте осторожны при выборе деталей для таких измерителей!
  • Шунтирующие резисторы могут использоваться в сочетании с вольтметрами с высоким сопротивлением, а также с механизмами амперметра с низким сопротивлением, обеспечивая точное падение напряжения для заданных величин тока. Шунтирующие резисторы следует выбирать с максимально низким значением сопротивления, чтобы минимизировать их влияние на тестируемую цепь.

Измерение тока и разности потенциалов — Электрический ток и разность потенциалов — KS3 Physics Revision

Вы можете измерять ток и разность потенциалов в цепях.Это разные вещи и поэтому измеряются по-разному.

Ток

Ток — это мера того, сколько электрического заряда проходит через цепь. Чем больше заряда течет, тем больше ток.

Ток измеряется в амперах. Обозначение ампера — A. Например, 20 A — это больший ток, чем 5 A. Слово «ампер» часто сокращается до «amp», поэтому люди говорят о том, сколько ампер протекает.

Измерение тока

Устройство, называемое амперметром, используется для измерения тока.У некоторых типов амперметров есть стрелка на циферблате, но у большинства есть цифровой дисплей. Чтобы измерить ток, протекающий через компонент в цепи, вы должны подключить амперметр последовательно с ним.

Цепь с амперметром, подключенным в двух разных местах, как последовательно с ячейкой, так и с лампой

Когда два компонента подключены последовательно, вы можете проследить путь через оба компонента, не отрывая пальца и не возвращаясь по пути, который вы уже проложили взятый.

Разница потенциалов

Разница потенциалов — это мера разницы в энергии между двумя частями цепи.Чем больше разница в энергии, тем больше разность потенциалов.

Разность потенциалов измеряется в вольтах. Символ для вольт — V. Например, 230 В — это большая разность потенциалов, чем 12 В. Вместо того, чтобы говорить о разности потенциалов, люди часто говорят о напряжении, поэтому вы можете услышать или увидеть «напряжение» вместо «разности потенциалов».

Измерение разности потенциалов

Разность потенциалов измеряется с помощью устройства, называемого вольтметром. Как и амперметры, у некоторых типов есть указатель на циферблате, но у большинства есть цифровой дисплей.Однако, в отличие от амперметра, вы должны подключить вольтметр параллельно, чтобы измерить разность потенциалов на компоненте в цепи.

Принципиальная схема, показывающая вольтметр параллельно с лампой

Когда два компонента соединены параллельно, вы не можете проследить цепь через оба компонента от одной стороны к другой, не поднимая пальца или не возвращаясь по уже пройденному пути.

Элементы

Можно измерить разность потенциалов элемента или аккумулятора.Если две или более ячеек указывают в одном направлении, чем больше ячеек, тем больше разность потенциалов.

Каждая ячейка имеет разность потенциалов 1,5 В, поэтому три ячейки дают 4,5 В

Checkpoint

Вольтметры и амперметры

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

Вольтметры

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

Вольтметр

Вольтметр демонстрационный из класса физики

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

Вольтметр параллельно

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

Амперметры

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

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

Амперметр серии

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

Гальванометры (аналоговые счетчики)

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

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

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

Гальванометры как вольтметры

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

$ R_ {tot} = R + r = \ frac {V} {I} = \ frac {10V} {50 \ mu A} = 200 k \ Omega, $

или:

$ R = R_ {tot} — r = 200 k \ Omega — 25 \ Omega \ приблизительно 200 k \ Omega.$

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

Гальванометры как амперметры

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

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

Эти ИК-капли следующие: IR = I G r

, так что: $ IR = \ frac {I_G} {I} = \ frac {R} {r}. $

Решение для R и отмечая, что IG составляет 50 мкА, а I — 0,999950 А, имеем:

$ R = r \ frac {I_G} {I} = (25 \ Omega) \ frac {50 \ mu A} {0.{-3} \ Omega. $

Измерение электрических токов | IOPSpark

Электрическая цепь

Электричество и магнетизм

Измеритель электрического тока

Повествование о физике для 11-14

Ток — это расход заряда

Электрический ток состоит из движущихся заряженных частиц.Итак, заряженные частицы движутся по кругу.

Чтобы разобраться в электрических цепях, вам нужно смоделировать поведение токов в цепях. Теперь мы рассмотрим, как можно измерить электрические токи и как мы можем разобраться в этих измерениях.

Электрический ток в одной части цепи измеряется амперметром, который дает значение в амперах.

Для проведения измерения в цепи делается зазор, и в этот зазор включается амперметр, так что заряженные частицы, движущиеся по цепи, должны проходить через измеритель.

Поскольку амперметр подключается непосредственно к цепи, он должен иметь низкое сопротивление, чтобы не уменьшать поток заряда, который он используется для измерения.

Увеличение тока

Что на самом деле измеряет амперметр, когда он включен в цепь? Вы можете представить себе работу амперметра как подсчет зарядов, проходящих через прибор, чтобы узнать, сколько зарядов проходит каждую секунду. Количество заряда, проходящего в секунду, является мерой электрического тока:

Количество заряженных частиц, проходящих в секунду: большой ток

Мало заряженных частиц проходит в секунду: небольшой ток

Мы можем уточнить это до электрический ток = количество заряда, проходящего в секунду .

Это эквивалентно электрическому току = скорости потока заряда .

Более формально, возможно:

ток = зарядка

Вы можете записать это символами:

I = Q т

Где I — ток; Q — заряд; t — время, за которое течет заряд (длительность).

Вы также можете записать все отношения с помощью единиц:

ток, измеренный в амперах = заряд, измеренный в кулонах, время, измеренное в секундах

Для увеличения величины электрического тока,

  • Либо нужно привести в движение больше заряженных частиц (изменить материал или толщину проволоки),
  • Или нужно заставить заряженные частицы быстрее перемещаться по цепи.

Оба эти действия приводят к тому, что через любую точку цепи каждую секунду проходит больше заряда, и это больший электрический ток. В эпизоде ​​02 вы увидите, как можно увеличить электрический ток.

Ампер: мера электрического тока, который представляет собой скорость протекания заряда

Когда амперметр используется для измерения силы электрического тока, показания счетчика выражаются в единицах ампер. Подключите амперметр в цепь последовательно, чтобы не было разветвлений: ток в проводах будет таким же, как и в амперметре.

Постоянный электрический ток в 1,0 ампер означает, что в секунду проходит один кулон заряда.

Что это значит? Сколько электронов составляют заряд на один кулон? Поскольку заряд одного электрона составляет 1,6 × 10 -19 кулонов, то в одном кулонах заряда должно быть около 6 × 10 18 электронов (6 миллионов, миллионов, миллионов!).

Когда вы думаете об электрических токах в проводах, хорошая мысленная картина — это огромное количество электронов, дрейфующих по цепи с довольно умеренной скоростью!

Единицей измерения электрического тока является ампер.

Обозначение ампера: A

Независимо от проводника, независимо от заряда, связь между током и накопленным количеством прошедшего заряда универсальна.

▷ Измерение тока амперметрами

Один из наших членов, Насир, придумал еще одну серию учебных пособий — «Измерительные приборы для инженеров-электриков».

В этой серии статей он сосредоточится на нескольких приборах один за другим и объяснит, как они работают и как их использовать.

Довольно интересно, не правда ли? Теперь проверьте 1-е руководство по амперметрам

.

Что такое амперметр?

Первый вопрос, на который необходимо ответить согласно правилам, прежде чем официально рассказать о различных функциях устройства, заключается в том, для чего оно в основном используется. Таким образом, амперметр — это устройство для измерения тока, которое используется для измерения силы тока, протекающего по цепи.

Поскольку все мы знаем, что электрический ток измеряется в амперах, то есть в единицах силы тока, поэтому в его честь назван амперметр, поскольку он измеряет количество ампер в цепи.

Как амперметр измеряет ток?

Амперметр работает по основному принципу: при изменении тока в цепи создается магнитное поле. Существуют различные типы амперметров, и что интересно, все они основаны на одном и том же принципе. Некоторые из наиболее часто используемых типов амперметров:

  • Амперметры с подвижной катушкой
  • Амперметры с подвижным магнитом
  • Электродинамические амперметры

Хотя названия в некоторой степени говорят сами за себя, ниже приводится краткое объяснение работы каждого из этих часто используемых амперметров, чтобы помочь вам, ребята, лучше их понять.

Амперметры с подвижной катушкой

Амперметр с подвижной катушкой более известен как гальванометр Д’Арсонваля. Это известно как движущиеся катушки, потому что, когда ток проходит через катушку амперметра, катушка движется в магнитном поле, создаваемом проходящим током.

Одна важная вещь, которую следует отметить в отношении амперметра с подвижной катушкой, заключается в том, что указательная стрелка амперметра на отображающем конце перемещается в направлении, противоположном току, из-за наличия полярного магнитного поля вокруг катушки.Получаем через эту штуку среднее значение тока. Но поскольку среднее значение переменного тока равно нулю, этот тип амперметра не подходит для измерения переменного тока, а вместо этого используется для измерения значений постоянного тока.

Амперметр с подвижной катушкой показан на рисунке ниже:

Амперметры с подвижным магнитом

Амперметр с подвижной катушкой очень похож на амперметр с подвижным магнитом, за исключением того факта, что видно из названия, что в этом случае магнит перемещается вместо катушки.В амперметре с подвижным магнитом катушка закреплена и установлена ​​на корпусе, а магнит отвечает за перемещение стрелки индикатора амперметра для отображения значения тока.

Одним из преимуществ этой конфигурации перед амперметрами с подвижной катушкой является то, что мы можем сделать катушки из толстой проволоки, чтобы пропускать более сильные токи, поскольку катушка не должна перемещаться, поэтому ее толщину не нужно ограничивать.

Амперметр с подвижным магнитом показан на рисунке ниже:

Электродинамические амперметры

Он также похож на амперметр с подвижной катушкой, за исключением того факта, что в амперметре с подвижной катушкой используется постоянный магнит, тогда как в этом случае вместо постоянного магнита используется электромагнит.

Этот факт помогает в том, что теперь мы можем измерять истинное среднеквадратичное значение тока вместо среднего значения, поэтому этот амперметр можно использовать для измерения как переменного, так и постоянного тока.

Подключение амперметра в цепь

Амперметр всегда подключается последовательно в цепи, как показано ниже:

Приложения

Амперметр можно использовать для измерения как постоянного, так и переменного тока.

  • Он бывает всех размеров и может использоваться где угодно для измерения тока, например, в электрических обогревателях, автомобилях, тяжелом и чувствительном оборудовании, холодильниках и т. Д.
  • Они также используются в других электрических устройствах для измерения диапазона входящего в них тока. Многие компании, производящие электрические устройства, широко используют амперметры для измерения диапазона тока и входного выходного тока в своих продуктах.
  • Учебные заведения также используют амперметры в различных лабораторных экспериментах и ​​помогают студентам понять принцип их действия и работы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *