Амперметр — основные характеристики, предназначение, виды

Амперметр — основные характеристики, предназначение

Не для кого не секрет, что амперметр – это специальный прибор, предназначенный для измерения силы электрического тока. Любые измерительные приборы помогают проверить не только точность и правильность научных выводов, но и с помощью них производится необходимый контроль и управление определенными технологическими процессами. И амперметр не является исключением.

Впервые действие электрического тока на магнитную стрелку открыл французский ученый Ампер. Он сумел установить определенное правило для точного определения направления действия магнитного поля на магнитную стрелку. Сейчас это правило называется – правило Ампера. Именно в честь этого знаменитого физика, члена Парижской Академии наук и почетного члена Петербуржской Академии наук в дальнейшем был и назван амперметр.

Виды амперметров

На сегодняшний день, существует несколько видов амперметров. Рассмотрим технические характеристики основных из этих приборов:

1. Магнитоэлектрические амперметры. Такие амперметры основаны именно на взаимодействии подвижной катушки и магнитных полей постоянного магнита. Этот прибор конечно имеет как свои плюсы, так и минусы. Положительные стороны магнитоэлектрического амперметра заключаются в том, что для него характерна очень высокая чувствительность и очень малая потребляемая мощность. Равномерная шкала прибора также не может не послужить большим плюсом основных характеристик этого амперметра. Но есть и отрицательные стороны: очень сложное устройство по своей сути (объясняется наличием подвижной катушки) и работа только на постоянном токе, что конечно является не универсальностью устройства.

2. Электромагнитные амперметры. Данный амперметр представляют собой особый механизм с неподвижной катушкой, по которой протекает электрический ток, а также имеется специальные сердечники – один или несколько, установленных непосредственно на оси. Недостатками такого прибора являются низкая чувствительность (в отличии от магнитоэлектрического амперметра), а также низкая точность измерения. Достоинства – работа как при постоянном, так и при переменном токе, очень просты в своем устройстве.

3. Электродинамические амперметры. Такие устройства основаны на взаимодействии магнитных полей токов, которые протекают по подвижной и неподвижной катушкам. В этих амперметрах в основном используются параллельное и последовательное включение этих катушек. Главным недостатком таких измерительных приборов является очень сильная реакция на сторонние магнитные поля, поэтому их применение в качестве измерителей не желательно.

4. Ферродинамические амперметры. Вот такие приборы вполне достойны уважения. Они почти не подвергаются воздействию сторонних магнитных полей и обладают достаточно высокой прочностью. Ферродинамический амперметр состоит из замкнутого магнитопровода из ферромагнитного материала, центрального сердечника, а также неподвижной катушки. Применяются в основном в сфере безопасности и обороны благодаря своей высокой точности измерения.

Цифровой амперметр

Научно-технический прогресс не стоит на месте, поэтому наибольшую популярность на современном этапе набирают именно – цифровые амперметры. Во-первых, такое устройство очень компактное и легкое, что конечно же упрощает его применение. Механических движущихся деталей нет, в результате – его можно применять в условиях, при которых стрелочный прибор не покажет точного результата измерений (сильная вибрация или тряска). Минимальная чувствительность к ударам – можно не бояться располагать прибор вблизи с другими механизмами, которые могут его повредить. Еще одним несомненным плюсом цифрового амперметра является его использование как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. К таким цифровым амперметрам относятся амперметры щитовые. Так же стоит упомянуть о том, что подаваемая информация в электронном виде дает возможность проследить изменения величин даже в автоматическом режиме при отсутствии оператора. Ну и, конечно, главный плюс – точность показаний. Погрешность любых измерений составляет лишь сотые доли процентов, в отличие от стрелочных приборов, погрешность которых иногда достигает более одного процента. Влияние температуры и атмосферного давления также не играет роли при получении необходимых измерений, будь то подвальное помещение или измерение на открытом воздухе. Поэтому можно сказать, что цифровой амперметр занимает лидирующее место среди других измерительных приборов данного типа.

Правила подключения амперметра

Существуют определенные правила подключения амперметра к прибору, благодаря которым можно произвести точные и правильные измерения силы тока. Во-первых, нужно выбрать необходимый шунт, предельный ток которого будет порядком ниже измеряемого тока. Теперь, необходимо прикрепить шунты к амперметру при помощи специальных гаек на амперметре.

Во-вторых, необходимо в обязательном порядке обесточить измеряемое устройство путем разрыва цепи питания. Затем необходимо включить амперметр в цепь с шунтом. Не стоит забывать, что соблюдение полярности крайне важно. После всего этого можно подключать питание и читать необходимые показания на амперметре.

Применение амперметров

Область применения такого прибора, как амперметр достаточно обширна. Например, их очень широко используют на промышленных предприятиях, связанных с производством электрической и тепловой энергии. Несомненно, каждая физическая лаборатория просто обязана иметь в своем наличии такие измерительные приборы для точных показаний. Строительство, наука и индустрия, автомобильная промышленность – везде амперметры нашли свое достаточно широкое применение. Даже рядовые автолюбители стараются иметь в наличии этот прибор, чтобы всегда суметь выявить характеристику работы энергоснабжения своего автомобиля.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

Амперметр

АМПЕРМЕТР, прибор для измерения силы тока в электрической цепи. Амперметр включается последовательно с источником тока. По конструкции и принципу действия различают:
1) Амперметры с неподвижным постоянным магнитом, основанные на действии поля, создаваемого постоянным магнитом, на подвижную катушку, по которой проходит ток. Угол отклонения α рамки пропорционален силе протекающего тока I. Амперметр этого типа принадлежат к числу апериодических приборов, устанавливающихся в конечном положении почти без колебаний, что объясняется индуктированием токов Фуко (торможение) в рамке прибора. Применяются при измерениях постоянного тока. Достоинства: точность показаний до 0,1%, равномерность шкалы, апериодичность, независимость показаний от влияния внешних магнитных полей. Недостатки: постепенное ослабление магнитных свойств постоянного магнита и дороговизна прибора.

2) Амперметры электродинамические. Измеряемый ток проходит последовательно через две катушки, взаимное притяжение которых пропорционально квадрату силы тока. Обыкновенно одна катушка бывает неподвижной, а другая вращается. Амперметры этого типа дают одинаковые показания при постоянном и при переменном токе и потому м. б. градуированы постоянным током. Электродинамические амперметры выполняются в трех видах: без железа, с железной защитой и с железным ярмом (ферродинамические амперметры). Амперметры без железа применяются преимущественно для лабораторных измерений. Ферродинамические амперметры применяются в качестве прочных технических приборов достаточной точности (погрешность < 1%).

3) Амперметры с подвижным железом. Сердечник В из мягкого железа втягивается соленоидом S (фиг. 1) при прохождении через него тока. Втягивающая сила f сердечника пропорциональна квадрату силы тока I в подвижной катушке: f = Cl² (О — постоянный коэффициент, зависящий от размеров соленоида и сердечника). Т. о. по продольному перемещению сердечника можно судить о силе тока, протекающего по соленоиду. Т. к. всегда f≥ 0, то амперметры с подвижным железом пригодны для измерений как постоянного, так и переменного токов; но для переменного тока кажущееся сопротивление прибора

 больше его омического сопротивления r при постоянном токе; поэтому амперметры специально градуируются на каждый род тока. Амперметры этого типа находят весьма широкое применение в грубых промышленных измерениях вследствие своей простоты в конструктивном отношении и дешевизны по сравнению с более точными лабораторными приборами.

4) Амперметры тепловые. Принцип действия тепловых амперметров основан на увеличении длины или на прогибе проводника от нагрева под действием проходящего по нему электрического тока. Зависимость между силой тока I, протекающего по проводнику, и его удлинением λ выражается формулой l² = Сλ, где С — коэффициент, зависящий от сопротивления проводника, его длины и коэффициента линейного расширения. Наиболее распространенным амперметром этого типа является амперметр фирмы Гартман и Браун, состоящий из платино-серебряной или платино-иридиевой проволоки АВ (фиг. 2), по которой проходит измеряемый ток. К середине проволоки АВ припаяна другая проволока b, которая оттягивается посредством кокона с пружиной f влево. Кокон с перекинут через блок, соединенный со стрелкой z. От нагревания проходящим током проволока АВ удлиняется, b оттягивается пружиной f (пунктирные линии) влево, а кокон вращает блок со стрелкой вправо. Апериодичность прибора достигается токами Фуко, индуктируемыми в соединенном со стрелкой алюминиевом диске, помещенном для этой цели в прибор. Достоинства: пригодность для измерений как постоянного, так и переменного токов, независимость показаний от влияния внешних магнитных полей и от частоты тока и апериодичность. Недостатки: небольшая точность показаний, чувствительность к перегрузкам, наконец, зависимость показаний от температуры окружающей среды и дороговизна прибора.

5) Амперметры индукционные. Служат исключительно для измерений переменного тока. По принципу действия разделяются на две группы: а) Амперметрыс электромагнитным экраном. Если перед электромагнитом М (фиг. 3), питаемым током, расположить медный диск В, то в этом диске будут индуцироваться замыкаемые на себя токи Фуко, сдвинутые по фазе на 180° относительно тока в обмотке электромагнита. Эти токи, притягиваясь один к другому, создадут вращающий момент для диска. Если на оси диска поместить пружину, то диск вращаться не будет, а лишь повернется на угол, соответствующий величине тока, проходящего по обмотке электромагнита. Достоинства: точность показаний, простота и надежность конструкции, нечувствительность к перегрузкам. Недостатки: зависимость показаний от частоты тока и от температуры окружающей среды. б) Амперметры с вращающимся магнитным полем (Феррариса). Имеют одну обмотку АА (фиг. 4), состоящую из небольшого числа витков толстой проволоки, включенную в цепь последовательно, и вторую ВВ — из большого числа оборотов тонкой проволоки, включенную параллельно. Сдвиг фаз в 90° между токами в толстой и тонкой обмотках достигается соответствующим подбором значений безындукционного сопротивления В, включенного для этой цели последовательно с толстой обмоткой, и индукционной катушки L, включенной последовательно с тонкой обмоткой (фиг. 5).

Шунтирование амперметров. Во избежание употребления очень толстой, а, следовательно, и более жесткой проволоки для свивки обмотки амперметра при измерениях больших токов, применяются косвенные измерения, основанные на том, что часть измеряемого тока проходит через параллельно включенное небольшое сопротивление — шунт, изготовляемый обычно из металлической, константановой ленты. Зная сопротивление обмотки амперметра и сопротивление шунта, можно определить силу тока. Шунтированный амперметр может быть употребляем лишь с соответствующим ему шунтом, поэтому во избежание неправильных включений шунт снабжается тем же номером, что и номер амперметра.

В цепях высокочастотного тока (радиотехнической установки) шунтирование применить затруднительно, т. к. сопротивление шунта возрастает с увеличением частоты и при больших частотах значительное изменение кажущегося сопротивления шунта делает невозможным правильное измерение тока. В таких цепях обычно применяют следующие методы:
а) обходятся без шунта, ослабляя ток в приборе разветвлением его на ряд параллельных ветвей, или (в амперметрах до 1 А) используют только одну проволоку;
б) применяют индуктивный или емкостный шунт, выбирая такие соотношения R, L и С, чтобы:

в обоих случаях зависимость от частоты исключается;
в) устраивают амперметры барабанного типа (фиг. 6), при котором ток проходит по всем ленточкам равномерно, а в приведении в движение стрелки амперметра участвует лишь одна ленточка;
г) для измерения слабых радиочастотных токов применяют термопарные амперметры и миллиамперметры; это приборы, показания которых зависят от изменения в термодвижущей силе, возникающей в термоэлементе, нагреваемом измеряемым током;
д) для измерения слабых токов употребляют также термоэлементы в сочетании с гальванометрами и термогальванометры.

При измерениях с приборами групп (г) и (д) особое внимание следует обращать на сохранение постоянства тепловых условий в окружающем амперметр пространстве. Амперметры для измерений в цепи переменного тока с нагрузкой больше 500 А включаются в цепь при помощи т. н. измерительных трансформаторов, или трансформаторов тока, играющих роль шунта. Трансформатор тока может заметным образом влиять на точность показаний включаемого через него амперметра. Во избежание этого, к трансформатору предъявляют требования постоянства коэффициента трансформации и приближения к нулю сдвига фаз между токами в первичной и вторичной обмотках; это достигается применением хорошо расслоенного железа с высокими магнитными свойствами и устройством сердечника трансформатора с минимальным рассеянием магнитного потока. Поэтому при включении амперметра переключатель снабжается добавочным приспособлением, замыкающим вторичную обмотку трансформатора на короткое, когда он отключается от амперметра, для того чтобы трансформатор не работал с ненагруженной вторичной обмоткой.

 

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 1 — 1927 г.

Как выбрать амперметр

Амперметр – это электроизмерительный прибор, предназначенный для фиксации силы постоянного либо переменного тока, протекающего в цепи — то есть устройство для измерения тока. Амперметр подключается последовательно, с тем участком электроцепи, где предполагается измерять ток. Так как ток, который он измеряет зависит от сопротивления элементов цепи, то сопротивление амперметра должно быть максимально низким (очень маленьким). Это позволяет уменьшить влияние устройства для измерения тока на измеряемую цепь и повысить их точность.

Сфера применения амперметров

Приборы для измерения тока нашли применение в различных сферах. Их активно используют на крупных предприятиях, связанных с генерацией и распределением электрической, тепловой энергии. Также их используют в:

• электролабораториях;
• автомобилестроении;
• точных науках;
• строительстве.

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

Типы амперметров

Приспособления для определения силы тока могут быть аналоговыми и цифровыми. Среди аналоговых моделей используется в основном 4 типа приборов:

• Магнитоэлектрический
• Электромагнитный
• Электродинамический
• Ферродинамический

Есть и другие типы, но эти наиболее востребованы, так как используются очень часто.

Магнитоэлектрический амперметр

Данный тип устройств является одним из самых первых, которые были изобретены. Принцип их действия заключается в измерении взаимодействия между катушкой закрепленной неподвижно и магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом, установленным в корпусе прибора.

Такие устройства отличаются минимальным потреблением мощности, что обеспечивает достаточный уровень чувствительности и минимальный коэффициент отклонения. Подобные амперметры оснащены равномерной шкалой, между отметками, которой всегда одинаковое расстояние. Длительное время такие приборы были самыми лучшими, но сейчас появились и более простые в изготовлении, поэтому магнитоэлектрические амперметры начали уступать.

Магнитоэлектрические амперметры могут работать только с постоянным током, поэтому их обычно применяют для измерения характеристик в электрооборудовании автомобилей и другой техники. Такие устройства нашли применение в лабораториях и на промышленных предприятиях, где применяется постоянный ток.

Термоэлектрические амперметры

Применяются для цепей с высокой частотой тока. В корпусе приборов имеется магнитоэлектрический механизм, который состоит из проводки с припаянной термопарой. При прохождении тока происходит подогрев жил проводов. Чем сильнее сила, тем выше поднятие температуры. По данному показателю специальный механизм проводит перевод нагрева в показатель тока.

Электромагнитные амперметры

Данная категория приборов не имеет плавающей обмотки с сердечником как предыдущая. Электромагнитное устройство одно из самых простых. Внутри корпуса используется несложный механизм и сердечник, установленный на ось. В зависимости от силы тока сердечник, который фиксируется к стрелке, отодвигается в сторону, указывая на шкалу с цифровым отображением измерений. Низкая себестоимость таких приборов сделала их часто используемыми, но они обладают низкой точностью. Их обычно выбирают для сетей постоянного тока, а также переменного с частотой до 50 Гц.

Электродинамические амперметры

Реагирует на взаимодействие полей тока, которые протекают по катушкам. Одна из них закреплена неподвижно, а вторая может двигаться. Устройство является универсальным, поэтому покупается довольно часто. Его можно встретить в лабораториях, где требуется очень точное измерение. Недостаток электродинамических амперметров заключается в чрезмерной чувствительности. Прибор буквально реагирует на любые магнитные поля. В результате помех точно определить силу тока без использования экранирования довольно сложно.

Электродинамические приборы используется для постоянных и переменных цепей, в которых частота доходит до 200 Гц. Обычно этот тип выбирают для проведения контрольной поверки других амперметров, в связи с высокой чувствительностью.

Ферродинамические амперметры

Амперметр данного типа является самым лучшим среди механических. Они обеспечивают максимальную точность и эффективность. Такие приборы не реагируют на сторонние источники магнитного поля. Благодаря этому нет необходимости в постоянной установке дополнительного экрана. Прибор состоит из ферримагнитного замкнутого провода. В корпусе находится закрепленная катушка и сердечник. Приборы данного типа самые дорогие, поэтому применяются не слишком часто.

Цифровые амперметры

Самыми современными и удобными являются цифровые амперметры. Они не имеют стрелок, которые постоянно колеблются. Такие устройства оснащаются дисплеем, на который выводятся цифры отображающие силу тока в амперах. При этом они дают вполне точные показания. К немаловажным преимуществом цифровых моделей относятся их нечувствительность к вибрациям и встряске, как в механических. Благодаря этому можно проводить измерение силы тока в автомобильной проводке на ходу, не останавливая машину. Многие цифровые модели оснащены влагозащитным и противоударным корпусом, что делает их более устойчивыми для эксплуатации в сложных условиях. Поскольку устройство не имеет стрелки, то его можно размещать горизонтально, вертикально или под углом. Направление прибора при снятии замеров никак не влияет на получаемый результат.

Правильное подключение амперметра для измерения

Для того чтобы снять показания силы тока необходимо подключить амперметр в цепь. Для этого участок, который нуждается в проведении измерения, должен быть сначала обесточен. Амперметр подключается специальными зажимами к проводам цепи. При этом требуется строго соблюсти полярность, поскольку в противном случае показания будут неверными.

Для точного измерения нужно провести подключение в обход определенного участка цепи с нагрузкой, которую создает шунт. После того как амперметр будет подключен к цепи шунтом и полярность будет проверена, можно подключить ранее обесточенное питание. После получения измерительных данных питание отключается и проводится отсоединение проводов.

Следует всегда помнить, что запрещено подключение амперметра в сеть без создания нагрузки. Если просто включить устройство напрямую, как вольтметр, то его можно испортить и даже вызвать короткое замыкание.

Китай Microcope Центрифуга с водяной баней Отопительный камин Производитель, шейкер, мешалка, инкубатор и морозильная камера Aas, автоклав и стерилизатор, дистиллятор для воды, поставщик pH-метра

ПРОДУКТЫ ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ ЭПИДЕМИИ

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

ГОРЯЧИЕ МИКРОСКОПЫ

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

МЕДИЦИНСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Профиль компании

{{ util. each(imageUrls, функция(imageUrl){}}

{{ }) }}

{{ если (изображениеUrls.length > 1){ }}

{{ } }}

	Вид бизнеса:	Производитель/завод, Торговая компания
	Деловой диапазон:	Здоровье и медицина, Инструменты и счетчики
	Основные продукты:	Центрифуга Microcope с подогревом водяной бани , Шейкер, мешалка, инкубатор и морозильная камера. ..
	Сертификация системы менеджмента:	ИСО 9001

Мы придерживаемся принципа «прежде всего качество, прежде всего обслуживание, постоянное совершенствование и инновации для удовлетворения потребностей клиентов» для управления и «ноль дефектов, ноль жалоб» в качестве цели качества. Чтобы усовершенствовать наш сервис, мы предоставляем продукцию хорошего качества по разумной цене.

Наша компания всегда настаивала на том, чтобы полагаться на качество в стремлении к выживанию, выгоду в стремлении к развитию. Используйте прекрасное послепродажное обслуживание для удовлетворения потребностей потребителей. Честность и кредит. Продукция хорошо продается по всему…

Посмотреть все

Зарубежная выставка

5 шт.

Кантонская ярмарка 2019

2018 Дубай Экспо

2017 Arab Health в Дубае

2016 FIME Fiar в Америке

2015 Кантонская ярмарка в Гуанчжоу

Пошлите Ваше сообщение этому поставщику

* От:

* Кому:

миссис Жан Гуо

* Сообщение:

Введите от 20 до 4000 символов.

Это не то, что вы ищете?

 Опубликовать запрос на поставку сейчас

21.4 Вольтметры и амперметры постоянного тока – College Physics 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Объясните, почему вольтметр должен быть подключен параллельно цепи.
• Нарисуйте схему, показывающую правильное подключение амперметра к цепи.
• Опишите, как можно использовать гальванометр как вольтметр или амперметр.
• Найдите сопротивление, которое нужно включить последовательно с гальванометром, чтобы его можно было использовать как вольтметр с заданными показаниями.
• Объясните, почему измерение напряжения или тока в цепи никогда не может быть точным.

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

(См. рис. 21.26.) Внутренняя конструкция простейших из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, дают дополнительное представление о применении последовательных и параллельных соединений.

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

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

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

Рисунок 21.27 (a) Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (V) помещают параллельно источнику напряжения или одному из резисторов. Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между точками a и b. Невозможно подключить вольтметр непосредственно к ЭДС без учета ее внутреннего сопротивления rr. (b) Используемый цифровой вольтметр. (кредит: Messtechniker, Wikimedia Commons)

Рисунок 21.28 Амперметр (А) включен последовательно для измерения силы тока. Весь ток в этой цепи протекает через счетчик. Амперметр будет иметь такое же показание, если он будет расположен между точками d и e или между точками f и a, как показано на рисунке. (Обратите внимание, что заглавная буква E обозначает ЭДС, а rr обозначает внутреннее сопротивление источника разности потенциалов.)

Аналоговые счетчики: гальванометры

Аналоговые счетчики имеют стрелку, которая поворачивается, чтобы указывать на числа на шкале, в отличие от цифровых счетчиков, которые имеют числовые показания, подобные ручному калькулятору. Сердцем большинства аналоговых счетчиков является устройство, называемое гальванометром, обозначаемым буквой G. Протекание тока через гальванометр, IGIG, вызывает пропорциональное отклонение стрелки. (Это отклонение происходит из-за силы магнитного поля, действующей на проводник с током.)

Двумя важнейшими характеристиками данного гальванометра являются его сопротивление и чувствительность к току. Чувствительность по току — это ток, при котором происходит полное отклонение стрелки гальванометра, максимальный ток, который может измерить прибор. Например, гальванометр с токовой чувствительностью 50 мкА 50 мкА имеет максимальное отклонение своей стрелки при протекании через нее 50 мкА 50 мкА, показывает половину шкалы при протекании через нее 25 мкА 25 мкА и т. д.

Если такой гальванометр имеет сопротивление 25 Ом25 Ом, то напряжение только V=IR=50 мкА25 Ом=1,25 мВV=IR=50 мкА25 Ом=1,25 мВ дает полное показание. Подключая резисторы к этому гальванометру различными способами, вы можете использовать его как вольтметр или амперметр, который может измерять широкий диапазон напряжений или токов.

Гальванометр как вольтметр

На рис. 21.29 показано, как можно использовать гальванометр в качестве вольтметра, подключив его последовательно с большим сопротивлением RR. Значение сопротивления RR определяется максимальным измеряемым напряжением. Предположим, вы хотите, чтобы 10 В производили полное отклонение вольтметра, содержащего гальванометр 25 Ом 25 Ом с чувствительностью 50 мкА50 мкА. Тогда 10 В, подаваемые на счетчик, должны давать ток 50 мкА50 мкА. Общее сопротивление должно быть

Ом.0006 Rtot=R+r=VI=10 В50 мкА=200 кОм, или Rtot=R+r=VI=10 В50 мкА=200 кОм, или

21,68

R=Rtot−r=200 кОм−25Ом≈200 кОм .R=Rобщ-r=200 кОм-25Ом≈200 кОм.

21,69

. поэтому показания вольтметра пропорциональны напряжению, как и требуется.

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

Рисунок 21.29 Большое сопротивление RR, включенное последовательно с гальванометром G, дает вольтметр, отклонение которого на полную шкалу зависит от выбора RR. Чем больше измеряемое напряжение, тем больше должно быть значение RR. (Обратите внимание, что rr представляет собой внутреннее сопротивление гальванометра.)

Гальванометр как амперметр

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

Допустим, например, нужен амперметр, дающий полное отклонение на 1,0 А, и содержащий такой же гальванометр 25-Ом25-Ом с его чувствительностью 50-мкА50-мкА. Поскольку RR и rr параллельны, напряжение на них одинаково.

Эти капли IRIR имеют вид IR=IGrIR=IGr, поэтому IR=IGI=RrIR=IGI=Rr. Решая для RR и учитывая, что IGIG составляет 50 мкА50 мкА, а II составляет 0,999950 А, мы получаем 0,999950 А=1,25×10-3 Ом.

21,70

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

Проведение измерений изменяет схему

Когда вы используете вольтметр или амперметр, вы подключаете другой резистор к существующей цепи и, таким образом, изменяете схему. В идеале вольтметры и амперметры не оказывают заметного влияния на цепь, но полезно изучить обстоятельства, при которых они влияют или не влияют.

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

Рисунок 21.31 (a) Вольтметр, сопротивление которого значительно превышает сопротивление устройства (RVVoltmeter>>RRVoltmeter>>R), с которым он соединен параллельно, создает параллельное сопротивление, практически такое же, как и устройство, и не оказывает заметного влияния на измеряемую цепь. (b) Здесь вольтметр имеет то же сопротивление, что и устройство (RVoltmeter ≅ RRVoltmeter ≅ R), так что параллельное сопротивление вдвое меньше, чем когда вольтметр не подключен. Это пример существенного изменения схемы, которого следует избегать.

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

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

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

Одним из решений проблемы помех вольтметров и амперметров в измеряемых цепях является использование гальванометров с большей чувствительностью. Это позволяет создавать вольтметры с большим сопротивлением и амперметры с меньшим сопротивлением, чем при использовании менее чувствительных гальванометров.

Существуют практические пределы чувствительности гальванометра, но можно получить аналоговые измерители, точность измерений которых составляет несколько процентов. Обратите внимание, что неточность возникает из-за изменения схемы, а не из-за неисправности счетчика.

Связи: пределы знаний

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

Существует еще один метод измерения, основанный на полном отсутствии тока и, следовательно, на полном отсутствии изменения схемы. Они называются нулевыми измерениями и являются темой нулевых измерений. Цифровые счетчики, в которых используется твердотельная электроника и нулевые измерения, могут достигать точности в одну часть на 106 106.

Проверьте свое понимание

Цифровые счетчики способны обнаруживать меньшие токи, чем аналоговые счетчики, использующие гальванометры. Как это объясняет их способность измерять напряжение и ток более точно, чем аналоговые измерители?

Решение

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

Исследования ФЕТ

Комплект для построения схемы (только DC), виртуальная лаборатория

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

Что такое цифровой амперметр? (с картинками)

`;

Гейша А. Легаспи

Дата последнего изменения: 06 октября 2022 г.

Цифровой амперметр — это устройство, включаемое в цепь для измерения электрического тока в амперах (А). Некоторые модели питаются от электричества, но большинство из них работают от батареек и могут использоваться для измерений на открытом воздухе. Как и аналоговый амперметр, цифровой амперметр должен иметь очень низкое сопротивление, чтобы характеристика тестируемой цепи не изменилась при подключении цифрового амперметра.

Амперметры обычно имеют очень низкое сопротивление, поэтому они кажутся короткозамкнутыми. Например, когда выключатель питания выключен, между клеммами выключателя фактически существует очень высокое сопротивление. Подключив амперметр вместо выключателя, можно восстановить непрерывность тока. Очень малое сопротивление амперметра позволяет измерять ток.

Сопротивление амперметра обычно меньше 0,1 Ом, что почти означает короткое замыкание. Примером элемента амперметра является шунт сопротивлением 0,001 Ом. Цифровая часть цифрового амперметра основана на уравнении закона Ома, которое связывает напряжение на сопротивлении 0,001 Ом и ток через него. Падение на 1 вольт (В) на сопротивлении 0,001 Ом соответствует 1000 А. Закон Ома гласит, что напряжение является произведением сопротивления в омах и силы тока в амперах.

Показания напряжения на шунтирующем сопротивлении 0,001 Ом пропорциональны фактическому току цифрового амперметра. Например, 0 В означает 0 А, а 0,001 В означает 1 А. Цифровая схема считывания образца цифрового амперметра откалибрована для внутреннего измерения напряжения, но отображает панель тока, которая может отображать от 0 до 1 А. Предполагается, что шунт может безопасно рассеивать 1 Вт (Вт).

Если амперметр должен рассеивать 1 Вт, то может быть практичным, чтобы этот амперметр использовался в приложениях, где первоначальная рассеиваемая мощность по крайней мере в сто раз превышает номинальную рассеиваемую мощность амперметра.