Амперметр. Назначение, типы амперметров их устройство и принцип работы, как пользоваться и подключать

Назначение амперметра.

Амперметр — это электроизмерительный прибор, который предназначен для измерения силы электрического тока в каком-нибудь участке электрической цепи. Эта величина задается единицах, называемых амперами, отсюда и название прибора — «Амперметр». На практике значения электрического тока измеряются в различных диапазонах — от микроампер (мкА) до килоампер (кА).

Амперметр — это тот же гальванометр, только приспособленный для измерения силы тока, его шкала проградуирована в амперах.

На схемах амперметр изображают кружком с буквой А в центре.

Для измерения силы тока можно использовать и мультиметр. Перед измерением необходимо прочитать инструкцию к конкретной модели мультиметра, чтобы его правильно настроить и подключить в электрическую цепь.

Как работает амперметр?

Существует два типа амперметров: аналоговые, показывающие значение путем отклонения стрелки механического устройства, и все чаще использующиеся в настоящее время цифровые приборы, оснащенные сложными электронными схемами.

При изготовлении аналоговых амперметров необходимо использовать эффекты, зависящие от величины электрического тока. Чаще всего они связаны с созданием магнитного поля проводником, в котором течет электрический ток. Чем выше сила тока, тем больше эффект, производимый данным явлением.

Каждый аналоговый амперметр имеет подвижную и неподвижную части. К подвижной части прикреплена стрелка, которая перемещается по шкале и позволяет считывать показания прибора. Чтобы избежать ошибок при снятии показаний, которые вызваны эффектом параллакса, следует смотреть на стрелку под прямым углом к ​​шкале, чему способствует зеркало, расположенное рядом со шкалой (см. рисунок 1).

Рис. 1. Индикаторный микроамперметр с зеркалом, установленным для уменьшения эффекта параллакса при снятии показаний

Типы амперметров их устройство и принцип работы

Каждый тип амперметра использует различные физические явления, связанные с протеканием электрического тока через проводник. Некоторые из них перечислены ниже.

Магнитоэлектрический амперметр

• На проводник с электрическим током, помещенный в магнитное поле, действует электродинамическая сила, величина которой зависит от абсолютной величины электрического тока, длины проводника и величины магнитной индукции.

Конструкция магнитоэлектрического амперметра, основанного на этом явлении, показана на рис. 2. Вращающаяся катушка, через которую протекает измеряемый электрический ток, отмечена красным цветом. Части катушки, перпендикулярные плоскости рисунка, используются в качестве проводника.

Магнитное поле создается постоянным магнитом, сформированным таким образом, чтобы поле было радиальным. Таким образом, каждый фрагмент взаимодействующего проводника всегда перпендикулярен вектору индукции магнитного поля, независимо от положения катушки с указателем.

Рис. 2. Схема работы магнитоэлектрического амперметра. Красный цвет — это катушка в которой течет ток, зеленый — пружина.

Формула, описывающая силу магнитного взаимодействия, действующую на прямолинейный проводник с током, помещенным в магнитное поле, имеет вид: F = I * L * B (1), где:

• L — вектор вдоль проводника с величиной, равной его длине, и направлением — таким же как и направление протекания электрического тока;
• B — вектор индукции магнитного поля.

Согласно этой формуле, на токоведущие проводники перпендикулярно плоскости (см. рисунок 2) действует сила, направление которой перпендикулярно как этим проводникам, так и вектору индукции магнитного поля. Эта сила вызывает вращение катушки. Значение силы, согласно формуле (1), равно F = I * l * B * sin α (2), где:

где α — угол между направлениями вектора L и вектора индукции магнитного поля B. Как было сказано выше, этот угол всегда равен 90⁰, если магнитное поле радиальное.

Пружина, обозначенная зеленым цветом на рисунке 2, противодействует вращению катушки таким образом, что устанавливается равновесное положение в зависимости от силы тока, значение которой можно определить по стрелке, расположенной над шкалой амперметра.

Таким образом, описанный амперметр показывает направление протекания электрического тока. Его можно использовать только для постоянного или однонаправленного тока. Такова, в частности, конструкция гальванометров.

Электродинамический амперметр

• Две катушки, по которым течет электрический ток, взаимодействуют друг с другом с помощью магнитного взаимодействия.

Электродинамический амперметр состоит из двух катушек — подвижной и неподвижной (см. рисунок 3).

Рис. 3. Устройство электродинамического амперметра. 1 — неподвижная катушка, 2 — подвижная катушка, 3 — пружина

Если через обе катушки протекает электрический ток, значение которого мы хотим измерить, магнитные поля будут взаимодействовать, вызывая отклонение подвижной катушки и прикрепленного к ней указателя (стрелки). Этот эффект не зависит от направления протекания электрического тока. Электродинамический амперметр может использоваться для измерения постоянного и переменного тока, включая быстро меняющийся ток. Это точные устройства, но дорогие. Чаще всего они используются в лабораториях в качестве эталонных измерительных приборов.

Индукционный амперметр

• В металлическом вращающемся диске вихревые токи индуцируются под воздействием магнитных полей, создаваемых катушками, в которых протекает переменный электрический ток.

Электрические токи I₁ и I₂ (см. рисунок 4), протекающие в катушках электромагнитов, создают пульсирующие магнитные потоки, которые вызывают вихревые токи в диске, помещенном в воздушный зазор электромагнитов.

Вихревые токи также создают магнитное поле, которое отталкивающе взаимодействует с полем катушки, заставляя диск вращаться.

Рис. 4. Устройство индукционного амперметра

Индуктивный амперметр можно использовать только для измерения переменного тока, т.к. постоянный ток не будет вызывать вихревые токи в диске. Этот тип конструкции в настоящее время используются только в качестве счетчиков электроэнергии.

Как пользоваться и подключать амперметр к цепи?

Для измерения силы тока в простейшей электрической цепи мы должны обязательно разорвать цепь в любом месте и в этот разрыв подключить прибор (см. рисунок 5). Такое подключение называют последовательным. То есть, например, для измерения силы тока в проводнике амперметр подключают последовательно с этим проводником — в этом случае через проводник и амперметр идёт одинаковый ток.

Рис. 5. Способ подключения амперметра в электрической цепи

В цепи, состоящей из источника тока и ряда проводников, соединённых так, что конец одного проводника соединяется с началом другого, сила тока во всех участках одинакова. Это следует из того, что заряд, проходящий через любое поперечное сечение проводников цепи за 1 с, одинаков. Когда в электрической цепи существует ток, то заряд нигде в проводниках цепи не накапливается, подобно тому как нигде в отдельных частях трубы не собирается вода, когда она течёт по трубе. Поэтому при измерении силы тока амперметр можно включать в любое место цепи, состоящей из ряда последовательно соединённых проводников, так как сила тока во всех точках цепи одинакова. Если включить один амперметр в электрическую цепь до лампы, другой после неё, то оба они покажут одинаковую силу тока.

Внимание! Нельзя присоединять амперметр к зажимам источника без какого-либо приёмника тока, соединённого последовательно с амперметром. Можно испортить амперметр!

Для каждого амперметра существует верхний предел измерения (предельная сила тока), то есть по шкале амперметра видно, на какую наибольшую силу тока он рассчитан. Включение амперметра в электрическую цепь с большей силой тока недопустимо, так как он может выйти из строя.

При включении прибора необходимо соблюдать полярность, т. е. клемму прибора, отмеченную знаком «+», нужно подключать только к проводу, идущему от клеммы со знаком «+» источника тока. При правильном включении прибора электрический ток через амперметр должен идти от клеммы « + » к клемме « — » .

При включении в цепь амперметр, как всякий измерительный прибор, не должен влиять на измеряемую величину. Поэтому он устроен так, что при включении его в цепь сила тока в ней почти не изменяется. Как мы уже знаем, любые измерительные электроприборы обладают определенным электрическим сопротивлением. При включении последовательно в электрическую цепь амперметра его электрическое сопротивление добавляется к полному электрическому сопротивлению электрической цепи. Это вызывает нежелательное уменьшение силы тока. Чтобы этого не случилось, сопротивление амперметра должно быть мало. Идеальным был бы амперметр без сопротивления (R = 0), но на практике этого достичь невозможно.

Как увеличить диапазон измерения амперметра?

Чтобы измерение тока было как можно более точным, нам необходимо использовать соответствующий диапазон измерений. Попытка считывания значений в несколько мА, когда шкала перекрывает измерения до 100 А закончится тем, что мы даже не заметим отклонения стрелки амперметра.

Разработчики амперметров используют различные технические решения для того, чтобы иметь возможность измерять силу тока в различных диапазонах. В некоторых случаях мы можем сами изменить диапазон измерения прибора. Если мы добавим к нему дополнительный резистор (так называемый шунт), как показано на рис. 6, мы сможем измерять более высокие токи, не подвергая хрупкую структуру амперметра разрушению.

Рис. 6. Расширение диапазона магнитоэлектрического амперметра путем добавления шунтирующего резистора

Предположим, что мы хотим увеличить диапазон измерения амперметра в n раз. Полный ток I, протекающий через устройство (рис. 6), тогда равен n*I_A . Тогда уравнения первого и второго правил Кирхгофа будут следующими:

• n ⋅ I_A = I_A + I_B
• I_B ⋅ R_B = I_A ⋅ R_A

Следовательно, сопротивление шунтирующего резистора можно будет рассчитать так:

R_B = R_A / (n-1)

По конструктивным соображениям шунтирующий резистор используется только для магнитоэлектрического амперметра.

Список использованной литературы

1. Войнаровский П. Д.,. Электрические измерительные аппараты // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
2. Л.И. Байда, Н.С. Добротворский, Е.М. Душин и др. «Электрические измерения», М, «Энергия», 1980г.
3. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.

Амперметр – что это такое и устройство прибора. Амперметр — измеряем ток: назначение, схемы подключения, типы

Назначение амперметра.

Амперметр — это электроизмерительный прибор, который предназначен для измерения силы электрического тока в каком-нибудь участке электрической цепи. Эта величина задается единицах, называемых амперами, отсюда и название прибора — «Амперметр». На практике значения электрического тока измеряются в различных диапазонах — от микроампер (мкА) до килоампер (кА).

Амперметр — это тот же гальванометр, только приспособленный для измерения силы тока, его шкала проградуирована в амперах.

На схемах амперметр изображают кружком с буквой А в центре.

Для измерения силы тока можно использовать и мультиметр. Перед измерением необходимо прочитать инструкцию к конкретной модели мультиметра, чтобы его правильно настроить и подключить в электрическую цепь.

Как работает амперметр?

Существует два типа амперметров: аналоговые, показывающие значение путем отклонения стрелки механического устройства, и все чаще использующиеся в настоящее время цифровые приборы, оснащенные сложными электронными схемами.

При изготовлении аналоговых амперметров необходимо использовать эффекты, зависящие от величины электрического тока. Чаще всего они связаны с созданием магнитного поля проводником, в котором течет электрический ток. Чем выше сила тока, тем больше эффект, производимый данным явлением.

Каждый аналоговый амперметр имеет подвижную и неподвижную части. К подвижной части прикреплена стрелка, которая перемещается по шкале и позволяет считывать показания прибора. Чтобы избежать ошибок при снятии показаний, которые вызваны эффектом параллакса, следует смотреть на стрелку под прямым углом к ​​шкале, чему способствует зеркало, расположенное рядом со шкалой (см. рисунок 1).

Рис. 1. Индикаторный микроамперметр с зеркалом, установленным для уменьшения эффекта параллакса при снятии показаний

Приборы для измерения силы тока

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Технические характеристики

Как и конструкция, характеристики и параметры могут сильно отличаться в зависимости от производителя и модели.

На примере модели амперметра M42100 рассмотрены средние характеристики.

• Диапазон измерений: от 5 мА до 15 А (при непосредственном способе включения).
• От 15 А до 6000 А (при способе включения с наружным шунтом на 75 мВ).
• Рабочая температура: -50 до +60 градусов
• Размеры: 80х80 мм (вырез в щите 77.5 мм).
• Класс точности: 1.5.

Чувствительность амперметра определяется величиной тока, необходимого катушке измерителя для создания отклонения указателя от полной шкалы. Чем меньше величина тока, необходимого для создания этого отклонения, тем выше чувствительность измерителя. Движение, которое требует только 100 микроампер для полного отклонения, имеет большую чувствительность, чем движение, которое требует 1 мА для того же отклонения.

Конструктивные особенности

Существует несколько видов приборов, которые конструктивно отличаются друг от друга. Служат они для измерения переменного и постоянного тока. По своему принципу действия амперметры бывают:

• электромагнитными;
• магнитоэлектрическими;
• тепловыми;
• электродинамическими;
• детекторными;
• индукционными;
• фото- и термоэлектрическими.

Из всех видов наиболее точными считаются электромагнитные и магнитоэлектрические приборы. Основу магнитоэлектрических устройств составляет постоянный магнит. При прохождении тока через обмотку рамки, между ним и магнитом создается крутящий момент.

С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале амперметра и показывает значение силы тока. В электродинамическом приборе основными деталями считаются подвижная и неподвижная катушки. Они могут быть соединены между собой как последовательно, так и параллельно.

Проходящие через них токи взаимодействуют между собой, и подвижная катушка, соединенная со стрелкой, отклоняется. Если с помощью амперметра измеряется большая сила тока, то его соединяют через трансформатор.

Конструкция

В самом начале использования амперметры были чисто механическими. Спустя время стали применяться цифровые измерительные приборы. Однако даже сейчас механические амперметры не менее популярны. Это происходит благодаря стойкости к помехам и более наглядному представлению измерений силы тока. Механизм конструкции не подвергся сильным изменениям по сравнению с первыми экземплярами.

Стрелочный тип прибора использует магнитоэлектрический принцип. Внутри находится неподвижно закрепленный постоянный магнит. Между выраженными полюсами магнита расположен сердечник таким образом, что между ним и полюсами образуется постоянное магнитное поле.

Принцип работы

Первый прибор в начале XIX века изобрел Швейгер, но он тогда назывался гальванометром. Рисунок простейшего амперметра выглядит так. На оси кронштейна расположен якорь из стали со стрелкой. Эта конструкция расположена параллельно постоянному магниту, который воздействует на якорь и придает ему магнитные свойства.
Вдоль магнита и стрелки проходят силовые линии, что соответствует нулевому положению на шкале. Как только начнет проходить электрический ток по шине, то произойдет образование магнитного потока. Его силовые линии будут расположены перпендикулярно линиям постоянного магнита.

Под таким воздействием якорь будет стараться повернуться на 90°, а магнитный поток воспрепятствует его возвращению в исходное положение. От величины и направления тока, который проходит по шине, зависит взаимодействие магнитных потоков. Соответственно этой величине стрелка отклонится от нуля по шкале.

Принцип действия

Способ измерения основывается на работе нескольких элементов:

1. На оси между постоянными магнитами располагается якорь со стрелкой.
2. Благодаря воздействию магнитов, стальной якорь находится вдоль силовых линий, в нулевой позиции.
3. При подаче тока появляется магнитный поток с силовыми линиями, перпендикулярными магнитам.
4. Вследствие этого воздействия якорь стремится повернуться под прямым углом, чему мешает основное магнитное поле.
5. Итоговое отклонение стрелки – результат взаимодействия двух потоков.

Принцип работы амперметра

Благодаря простому принципу работы амперметра, механические устройства долгое время отличались лишь материалом изготовления элементов.

Схемы подключения амперметра

Рисунок — Схема прямого включения амперметра

Рисунок — Схема косвенного включения амперметра через шунт и трансформатор тока

Сфера применения амперметров

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

— электролабораториях;

— автомобилестроении;

— точных науках;

— строительстве.

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

Советы по выбору

Немного следует сказать об особенностях, которые позволят выбрать максимально эффективное устройство для определенных нужд. Например, чтобы измерения были максимально точны, следует выбирать устройство с сопротивлением до полуома. Кроме того, будет отлично, если у прибора зажимы контактов будет иметь специальный антикоррозийный слой – так он прослужит дольше. Кроме того, корпус должен быть выполнен из максимально качественных материалов, не иметь повреждений и деформаций, по возможности быть герметичным, чтобы влага не попадала внутрь. Это продлит срок службы устройства и окажет существенное влияние на точность показаний.

Лучше всего приобретать цифровые устройства, которые не имеют таких недостатков, как стрелочные. Еще один совет состоит в том, что ни в коем случае нельзя подключать амперметр в сеть напрямую при отсутствии нагрузки. Иначе он просто сломается. Кроме того, во время проведения измерений нельзя прикасаться к токоведущим частям устройства, которые не имеют изоляции, из-за вероятности удара током. Если имеется механический амперметр, то он полностью должен соответствовать по характеристикам сети, для которой его будут использовать.

Подобные приборы ни в коем случае нельзя бросать или трясти. Это может негативно сказаться на точности данных.

Это интересно: Чем и почему черные саморезы хуже желтых и белых. Разновидности. Особенности применения

Виды амперметров

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

Приборы со стрелочной головкой

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

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

Принцип действия стрелочной головки

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

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

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

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

Приборы с цифровым индикатором

Цифровые устройства вытесняют аналоговые, благодаря ряду отличий:

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

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

Магнитоэлектрические амперметры

Устройства, реагирующие на магнитные явления (магнитоэлектрические) применяют для того, чтобы замерить токи очень маленьких значений в цепях с постоянным током. Внутри них нет ничего лишнего, кроме катушки, подсоединенной к ней стрелки и шкалы с делениями.

Термоэлектрические амперметры

Используют для измерения переменного тока с высокой частотой. Внутри прибора установлен нагревательный элемент (проводник с высоким сопротивлением) с термопарой. Из-за проходящего тока нагревается проводник, и термопара фиксирует величину. Из-за возникающего тепла отклоняется рамка со стрелкой на определенный угол.

Ферродинамические

Очень надежные приборы, которые обладают высокой прочностью и мало подвергаются воздействию магнитных полей, возникающих не в приборе. Такого рода амперметры устанавливают в автоматические контролирующие системы как самописцы.

Бывает так, что шкалы прибора недостаточно и необходимо увеличить значения, которые стоит замерить. Чтобы этого достичь используется шунтирование (проводник с высоким сопротивлением присоединяется параллельно прибору). Например, чтобы установить значение силы в сто ампер, а прибор рассчитан всего на десять, то присоединяют шунт, у которого значение сопротивления в девять раз ниже, чем у прибора.

На схемах принципиальных амперметры всегда обозначаются подобным образом:

Основанные на электродинамике

Можно применять не только для замеров силы постоянного тока, но и переменного. Из-за особенностей прибора, его можно применять в таких сетях, где частота достигает двухсот герц. Электродинамический амперметр используется в основном как контрольный измеритель для проверки приборов.

Они сильно реагируют на сторонние магнитные поля и на перегрузки. Из-за этого в качестве измерителей используются редко.

Электромагнитные устройства

В отличие от магнитоэлектрических их можно применять и для сетей с переменным током, чаще всего в цепях промышленного назначения с частотой в пятьдесят герц. Электромагнитным амперметром можно пользоваться для замеров в цепях с большой силой тока.

История создания

Впервые о создании прибора заговорили в 19 веке. Измерять силу тока было принято по отклонению магнитной стрелки на компасе. На протяжении десятилетий конструкция прибора была усовершенствована. К концу 19 века были утверждены официальные величины измерения, тогда же и получил свое окончательное название прибор «амперметр». В начале 20 века амперметры стали использоваться в промышленности. В современном мире их внедрили в сферы услуг, в частности в ателье по ремонту радиоаппаратуры. Тем не менее, название устройство получило в честь известного ученого и изобретателя Ампера.

Изобретатель Андре-Мари Ампер

Многоканальный амперметр был применим достаточно широко в первой половине 20 века. Его применяли в различных отраслях промышленности, особенно в электротехнической сфере.

Как подключить амперметр

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

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

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

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

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

Источники

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

Класс точности

Чтобы пользование амперметром было действительно эффективным, следует знать погрешность, с которой он осуществляет измерения. В основные характеристики такого прибора входит понятие «класс точности». Данная величина определяется несколькими погрешностями. А если говорить точнее – их границами. Этот параметр еще часто называют приведенной погрешностью. Согласно этому критерию амперметры, да и другие измерительные устройства, могут быть следующих классов:

• 0,05;
• 0,1;
• 0,2;
• 0,5;
• 1;
• 1,5;
• 2,5;
• 4.

Устройства, что относятся к первым 4 классам называют прецизионными или точными. Их показания будут иметь максимальную точность. А вот приборы, что относятся к другим четырем группам, называют техническими. Если же случилось так, что пометки на устройстве нет, то оно считается внеклассным. Это значит, что его погрешность в измерениях будет даже больше 4%.

В случае с амперметрами классы точности предназначены для понимания границ абсолютной погрешности прибора. И это не будет гарантией, что в показания не будут внесены коррективы из-за других факторов, среди которых можно назвать частоту переменного тока, действие магнитных полей или температурных перепадов. Отдельно следует сказать, что маркировка амперметров в вопросе классов точности осуществляется согласно ГОСТ.

Определение, представление, классификация и часто задаваемые вопросы

В физической лаборатории мы используем множество измерительных устройств для измерения различных характеристик. Некоторые устройства, используемые в лаборатории, включают вольтаметр, амперметр, штангенциркуль, винтовой калибр, телескопы и многое другое. Электричество измеряется с помощью таких устройств, как амперметр и вольтаметр. В этой статье давайте разберемся и узнаем об амперметре и его характеристиках.

Содержание: Что такое амперметр Изображение амперметра Характеристики амперметра Классификация амперметра Влияние температуры на амперметр Часто задаваемые вопросы – Часто задаваемые вопросы

Что такое амперметр?

Амперметры были лабораторными приборами, работа которых зависела от магнитного поля Земли. В 19 веке был изобретен амперметр с возможностью точных измерений, который можно было установить в любом положении.

Амперметр — это устройство, используемое для измерения переменного или постоянного тока. Мы знаем, что ампер является единицей силы тока. Поскольку это устройство измеряет значение в амперах, оно известно как амперметр.

Представление амперметра

Спецификация амперметра

Для измерения тока, как правило, амперметр подключается последовательно с цепью.

Это устройство в основном используется для измерения небольшого тока, а ток измеряется в миллиамперном или микроамперном диапазоне. Прибор, который используется для измерения силы тока в миллиамперах, известен как миллиамперметр, а прибор для измерения чрезвычайно малых электрических токов, калиброванных в микроамперах, называется микроамперметром. На схеме амперметр обозначается буквой «А».

Амперметр всегда имеет низкое сопротивление, а идеальный амперметр имеет нулевое внутреннее сопротивление. В общем, у него слабое внутреннее сопротивление. Амперметр имеет низкое сопротивление, потому что:

• Входной ток полностью проходит через устройство.
• Низкое падение напряжения на устройстве.

Устройство имеет встроенный предохранитель, защищающий устройство от сильного тока. Если через амперметр протекает значительный ток, предохранитель перегорает. Амперметр не может измерить силу тока, пока не будет заменен новый предохранитель.

Классификация амперметра

В зависимости от пропускаемого тока он подразделяется на:

• Амперметр переменного тока
• Амперметр постоянного тока

В зависимости от конструкции и конструкции амперметр классифицируется как:

• Амперметр с постоянной подвижной катушкой
• Амперметр с подвижным железом
• Электродинамометрический амперметр
• Амперметр выпрямительного типа

Амперметр с постоянной подвижной катушкой также известен как измеритель Дарсонваля или гальванометр. Заметив угловое отклонение катушки в однородном магнитном поле, можно измерить ток через катушку.

В подвижном железном амперметре катушка свободно перемещается между полюсами постоянного магнита. Этот амперметр может измерять как переменный, так и постоянный ток.

Электродинамометрический амперметр также работает как от переменного, так и от постоянного тока и отличается высокой точностью.

Амперметр выпрямительного типа используется для измерения напряжения переменного тока.

Подключение амперметра

Амперметр подключен последовательно к цепи для измерения всего потока электронов (тока). Измеряемый ток и внутреннее сопротивление амперметра являются источниками потерь мощности в приборе. Цепь амперметра имеет низкое сопротивление, поэтому в цепи возникает небольшое падение напряжения.

Влияние температуры на амперметр

Амперметр представляет собой термочувствительный прибор, на который влияют как внутренние, так и внешние условия окружающей среды. Температура способствует считыванию показаний прибора. Сопротивление, имеющее нулевой температурный коэффициент, известно как сопротивление заболачиванию. Если последовательно с амперметром включить омывающее сопротивление, это уменьшит влияние температуры на амперметр.

Подробнее:

Калибр

Разница между амперметром и гальванометром

Следите за новостями BYJU, чтобы не пропустить другие интересные статьи. Кроме того, зарегистрируйтесь в «BYJU’S — The Learning App», чтобы получить множество интерактивных и увлекательных видеороликов, связанных с физикой.

Часто задаваемые вопросы – Часто задаваемые вопросы

Q1

1. Что такое амперметр?

Амперметр — это устройство, используемое в основном для измерения небольшого тока.

Q2

2. Как классифицируются амперметры на основе пропускаемого тока?

• Амперметр переменного тока
• Амперметр постоянного тока

Q3

3.

Является ли амперметр термочувствительным прибором?

Q4

4. Как называется устройство, которое используется для измерения силы тока в миллиамперах?

Миллиамперметры.

Q5

5. Каково внутреннее сопротивление идеального амперметра?

Идеальный амперметр имеет нулевое внутреннее сопротивление.

Что такое амперметр и зачем мы его используем

 

Если вы посещали практические занятия по физике в большинстве школьных советов, то эксперименты, основанные на электричестве, были бы частью уроков, и вы наверняка видели амперметр в действии. Он также входит в большинство учебников по электричеству для школьных классов с 10 по 12. Сегодня мы расскажем вам, что такое амперметр, как он работает, сколько стоит и сколько их видов. В одном вы можете быть уверены ‒ амперметры являются неотъемлемой частью любой электроники или Комплект оборудования для лаборатории физики .

Определение амперметра

Амперметр — это прибор для измерения тока, протекающего в цепи под напряжением. Слово «амперметр» на самом деле является сокращением от слова «амперметр»… почему? Это связано с тем, что ток, протекающий по цепи, измеряется в амперах (А), и этот счетчик считает именно это — отсюда и название. Существуют также миллиамперметры и микроамперметры для измерения все меньших и меньших токов в более мелких электрических цепях. Или даже в живой материи.

Ранняя история

Если быть точным, амперметры — это эволюция гальванометров, которые использовались для обнаружения наличия электричества в цепи. Ганс Кристиан Эрстед первым заметил, что стрелка компаса движется, если рядом с ней находится провод, пропускающий электричество, еще в 1820 году. После этого эта идея была использована в тангенциальных гальванометрах для измерения токов.

Но у всех у них была проблема — они должны были быть установлены вдоль магнитной оси Земли, и они зависели от магнитной силы Земли, поэтому не были так уж надежны. Эта проблема была решена путем использования постоянных магнитов для создания «силового поля», в котором может двигаться игольчатый механизм. Так родились настоящие амперметры. Гальванометр Д’Арсонваля является хорошим примером раннего истинного амперметра.

Принцип работы амперметра

Проще говоря, амперметр — это не что иное, как гальванометр с шунтирующим сопротивлением. Гальванометр может регистрировать только малые токи, и вы не можете пропустить через него полный ток цепи — он этого не выдержит.

Вместо этого мы добавляем маломощный резистор параллельно гальванометру. Максимальное количество тока проходит через резистор (который мы называем шунтирующим сопротивлением), а пропорциональный малый ток проходит через гальванометр. Показания на счетчике остаются пропорциональными, и при правильном значении сопротивления шунта мы можем интерпретировать показание как правильное значение тока, проходящего через цепь. Мы обсудим детали того, как преобразовать гальванометр в амперметр, в следующей статье.

Амперметр подобен пальцу на импульсе провода под напряжением.

Как разместить амперметр в цепи

Поскольку амперметр предназначен для измерения тока в цепи, он должен быть подключен таким образом, чтобы он не мешал нормальному току, протекающему через систему . Амперметр имеет очень низкое (в идеале нулевое) внутреннее сопротивление. Таким образом, если вы подключите его параллельно к двум точкам, весь ток будет проходить через сам счетчик, а фактическая цепь не будет иметь никакой мощности (по крайней мере, точка, между которой вы измеряете).

Вот почему амперметр должен быть включен последовательно в цепь для измерения тока, протекающего через нее. При последовательном соединении идеальный амперметр действует как еще один кусок провода, поэтому на ток не влияет.

Обратите внимание, что до сих пор мы говорили только об амперметрах постоянного тока; все, что вы узнали выше, применимо к постоянному току, протекающему по цепи. Для измерения переменного тока см. ниже.

Типы амперметров

Амперметры могут быть разными в зависимости от их внутреннего механизма. Наиболее распространены следующие типы амперметров:

Амперметр с подвижной катушкой

Как мы упоминали выше, базовый амперметр был всего лишь компасом, отклоняющимся из-за электромагнитной силы, создаваемой находящимся поблизости проводом под напряжением. Но оказалось, что гораздо лучше использовать статический сильный магнит для отклонения самой слабо удерживаемой проволоки. Это основная идея амперметра с подвижной катушкой.

Амперметр с подвижной катушкой состоит из трех основных компонентов: постоянного магнита, спиральной пружины и катушки из тонкой проволоки, закрепленной на пружине. Игла тоже закреплена на пружине. Когда ток течет через катушку, она создает магнитное поле, а поле от постоянного магнита толкает ее. Поскольку магнит неподвижен, а эта катушка закреплена на спиральной пружине, она поддается и вращается в соответствии с силой своего магнитного поля. Итак, стрелка движется, и мы видим показания.

Эдвард Уэстон первым усовершенствовал этот тип амперметра с подвижной катушкой. Эти измерители имеют линейную шкалу и могут измерять силу тока от нескольких микроампер до 10 миллиампер. Эти амперметры имеют точное направление тока; то есть у них есть положительный и отрицательный полюс. Кроме того, они не могут измерять переменный ток.

Амперметр с подвижным магнитом

Работая примерно по тому же принципу, что и выше, амперметр с подвижным магнитом поддерживает движение магнита, в то время как катушка остается неподвижной. Катушка удобно прилегает к корпусу счетчика, а крошечный, но хороший магнит сидит поверх спиральной пружины со стрелкой.

Амперметры с подвижными магнитами могут иметь большие и толстые катушки, поэтому они могут обнаруживать гораздо большие токи, например 20-50 ампер. Они также больше, чем предыдущий вид амперметров. На самом деле, некоторые из них имеют настолько мощные магниты, что вместо спиральных пружин им приходится использовать какой-то другой механизм для фиксации магнита.

Электродинамический амперметр или амперметр переменного тока

Что если вместо одного магнита и одной катушки использовать обе катушки? В результате получается то, что мы называем электродинамическим амперметром. Вместо магнита у него есть катушка, действующая как электромагнит, а другая катушка, как обычно, находится на пружинной платформе с иглой. Вместо постоянного магнитного поля стрелка движется под действием временного магнита, создаваемого большей катушкой.

Поскольку полярность катушек компенсирует друг друга при отклонении, это первый тип амперметра, способный работать как с постоянным, так и с переменным током. Таким образом, электродинамические амперметры являются первыми амперметрами переменного тока без положительного или отрицательного полюса.

Амперметры с подвижным железом

Амперметр с подвижным железом работает как с постоянным, так и с переменным током. В нем есть две изогнутые пластины или «лопасти» из мягкого железа (или стали с высокой проницаемостью), расположенные концентрически внутри неподвижной катушки проволоки. Внешняя железная лопасть закреплена и находится ближе к катушке.

Когда ток проходит через катушку, пара внешнего железа и катушки становится электромагнитом. Это также возбуждает внутреннюю лопасть, и она хочет правильно выровняться с магнитным потоком. И поэтому игла, прикрепленная к нему, показывает показания. При выключении небольшая спиральная пружина или простая сила тяжести возвращают иглу в исходное положение.

Так как электромагнит создается независимо от того, является ли ток постоянным или переменным, и внутреннее железо будет реагировать одинаково в обоих случаях, амперметр с подвижным железом может работать как с переменным, так и с постоянным током. Это также может указывать среднеквадратичное значение проходящего переменного тока.

Проблема с этими амперметрами. Поскольку величина отклонения пропорциональна квадрату проходящего тока, шкала амперметра с подвижным железом должна быть логарифмической. Это означает, что на нижних концах весы будут очень переполнены, и будет труднее обнаружить небольшое количество токов.

Цифровой амперметр

Как и многие цифровые измерительные устройства, цифровой амперметр работает по той же самой идее – принимает значение из аналоговой системы и передает его на АЦП (аналогово-цифровой преобразователь). Цифровой амперметр не является исключением. В современных приборах на самом деле вместо измерения тока измеряется напряжение на шунте, которое калибруется для отображения в амперной шкале.

Интегральный амперметр

Они более известны как счетчики электроэнергии. Вместо того, чтобы просто показывать текущее значение тока в показаниях, интегрирующий амперметр складывает их и показывает возрастающее значение. Естественно, часто он имеет несколько циферблатов, чтобы показывать различные номиналы стоимости единицы энергии. По сути, ток медленно вращает колесо свободного хода, которое вращает часовой механизм, отображающий значение на циферблатах. Сегодня он также стал цифровым.

И последнее, но не менее важное

Амперметры играют ключевую роль в области электротехники. Без них мы не знали бы величины тока, протекающего по цепи, и поэтому большинство из когда-либо изобретенных электрических устройств и систем были бы невозможны. В своей школьной физической лаборатории вы будете использовать амперметр для измерения тока, протекающего через одну из ваших первых цепей — уважайте это, любите это.