Что измеряет и показывает вольтметр. Что измеряет вольтметр?

Содержание

1. Что показывает вольтметр, или математика розетки
2. Вступление
3. Как измерять переменное напряжение?
4. Подробнее о приборе
5. Что такое напряжение
6. Разновидности вольтметров
7. Самодельные устройства
8. Несколько советов начинающим

В последние годы на рынке появилось множество различных типов вольтметров. Учитывая относительно большое количество типов и классификационных категорий этих устройств, целесообразно рассмотреть, какими они могут быть с точки зрения принципа действия, назначения, конструкции и эксплуатации.

Что показывает вольтметр, или математика розетки

Сегодня я на мгновение отступлю от своей обычной темы визуального программирования элементов управления и обращусь к теме измерения напряжения непосредственно в розетке!

Эта статья выросла из обсуждения за чаем, когда между «знающими» и «умеющими» программистами разгорелся спор о том, чего многие из них не понимают, а именно: как измеряется напряжение в розетке, что показывает вольтметр переменного тока, в чем разница между пиковым и среднеквадратичным напряжением.

Эта статья должна быть интересна тем, кто начинает создавать свои собственные устройства. Но это также может помочь человеку с опытом освежить свою память.

В статье объясняется, что такое переменное напряжение, как оно измеряется и что нужно учитывать при проектировании электронных схем. Для всего есть краткое и упрощенное математическое обоснование, чтобы было понятно не только «как», но и «почему».

Те, кого не интересуют интегралы, ГОСТ и фазы, могут сразу перейти к концу.

Вступление

Говоря о напряжении в розетке, слишком часто используется клише «розетка 220 вольт», чтобы затушевать реальную ситуацию.

Первоначально, согласно ГОСТ 29322-2014, напряжение сети должно быть 230 В±10% при частоте 50±0,2 Гц (фазное напряжение 400 В, фазно-нейтральное напряжение 230 В), но в том же ГОСТе есть примечание: «Однако системы 220/380 В и 240/415 В по-прежнему используются».

Это не привычная нам «розетка 220 В». А когда речь идет о «фазном», «линейном», «активном» и «пиковом» напряжениях, то это чистый хаос. Сколько вольт в розетке?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны сначала рассмотреть, как измеряется переменное напряжение.

Как измерять переменное напряжение?

Прежде чем мы углубимся в дебри цепей переменного тока и напряжения, нам следует вспомнить школьную физику цепей постоянного тока.

Цепи постоянного тока — простая вещь. Если мы подключим активную нагрузку (например, обычную лампочку, как на рисунке) к цепи постоянного тока, то все, что происходит в нашей цепи, характеризуется только двумя вещами: напряжением на нагрузке U и током, протекающим через нагрузку I. Напряжение — это мощность, потребляемая нагрузкой. Мощность, потребляемая нагрузкой, наглядно рассчитывается по знакомой со школы формуле:.

Или, учитывая закон Ома, мощность P, потребляемая нагрузкой лампы, может быть рассчитана по формуле.

С переменным током сложнее: он может иметь различные мгновенные значения в любой момент времени. Следовательно, нагрузка, подключенная к источнику переменного тока (например, лампа накаливания, подключенная к розетке), имеет разную выходную мощность в разное время. Это очень проблематично для описания схемы.

Но нам повезло: форма напряжения на розетке — синусоидальная. А синусоида, как мы знаем, полностью описывается тремя параметрами: Амплитуда, период и фаза. В однофазных сетях (а обычная розетка с двумя отверстиями — это только однофазная сеть) можно забыть о фазе. На рисунке подробно показаны два периода сети однофазного напряжения. Это в розетке.

Давайте посмотрим, что означают все эти буквы на картинке.

Период T — это время между двумя соседними минимумами или соседними максимумами синусоидальной волны. Для сети высокочастотного освещения этот период составляет 20 миллисекунд, что соответствует частоте 50 Гц. Частота колебаний сетевого напряжения поддерживается с высокой точностью в долях процента.

Очевидно, что напряжения в любых двух точках синусоиды, разделенных целым числом периодов, всегда равны.

Амплитуда Um — это максимальное напряжение, пик синусоиды. Фактическое напряжение Ud объясняется ниже.

Напряжение в розетке (или в однофазной сети) описывается следующей формулой

где t — фактическое время, Um — амплитуда (или пик) напряжения, а T — период сетевого напряжения.

Если с однофазным переменным напряжением все более или менее понятно, давайте попробуем рассчитать мощность, которую отдает наша любимая лампочка, когда она включена непосредственно в розетку.

Поскольку лампа накаливания является активной нагрузкой (т.е. ее сопротивление не зависит от частоты напряжения и тока), мгновенная мощность, вырабатываемая лампой накаливания, вставленной в цоколь, рассчитывается по следующей формуле

где t — мгновенное время, а R — сопротивление нити накала, когда нить горячая. Если мы знаем амплитуду переменного напряжения Um, мы можем написать:

Понятно, что мгновенная мощность является неудобным параметром и на практике не нужна. Поэтому на практике обычно используется средняя мощность за определенный период времени. Средняя мощность — это та, которая указывается на лампах, обогревателях и других бытовых приборах.

Средняя мощность обычно рассчитывается по следующей формуле:

Подробнее о приборе

Вольтметр используется для измерения напряжения в цепи. Вольтметр используется для измерения напряжения бытового прибора. Его название происходит от традиционного слова «метр», обозначающего измерительный прибор, и от единицы измерения напряжения — «вольт». Просто включите его в розетку, и он покажет напряжение.

Конечно, колебания есть, но они незначительны. Для правильного считывания показаний он должен иметь бесконечное внутреннее сопротивление, иначе его влияние на цепь, к которой он подключен, неизбежно. Конечно, такого сопротивления быть не может: Идеальных вольтметров не существует, но при их изготовлении прилагаются все усилия для увеличения внутреннего сопротивления.

Что такое напряжение

Чтобы понять, как именно работает вольтметр и что он показывает, необходимо знать, что является объектом его измерения. Важно понимать, что такое напряжение и от чего зависит его величина.

Как вы знаете из уроков физики в школе, величина рассчитывается по формуле U=IR, где:

• U — это собственно и есть напряжение;
• I — сила тока;
• R — сопротивление на участке цепи.

Чтобы найти напряжение сети, нужно умножить напряжение на сопротивление. Прежде чем это сделать, необходимо знать, что представляют собой два последних значения. Например, если напряжение составляет 5 ампер, а сопротивление — 2 Ом, то напряжение равно 10 вольтам.

Хотя приведенная выше формула максимально проста, она не говорит о том, что такое напряжение и зачем его вообще измерять. В конце концов, это просто цифры, не более того. Сам ток, к сожалению, не виден, как и заряженные мелкие частицы.

Для лучшего понимания мы можем сравнить ток в проводнике с объектами, которые мы часто наблюдаем в повседневной жизни. Здесь особенно полезно сравнение с движением воды в реках и водопадах, т.е. потоком воды с высокого уровня на низкий. Здесь тенденция соответствует высоте: разнице в высоте над уровнем моря. Другими словами, напряжение в сети соответствует давлению воды в реке. Если нет напряжения в сети, то нет и тока. Даже в водоеме, где уровень воды везде одинаков, например, в озере или пруду, нет течения.

На шкале прибора обычно обозначается буквой «V». Это позволяет лучше отличить его от других электроизмерительных приборов, таких как амперметр, который показывает силу тока. Дело в том, что эти инструменты очень похожи.

Диапазон вольтметра может быть различным. Приборы, предназначенные для подключения к слабой электросети, показывают максимум 5 вольт. Также доступны устройства с более широким диапазоном, например, 10 или 25 вольт. Более мощные устройства могут показывать напряжение до тысячи вольт. Конечно, все зависит от цели использования вольтметра.

Разновидности вольтметров

Существуют различные типы вольтметров. Прежде всего, вольтметры делятся на два основных типа:

1. Стационарные. Как правило, встроены в саму сеть и отсоединение их не представляется возможным.
2. Мобильные. Их можно переносить с места на место и использовать в разных электросетях.

Различные типы вольтметров также различаются по принципу действия. Среди них много электромеханических и некоторые электронные устройства. Последние, в свою очередь, могут быть цифровыми и аналоговыми. Значение напряжения может быть указано движущейся стрелкой или изменением электронных цифр на дисплее.

Вольтметры также классифицируются в зависимости от их назначения. Среди них есть приборы для измерения постоянного или переменного тока.

Кроме того, устройства могут быть импульсно-чувствительными, фазо-чувствительными и универсальными.

Самодельные устройства

Как собрать вольтметр своими руками, что для этого нужно, как устроен, как подключить вольтметр, как пользоваться вольтметром — вот неполный перечень вопросов, которые возникают у радиолюбителей и обычных пользователей. Работа вольтметра или принцип работы вольтметра уже обсуждался при рассмотрении различных типов и видов вольтметров.

Вольтметр можно изготовить без особых усилий. Основным компонентом вольтметра является циферблатный манометр. Напряжение на циферблате обозначается римской буквой «V». Конечно, желательно иметь вольтметр с необходимым диапазоном измерения. На левой стороне шкалы должна быть буква «О», а на правой — цифра, указывающая предел напряжения, измеряемого данным прибором.

Читайте также: Виды сверл по металлу: классификация и описание.

Это значение является результатом величины дополнительного сопротивления в корпусе готового прибора и тока полного отклонения стрелки микроамперметра.

В задачах часто необходимо измерять напряжения в широком диапазоне. Для обеспечения приемлемой точности необходимо использовать общую шкалу с набором дополнительных резисторов. Их количество зависит от напряжений, которые необходимо измерять во время работы.

Использование дополнительных резисторов позволяет измерять напряжение, превышающее последнее число на шкале. Для измерения напряжений меньшего значения с достаточной точностью необходимо найти прибор с меньшим числом максимального значения шкалы или модифицировать существующий прибор, изменив значение дополнительного резистора в корпусе прибора.

Входное сопротивление аналогового вольтметра обозначается относительным значением (сопротивлением). Единицей измерения является кΩ/В. Это означает, что значение входного сопротивления различно для разных значений измеряемого напряжения. Это позволяет сделать вывод, что наиболее точное измерение производится на правой стороне шкалы. Здесь важнее внутреннее сопротивление вольтметра, подключение которого оказывает меньшее негативное влияние на работу схемы. Выберите устройство с более высоким значением удельного сопротивления.

Если необходимо измерить переменное напряжение, эту проблему также можно решить с помощью небольшого усложнения схемы бытового прибора. Входное напряжение должно быть выпрямлено, что делает его однополярным.

Чтобы микроамперметр работал правильно, ток должен протекать только в одном направлении через обмотку каркаса прибора (клеммы прибора обозначены «+» и «-«). Только тогда стрела блока будет отклонена. Выпрямление может осуществляться в одинарном или двойном полуцикле. Это зависит от выбранной схемы выпрямителя. Чтобы определить фактическое напряжение, разделите показания счетчика примерно на 3 (однополупериодное выпрямление) или на 1,5 (двуполупериодное выпрямление).

Несколько советов начинающим

Эти советы помогут новичкам, которым впервые приходится использовать вольтметр в своей работе. Их не так много:

• Подключение вольтметра.
• Соблюдение полярности.

Полярность щупов, подключенных к вольтметру, должна соответствовать полярности напряжения, указанного на схеме.

Вольтметр всегда должен быть подключен параллельно измеряемой цепи. Это отличается от амперметра, который подключается к разрыву. В схеме однофазного выпрямителя переменного тока полярностью зондов можно пренебречь. Щупы следует держать так, чтобы ваши руки касались только изолированной части.

Первоначально опубликовано 2018-03-28 15:34:30.

№ 1279 ГДЗ Сборник задач по физике 7-9 класс Лукашик.

Что показывает вольтметр? – Рамблер/класс № 1279 ГДЗ Сборник задач по физике 7-9 класс Лукашик. Что показывает вольтметр? – Рамблер/класс

Интересные вопросы

Школа

Подскажите, как бороться с грубым отношением одноклассников к моему ребенку?

Новости

Поделитесь, сколько вы потратили на подготовку ребенка к учебному году?

Школа

Объясните, это правда, что родители теперь будут информироваться о снижении успеваемости в школе?

Школа

Когда в 2018 году намечено проведение основного периода ЕГЭ?

Новости

Будет ли как-то улучшаться система проверки и организации итоговых сочинений?

Вузы

Подскажите, почему закрыли прием в Московский институт телевидения и радиовещания «Останкино»?

Помогите определить!
Для определения сопротивления электрической лампы ученица составила цепь (рис. 313). При замкнутой цепи амперметр показывает 0,5 А. Что показывает вольтметр? Чему равно сопротивление лампы?
 
 

ответы

Привет. Помогу

ваш ответ

Можно ввести 4000 cимволов

отправить

дежурный

Нажимая кнопку «отправить», вы принимаете условия  пользовательского соглашения

похожие темы

Экскурсии

Мякишев Г.Я.

Психология

Химия

похожие вопросы 5

№ 179 Сборник задач по физике 7-9 класс Лукашик. Почему патрон продолжает вращаться?

У кого есть ответ?
Почему после выключения двигателя сверлильного станка патрон продолжает вращаться?
 

ГДЗФизика7 класс8 класс9 классЛукашик В.И.

Приготовление раствора сахара и расчёт его массовой доли в растворе. Химия. 8 класс. Габриелян. ГДЗ. Хим. практикум № 1. Практ. работа № 5.

Попробуйте провести следующий опыт. Приготовление раствора
сахара и расчёт его массовой доли в растворе.
Отмерьте мерным (Подробнее…)

ГДЗШкола8 классХимияГабриелян О.С.

ГДЗ Тема 21 Физика 7-9 класс А.В.Перышкин Задание №475 В обоих случаях поплавок плавает. В какую жидкость он погружается глубже?

Привет. Выручайте с ответом по физике…

Поплавок со свинцовым грузилом внизу опускают
сначала в воду, потом в масло. В обоих (Подробнее…)

ГДЗФизикаПерышкин А.В.Школа7 класс

ГДЗ Тема 21 Физика 7-9 класс А.В.Перышкин Задание №476 Изобразите силы, действующие на тело.

Привет всем! Нужен ваш совет, как отвечать…
Изобразите силы, действующие на тело, когда оно плавает на поверхности жидкости. (Подробнее…)

ГДЗФизикаПерышкин А.В.Школа7 класс

Ребята нужны ответы на пересдачу по математике 9 класс 11 регион. Срочно!

ГИА9 класс

Напряжение

. Почему показания вольтметра при нагрузке ниже, чем при питании?

спросил 9 лет, 2 месяца назад

Изменено 1 год, 10 месяцев назад

Просмотрено 26 тысяч раз

\$\начало группы\$

Из статьи Википедии о последовательных и параллельных схемах:

В качестве примера рассмотрим очень простую схему, состоящую из четырех лампочек и одной батарейки на 6 В. Если провод соединяет батарею с одной лампочкой, со следующей лампочкой, со следующей лампочкой, со следующей лампочкой, а затем обратно с батареей в один непрерывный цикл, лампочки называются последовательными. Если каждая лампочка подключена к батарее отдельной петлей, говорят, что лампочки подключены параллельно.

Если четыре лампочки соединены последовательно, через них протекает одинаковый ток, а падение напряжения составляет 1,5 В на каждой лампочке, чего может быть недостаточно для их свечения. Если лампочки соединены параллельно, токи через лампочки объединяются, образуя ток в батарее, в то время как Падение напряжения составляет 6,0 В на каждой лампочке , и все они светятся.

Итак, с классическим примером резистора, почему, когда вольтметр помещается на резистор, он показывает более низкое напряжение? Разве он не должен показывать то же напряжение, что и питание?

• напряжение
• постоянный ток
• мультиметр
• параллельный

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

В вашем «классическом примере с резисторами» упущена одна вещь — внутреннее сопротивление батареи.

Если вы просто измерите напряжение батареи с помощью вольтметра, вы получите более высокое значение из-за того, что падение напряжения на внутреннем сопротивлении батареи отсутствует (или очень мало).

Напряжение, измеренное на нагрузочном резисторе (или лампочке) ИЛИ на клеммах батареи будет меньше на величину, равную I * R(int).

Соединительный провод имеет очень малое сопротивление и поэтому не способствует значительному падению напряжения между клеммами батареи и резистором, поэтому напряжения в этих двух местах на практике одинаковы.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

В этих схемах результатом вольтметра является напряжение батареи. Оба 9 В.

^{имитация этой схемы – схема создана с помощью CircuitLab}

В этой схеме меньше. 3 В.

^{смоделируйте эту схему}

Не путайте две ситуации

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

измерение напряжения питания на источнике питания мы нашли 9В

, но если мы измерим напряжение на нагрузке, мы обнаружим, скажем, 8,03 В, то есть более низкое напряжение, чем напряжение источника.

если представить, что верхний провод имеет сопротивление 6 Ом, а нижний провод имеет сопротивление 6 Ом, то общее сопротивление равно 12 Ом. ) = i(t) X R = 0,0803 x 100 = 8,03 В

падение напряжения в проводе =9-8,3=0,97 В

это из-за сопротивления проводов. Все провода имеют некоторое сопротивление. для уменьшения падения напряжения нужны более толстые провода

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Причина, по которой всегда имеет место падение напряжения в электрической цепи без учета внутреннего сопротивления батареи или источника напряжения, заключается в сопротивлении проводов, используемых для соединения цепи. Помните, что сопротивление любого провода, не являющегося сверхпроводником, определяется как R = PL/A

. \$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Вольт/мультиметр принимает 2 значения и выдает значение между ними. Да, такое поведение запрограммировано или жестко задано. Вы также можете отобразить оба значения на дисплее, который он получает, и рассчитать падение самостоятельно. что удивительно, что он не дает вам два эталонных значения для дополнительной информации, вы могли бы узнать гораздо больше о неизвестной системе таким образом.

\$\конечная группа\$

3

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

О чем говорят показания вольтметра – The Mercury News

Последние новости

Q Я надеюсь, вы сможете немного разгадать тайну вольтметра моего внедорожника. В моих предыдущих машинах вместо датчиков всегда были красные огни. Датчики давления и температуры масла довольно просты для понимания, но вольтметр меня как бы ставит в тупик. Он имеет «хороший» диапазон примерно от 10 до 16 вольт с красными линиями выше и ниже этих точек. Я думал, что батарея всегда должна быть 12 вольт. Кажется, большую часть времени он остается около 15 вольт. Это нормально?

Pedro Torres
San Jose
A Ваш вольтметр контролирует напряжение в системе. При работающем двигателе напряжение системы отличается от напряжения аккумуляторной батареи примерно на два вольта. Автомобильные аккумуляторы содержат шесть элементов, способных выдавать 2,1 вольта каждый при полной зарядке, в результате чего на клеммах аккумулятора доступно 12,6 вольта. Аккумулятор необходим для запуска двигателя, управления аксессуарами во время стоянки и для резервного копирования в случае неисправности системы зарядки.

Из-за огромной нагрузки, которую стартер оказывает на аккумулятор во время запуска двигателя, напряжение на мгновение упадет примерно до 11 вольт, что не вызывает беспокойства. Напряжение аккумуляторной батареи также может временно упасть до 12,3 В или около того в периоды использования дополнительного оборудования с выключенным двигателем.

Система зарядки вашего внедорожника (генератор переменного тока и связанные с ним компоненты) должна выполнять две функции: заряжать аккумулятор и обеспечивать электроэнергией все потребности автомобиля во время движения. Для подачи энергии в аккумулятор создается более высокое напряжение около 14 вольт. Многие системы автомобиля спроектированы так, чтобы лучше всего работать при этом несколько повышенном напряжении.

Во время движения можно увидеть некоторые изменения в указанном напряжении. Оно может упасть примерно до 13 вольт при работе на холостом ходу с включенными фарами и антиобледенителем или в случае восстановления емкости сильно разряженной батареи.

Указанное напряжение может возрасти почти до 15 вольт при более высоких оборотах двигателя с минимальным количеством включенных осветительных приборов или аксессуаров.

Предполагая, что датчик действительно точен, ниже 12,6 вольт во время вождения указывает на то, что система зарядки не работает или не справляется с интенсивным использованием аксессуаров. В этом случае я бы отключил аксессуары, слегка увеличил обороты двигателя, что увеличило выходную мощность генератора, и наблюдал за напряжением. Если он по-прежнему ниже 12,6, разумно отправиться прямо домой или обратиться для проверки/ремонта, поскольку аккумулятор может обеспечить только несколько часов использования автомобиля без подзарядки.

Напряжение выше 15 вольт указывает на неисправность регулятора напряжения системы зарядки или связанных с ним цепей.