Энергетическое образование

2. Напряжение

Вольтметр — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

Идеальный вольтметр должен обладать бесконечным внутренним сопротивлением. В реальном вольтметре, чем выше внутреннее сопротивление, тем меньше влияния прибор будет оказывать на измеряемый объект и, следовательно, тем выше будет точность и разнообразнее области применения.

Аналоговые электромеханические вольтметры

• Магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические и электростатические вольтметры представляют собой измерительные механизмысоответствующих типов с показывающими устройствами. Для увеличения предела измерений используются добавочные сопротивления. Технические характеристики аналогового вольтметра во многом определяются чувствительностью магнитоэлектрического измерительного прибора. Чем меньше его ток полного отклонения, тем более высокоомные добавочные резисторы можно применить. А значит, входное сопротивление вольтметра будет более высоким. Тем не менее, даже при использовании микроамперметра с током полного отклонения 50 мкА (типичные значения 50..200 мкА), входное сопротивление вольтметра составляет всего 20 кОм/В (20 кОм на пределе измерения 1 В, 200 кОм на пределе 10 В). Это приводит к большим погрешностям измерения в высокоомных цепях (результаты получаются заниженными), например при измерении напряжений на выводах транзисторов и микросхем, и маломощных источников высокого напряжения.
• Выпрямительный вольтметр представляет собой сочетание измерительного прибора, чувствительного к постоянному току (обычно магнитоэлектрического), и выпрямительного устройства.
• Термоэлектрический вольтметр — прибор, использующий ЭДС одной или более термопар, нагреваемых током входного сигнала.

Аналоговые электронные вольтметры содержат, помимо магнитоэлектрического измерительного прибора и добавочных сопротивлений, измерительный усилитель (постоянного или переменного тока), который позволяет иметь более низкие пределы измерения (до десятков — единиц милливольт и ниже), существенно повысить входное сопротивление прибора, получить линейную шкалу на малых пределах измерения переменного напряжения.

Электронные вольтметры

Принцип работы вольтметров дискретного действия состоит в преобразова­нии измеряемого постоянного или медленно меняющегося напряжения в электрический код с помощью аналого-цифрового преобразователя, который отображается на табло в цифровой форме.

Диодно-компенсационные вольтметры переменного тока

Принцип действия диодно-компенсационных вольтметров состоит в сравнении с помощью вакуумного диода пикового значения измеряемого напряжения с эталонным напряжением постоянного тока с внутреннего регулируемого источника вольтметра. Преимущество такого метода состоит в очень широком рабочем диапазоне частот (от единиц герц до сотен мегагерц), с весьма хорошей точностью измерения, недостатком является высокая критичность к отклонению формы сигнала от синусоиды.

В настоящее время разработаны новые типы вольтметров, такие как В7-83 (пробник 20 мм) и ВК3-78 (пробник 12 мм), с характеристиками аналогичными диодно-компенсационным. Последние в скором времени могут быть допущены к примирению в качестве рабочих эталонов. Из иностранных аналогов можно выделить вольтметры серии URV фирмы Rohde&Schwarz с пробниками диаметром 9 мм.

Импульсные вольтметры

Импульсные вольтметры предназначены для измерения амплитуд периодических импульсных сигналов с большой скважностью и амплитуд одиночных импульсов.

Фазочувствительные вольтметры

Фазочувствительные вольтметры (векторметры) служат для измерения квадратурных составляющих комплексных напряжений первой гармоники. Их снабжают двумя индикаторами для отсчета действительной и мнимой составляющих комплексного напряжения. Таким образом, фазочувствительный вольтметр дает возможность определить комплексное напряжение, а также его составляющие, принимая за нуль начальную фазу некоторого опорного напряжения. Фазочувствительные вольтметры очень удобны для исследования амплитудно-фазовых характеристик четырехполюсников, например усилителей.

Селективные вольтметры

Селективный вольтметр способен выделять отдельные гармонические составляющие сигнала сложной формы и определять среднеквадратичное значение их напряжения. По устройству и принципу действия этот вольтметр аналогичен супергетеродинному радиоприёмнику без системы АРУ, в качестве низкочастотных цепей которого используется электронный вольтметр постоянного тока. В комплекте с измерительными антеннами селективный вольтметр можно применять как измерительный приёмник.

Физика

Физика

---

Тест

Тест 10-1. Электрический ток. Электрическая цепь.

1 блок заданий

А.	Источник тока служит для …
Б.	Амперметр служит для …
В.	Вольтметр служит для …
Г.	Электросчетчик служит для …
1.	обнаружения в проводнике движения электронов.
2.	измерения силы электрического тока.
3.	поддержания в проводнике долговременного тока.
4.	измерения электрического напряжения.
5.	измерения работы электрического тока.

2 блок заданий

А.	Мощность тока — физическая величина, характеризующая …
Б.	Сила тока — физическая величина, характеризующая …
В.	Напряжение — физическая величина, характеризующая …
Г.	Сопротивление — физическая величина, характеризующая …
1.	силу, с которой электрическое поле действует на заряженные частицы.
2.	свойство проводника изменять силу тока в цепи.
3.	скорость превращения электрической энергии в другие ее виды.
4.	работу сил электрического поля по поддержанию тока в цепи.
5.	кол-во заряженных частиц, проходящих через проводник за единицу времени.

3 блок заданий

А.	Мощность тока измеряется в …
Б.	Сила тока измеряется в …
В.	Электрическое напряжение измеряется в …
Г.	Электрическая энергия измеряется в …
Д.	Работа тока …
1.	вольтах.
2.	джоулях.
3.	амперах.
4.	ньютонах.
5.	ваттах.

4 блок заданий

А.	Для измерения силы тока необходимо взять …
Б.	Для измерения электрического напряжения необходимо взять …
В.	Для измерения мощности тока необходимо использовать …
Г.	Для измерения работы тока необходимо использовать …
1.	электроскоп.
2.	амперметр.
3.	вольтметр.
4.	вольтметр и амперметр.
5.	вольтметр, амперметр и часы.

5 блок заданий

А.	Электрическое поле действует на электроны в проводнике, так как …
Б.	В цепи электроны движутся от «-» к «+» источника тока, так как …
В.	В стекле тоже есть электроны. Однако стекло не проводит ток, так как …
Г.	Тепловое действие тока объясняется тем, что …
1.	электроны притягиваются к ядру атома слабее, чем частицы ядра.
2.	электроны не могут передвигаться в другие части тела.
3.	электроны являются заряженными частицами.
4.	наталкиваясь на ионы, электроны передают им часть кинетической энергии.
5.	заряд электрона является отрицательным.

6 блок заданий

А.	Устройства, преобразующие какой-либо вид энергии в электроэнергию, …
Б.	Проводники тока, его потребители и источник тока, соединенные вместе, …
В.	Два проводника тока, соединенные друг с другом с обоих концов, …
Г.	Два проводника тока, соединенные друг с другом только одним концом, …
Д.	Устройства, служащие для преобразования электроэнергии в другой ее вид, …
1.	называют потребителями электрического тока.
2.	называют электрической цепью.
3.	называют источниками тока.
4.	называют параллельно соединенными проводниками.
5.	называют последовательно соединенными проводниками.

Ответы: А3 Б2 В4 Г5
А3 Б5 В4 Г2
А5 Б3 В1 Г2 Д2
А2 Б3 В4 Г5
А3 Б5 В2 Г4
А3 Б2 В4 Г5 Д1

Вольтметр — Все о

Вольтметр — Все о Вольтметр – это прибор, измеряющий напряжение между двумя точками

Вольтметр — это устройство, измеряющее напряжение (или разность электрических потенциалов) между двумя точками, величина, единицей измерения которой является вольт (В).

Подавляющее большинство устройств для измерения тока построены на основе цифрового вольтметра, при этом измеряемая физическая величина преобразуется в напряжение с помощью подходящего датчика.

Это случай цифрового мультиметра, который, помимо функции вольтметра, имеет как минимум один преобразователь напряжения в ток для работы в качестве амперметра и генератор постоянного тока для работы в качестве омметра.

Обычно они состоят из последовательно соединенных миллиметровых амперметров с большим сопротивлением.

Они находятся под угрозой исчезновения, хотя все еще используются в качестве быстрых индикаторов порядка величины или изменения измеряемого напряжения. Обычно они состоят из одного миллиметра последовательно с высоким сопротивлением. Однако это сопротивление, порядка нескольких кОм, значительно ниже внутреннего сопротивления цифровых вольтметров, обычно равного 10 МОм.

По этой причине аналоговые вольтметры вызывают большее возмущение в цепях, в которые они включены, чем цифровые вольтметры.
Чтобы ограничить это возмущение, мы дошли до того, что использовали гальванометры с чувствительностью 15 микроампер для полной шкалы на универсальных контроллерах высокого класса (комбинация вольтметр-микроамперметр-омметр-емкостометр). (например, Metrix MX 205 A)

Он состоит из последовательно включенного гальванометра с дополнительным сопротивлением большой величины.

Магнитоэлектрический вольтметр состоит из гальванометра, то есть очень чувствительного магнитоэлектрического миллиметра, соединенного последовательно с дополнительным сопротивлением большой величины (от нескольких кОм до нескольких сотен кОм).
Вольтметр с несколькими измерительными приборами выполнен изменением величины добавочного сопротивления. Для ИЗМЕРЕНИЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА используется диодный выпрямительный мост, но этот метод может измерять только синусоидальные напряжения. Однако у них есть ряд преимуществ: для работы им не требуется батарея.

Кроме того, при той же цене их полоса пропускания намного шире, что позволяет измерять переменный ток в диапазоне нескольких сотен килогерц, тогда как стандартная цифровая модель ограничена несколькими сотнями герц.
Именно по этой причине они до сих пор широко используются при тестировании электронного оборудования, работающего на высоких частотах (HI-FI)

Сегнетоэлектрический вольтметр состоит из последовательно соединенного сегнетоэлектрического миллиметрового амперметра с дополнительным сопротивлением большой величины (от нескольких сотен Ом до нескольких сотен кОм). Как и амперметры того же типа для токов, они позволяют измерять действующее значение напряжения любой формы (но низкой частоты)

С двойным линейным аналого-цифровым преобразователем

Обычно они состоят из аналого-цифрового преобразователя с двойной рампой, системы обработки и системы отображения.

Может использоваться только для измерения синусоидальных напряжений в диапазоне частот распределительных электрических сетей. Измеряемое напряжение выпрямляется диодным мостом и затем обрабатывается как постоянное напряжение. Затем вольтметр показывает значение, равное 1,11-кратному среднему значению выпрямленного напряжения. Если напряжение синусоидальное, отображаемый результат является действующим значением напряжения; если это не так, это не имеет смысла.

TRMS : истинное среднее значение квадратного корня — RMS : среднее значение квадратного корня

Большинство устройств на рынке выполняют это измерение в три этапа:

1 — Напряжение повышается квадратично с помощью прецизионного аналогового умножителя.
2 — Устройство выполняет аналого-цифровое преобразование среднего квадрата напряжения
3 — Затем вычисляется квадратный корень из этого значения.

Поскольку прецизионный аналоговый умножитель является дорогостоящим компонентом, эти вольтметры в три-четыре раза дороже предыдущих. Почти полная оцифровка расчетов снижает затраты при одновременном повышении точности.

Также используются другие методы измерения, например:

— Аналого-цифровое преобразование измеряемого напряжения, затем полностью цифровая обработка расчета «квадратный корень из среднего квадратного».
— Выравнивание теплового эффекта, создаваемого переменным напряжением, и эффекта, создаваемого постоянным напряжением, которое затем измеряется.

Существует два типа вольтметров «настоящих эффективных»:

— TRMS (от английского True Root Mean Square, что означает «истинное среднее значение квадратного корня») — измеряет истинное действующее значение переменного напряжения.
— RMS (от англ. Root Mean Square, означающее «среднеквадратичное значение») — значение RMS получается посредством фильтрации, которая устраняет постоянную составляющую (среднее значение) напряжения и позволяет получить действующее значение пульсаций напряжения.

Первый цифровой вольтметр был разработан и построен Энди Кеем в 1953 году.
Измерение с помощью вольтметра выполняется путем его подключения параллельно части цепи, разность потенциалов которой требуется.
Таким образом, по идее, чтобы наличие устройства не меняло распределение потенциалов и токов внутри цепи, в его датчике не должен протекать ток. Это означает, что внутреннее сопротивление указанного датчика бесконечно или, по крайней мере, настолько велико, насколько это возможно, по сравнению с сопротивлением измеряемой цепи.

Copyright © 2016-2022 Instrumentic.info
[email protected]

www.instrumentic.info
без рекламы!

электрические цепи — Как на самом деле работает вольтметр?

спросил 1 год, 5 месяцев назад

Изменено 1 год, 5 месяцев назад

Просмотрено 147 раз

$\begingroup$

Я пытался найти конкретный ответ на свой вопрос, но не смог.

Мой вопрос: почему вольтметр показывает ноль вольт, когда мы подключаем выводы не через резистор (или любой другой компонент), а рядом с самим проводом. Таким образом, вольтметр все еще подключен параллельно. Если ток проходит через вывод А и уходит через вывод В и обратно к проводу (даже если ток очень мал), то вольтметр все равно должен показывать какое-то значение, не так ли?

Я понимаю, что Напряжение — это разность потенциалов, но как Вольтметр считывает эти потенциалы? Означает ли это, что оба провода вольтметра считывают потенциалы с двух разных мест? Я искал это, но большинство дали ответ, что нет, это просто считывает один вывод, а ток течет через другой.

• электрические цепи
• электрические
• электрические токовые

$\endgroup$

$\begingroup$

В реалистичном сценарии вольтметр , а не покажет нулевое напряжение, как вы подозреваете. Однако значение будет очень маленьким (если только провода не имеют значительного сопротивления), и оно может показывать нулевое значение, если оно не имеет высокой точности.

Однако в идеалистическом сценарии вольтметр обязательно покажет ноль, потому что одним из основных следствий идеализации цепей постоянного тока является то, что провода не имеют значительного сопротивления, и, как следствие, из уравнения, полученного из закона Ома, мы найти $$\Delta V = IR \ приблизительно I(0\Omega) = 0$$ поэтому вольтметр покажет нулевое значение. Физическое объяснение этого результата состоит в том, что, поскольку сопротивление проводов равно нулю, весь ток проходит через эти провода, а не через вольтметр. Отсюда следует, что в реальном сценарии сопротивление проводов не предполагается пренебрежимо малым.

Как вольтметр считывает эти потенциалы

Зависит от типа используемого вольтметра. Вольтметр постоянного тока с подвижной катушкой работает следующим образом.

Поскольку вольтметры отображают напряжение, в противном случае они могут использовать закон Ома для определения напряжения между двумя точками.