Site Loader

Содержание

Вольтметры и амперметры и прочие измерители

Счетчик электроэнергии на Дин рейку ВАР-М02 ВТ 
  • Измерение среднеквадратичных значений напряжения, тока и мощности (RMS)
  • Измерение потребляемой мощности до 28 кВт
  • Подсчёт потреблённой электроэнергии кВт.ч
  • Диапазон измеряемого напряжения — АС70…450 В
  • Диапазон измеряемого тока — 0.1…63 А
  • Рабочий диапазон частот — от 45 до 55 Гц
  • Память максимальных и минимальных значений напряжения
  • Память максимальных значений тока и мощности

 

Подробнее

Вольтметр/Амперметр ВАР-М01  в одномодульном корпусе!
  • Питание от контролируемого напряжения
  • Измерение среднеквадратичных значений напряжений и токов
  • Измерение потребляемой мощности
  • Измерение напряжения — АС35. ..450В
  • Рабочий диапазон частот — от 45 до 65Гц
  • Диапазон измеряемого тока — 0,5…63А
  • Основная погрешность измерений напряжения не более ±1 ед. младшего разряда
  • Основная погрешность измерений тока не более ±2 ед. младшего разряда
  • Корпус шириной 1 модуль (17,5мм)

Подробнее

Вольтметр/Амперметр ВАР-М01-083
  • Измерение среднеквадратичных значений напряжений и токов (True RMS)
  • Измерение мощности и потребляемой нагрузки
  • Питание от контролируемого напряжения
  • Измерение напряжения — АС20…450В
  • Рабочий диапазон частот — от 45 до 65 Гц
  • Бесконтактное измерение тока — 0,5…63А
  • Основная погрешность измерений напряжения, не хуже ±1 ед. младшего разряда
  • Основная погрешность измерений тока, не хуже ±2 ед. младшего разряда
  • Корпус шириной 2 модуля (35мм)

 

Подробнее

Вольтметр/Амперметр ВАР-М02 на DIN рейку

  • Измеренние среднеквадратичных значений напряжений и токов
  • Питание от контролируемого напряжения
  • Класс точности по напряжению — 1,0
  • Класс точности по току — 2,0
  • Диапазон измеряемого напряжения — АС60…440В, 45…65Гц
  • Бесконтактное измерение тока — 3…30А
  • Контактное измерение тока- (0,1…1,0А, 0,5…5,0А)
  • Возможность подключения внешнего трансформатора тока до 1000А
  • Размер — 1 модуль

 

Подробнее

Вольтметр/Амперметр ВАР-М02-10 в щит
  • Измерение среднеквадратичных значений напряжений и токов
  • Питание от контролируемого напряжения
  • Измерение напряжения — АС20. ..450 В
  • Рабочий диапазон частот — от 45 до 65 Гц
  • Бесконтактное измерение тока 3…30А
  • Контактное измерения тока (0,1…1,0А, 0,5…5,0А)
  • Возможность подключения внешнего трансформатора тока до 1000А

Подробнее

ВР-М01 на DIN рейку (для работы с постоянным током)
  • Питание от контролируемого напряжения
  • Широкий диапазон измерения напряжения — DС20 — 450В
  • Класс точности — 1,0
  • Корпус шириной 18мм

 

 

Подробнее

ВР-М02 на DIN рейку

  • Питание от контролируемого напряжения
  • Широкий диапазон измерения напряжения — АС20…440В, 45…70Гц
  • Класс точности — 1,0
  • Есть энергонезависимая память максимального, минимального значений напряжения и количества отключений.

 

 

Подробнее

ВР-М01-29СД в формате щитовой лампы АД22 
  • Самый миниатюрный в своём классе, размер 29,5х29,5мм
  • Питание от контролируемого напряжения
  • Широкий диапазон измерения напряжения — АС15…450В, 45…400Гц
  • Класс точности — 1,0

 

Подробнее

Вольтметр ВР-М03 и ВР-М03-1 на DIN рейку
    
  • Три независимых вольтметра в одном корпусе. Измеряет фазные и линейные напряжения. Измеряет напряжение трёх независимых источников напряжения.
  • Питание от контролируемого напряжения
  • Широкий диапазон измерения напряжения — AC50…450В, 45…400Гц
  • Класс точности — 1,0
  • Индикация пониженного/повышенного напряжения на входе

 

Подробнее

Измеритель тока короткого замыкания и сопротивления цепи фаза-ноль сети ВРТ-М02 с функцией вольтметра
  • Постоянное измерение и индикация тока короткого замыкания в цепи фаза-ноль сети
  • Постоянное измерение и индикация сопротивления цепи фаза-ноль сети
  • Постоянное измерение и индикация напряжение сети
  • Сравнение тока КЗ с током срабатывания вводного автомата.
  • Контроль проводника РЕ
  • Звуковая и световая индикация обрыва нуля, несоответствия вводного автомата току КЗ и аварии РЕ
  • Память скачков, провалов и количества пропаданий напряжения (как у ВР-М02)
  • Корпус шириной 18мм

 

Подробнее

Вольтметр ВР-М03 и ВР-М03-1 на DIN рейку
    
  • Три независимых вольтметра в одном корпусе. Измеряет фазные и линейные напряжения. Измеряет напряжение трёх независимых источников напряжения.
  • Питание от контролируемого напряжения
  • Широкий диапазон измерения напряжения — AC50…450В, 45…400Гц
  • Класс точности — 1,0
  • Индикация пониженного/повышенного напряжения на входе

 

Подробнее

Вольтметр — Все о

Вольтметр — Все о Вольтметр — это устройство, которое измеряет напряжение между двумя точками

Вольтметр — это устройство, которое измеряет напряжение (или разность электрического потенциала) между двумя точками, величину, единицей измерения которой является вольт (В).

Подавляющее большинство приборов измерения тока построены вокруг цифрового вольтметра, при этом физическая величина, которую необходимо измерить, преобразуется в напряжение с помощью подходящего датчика.

Это случай цифрового мультиметра, который, в дополнение к функции вольтметра, имеет, по крайней мере, один преобразователь тока напряжения для работы в качестве амперметра и генератор постоянного тока для работы в качестве омметра.

Они обычно состоят из миллиметрового амперметра последовательно с высоким сопротивлением.

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

По этой причине аналоговые вольтметры вносят большее возмущение в цепи, в которые они введены, чем цифровые вольтметры.


Чтобы ограничить это возмущение, мы зашли так далеко, что использовали гальванометры с чувствительностью 15 микроампер для полномасштабной шкалы на высококлассных универсальных контроллерах (комбинация вольтметр-микроамперметр-омметр-конденсаторазмер). (Например, Metrix MX 205 A)

Состоит из последовательного гальванометра с дополнительным сопротивлением высокого значения

Магнитоэлектрический вольтметр состоит из гальванометра, поэтому очень чувствительного магнитоэлектрического миллиметрометра, последовательно с дополнительным сопротивлением высокого значения (от нескольких кОм до нескольких сотен кОм).

Вольтметр с несколькими измерительными датчиками изготавливается путем изменения значения дополнительного сопротивления. Для измерений переменного тока диодный выпрямительный мост вставлен, но этот метод может измерять только синусоидальные напряжения. Однако у них есть ряд преимуществ : для работы они не требуют батареи.

Кроме того, при той же цене их пропускная способность намного шире, что позволяет проводить измерения переменного тока более нескольких сотен килогерц, где стандартная цифровая модель ограничена несколькими сотнями герц.
Именно по этой причине они до сих пор широко используются при тестировании на электронном оборудовании, работающем на высоких частотах (HI-FI).

Сегнетоэлектрический вольтметр состоит из сегнетоэлектрического миллиметрового амперметра последовательно с дополнительным сопротивлением высокого значения (от нескольких сотен Ω до нескольких сотен кОм). Как и амперметры того же типа для токов, они позволяют измерять эффективное значение напряжений любой формы (но низкой частоты)

С аналого-цифровым преобразователем с двойной рампой

Они обычно состоят из двухканального аналого-цифрового преобразователя, системы обработки и системы отображения.

Он может быть использован только для измерения синусоидальных напряжений в диапазоне частот распределительных электрических сетей. Измеряемое напряжение выпрямлено диодным мостом, а затем обрабатывается как напряжение постоянного тока. Затем вольтметр отображает значение, равное 1,11-кратному среднему значению выпрямленного напряжения. Если напряжение синусоидальное, то в результате отображается эффективное значение напряжения; если это не так, то 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 в квадрате прецизионным аналоговым множителем.
2 — Прибор выполняет аналого-цифровое преобразование среднего квадрата напряжения
3 — Квадратный корень из этого значения затем выполняется числовым числом.

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

Также используются другие методы измерения, например :

— Аналого-цифровое преобразование измеряемого напряжения, затем полностью цифровая обработка расчета «квадратного корня из среднего квадрата».
— Выравнивание теплового эффекта, создаваемого переменным напряжением, и теплового эффекта, генерируемого напряжением постоянного тока, которое затем измеряется.

Существует два типа вольтметров «истинно эффективных» :

— TRMS (с английского True Root Mean Square что означает «истинное среднее значение квадратного корня») — измеряет истинное эффективное значение переменного напряжения.
— RMS (с английского Root Mean Square означающее «средний квадратный корень») — Значение RMS получается путем фильтрации, что исключает компоненту постоянного тока (среднее значение) напряжения, и позволяет получить эффективное значение пульсаций напряжения.

Первый цифровой вольтметр был спроектирован и построен Энди Кеем в 1953 году.
Измерение вольтметром проводят путем подключения его параллельно участку цепи, разность потенциалов которого желательна.
Таким образом, теоретически, чтобы наличие прибора не изменял распределение потенциалов и токов внутри цепи, в его датчике не должно протекать ток. Это означает, что внутреннее сопротивление указанного датчика бесконечно или, по крайней мере, максимально велико по сравнению с сопротивлением измеряемой цепи.


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

www.instrumentic.info
это без рекламы !

Что такое вольтметр в физике

Что такое вольтметр, принцип работы, типы и применение

В этом посте вы узнаете, что такое вольтметр, его принцип работы, чувствительность к напряжению, различные типы вольтметров и их применение.

С момента своего изобретения вольтметр всегда был основой измерений силовых цепей. Чтобы убедиться, что ваша схема была спроектирована и собрана правильно, вам понадобятся измерительные приборы на основе измерителя напряжения для ее проверки.

Что такое вольтметр

Вольтметр — это измерительный прибор, который измеряет напряжение между двумя узлами в электрической цепи. В аналоговых вольтметрах указатель перемещается по шкале пропорционально напряжению цепи. Цифровые вольтметры имеют цифровое отображение напряжения с использованием аналого-цифрового преобразователя.

Постоянно установленные вольтметры используются для контроля генераторов или других стационарных устройств. Портативные приборы оснащены мультиметром для измерения тока и сопротивления. Это стандартные измерительные приборы, используемые в электротехнике и электронике.

Принцип работы вольтметра

Его работа основана на принципе закона Ома. Закон Ома гласит: «Напряжение на сопротивлении прямо пропорционально току, проходящему через него». Любой базовый счетчик имеет разность потенциалов на своих клеммах, когда через него протекает полномасштабный ток. Символом для обозначения вольтметра является круг с вложенной буквой V.

Вольтметр всегда подключается параллельно к нагрузке в цепи, для которой должно измеряться напряжение. Вольтметр постоянного тока имеет знаки полярности. Поэтому необходимо подключить клемму плюса (+) вольтметра к верхней точке потенциала, а клемму минуса (-) к нижней точке потенциала, чтобы получить отклонение вольтметра.

В вольтметре переменного тока нет знаков полярности, и его можно подключить в любом случае. Однако в этом случае также вольтметр все еще подключен параллельно к нагрузке, для которого измеряется напряжение. Вольтметр с диапазоном высокого напряжения создается путем последовательного соединения сопротивления с измерительным механизмом, который имеет полную шкалу напряжения, как показано на рисунке ниже.

Рис. 3 — Полная шкала напряжения

Типы вольтметров

Аналоговые вольтметры

Включает отклоняющий тип индикаторных измерителей напряжения. Аналоговый вольтметр можно разделить на три категории.

  • Инструменты с подвижной катушкой
  • Движущиеся железно
  • Электростатический вольтметр
Инструменты с подвижной катушкой

Тип измерительных приборов с подвижной катушкой Аналоговые вольтметры доступны в двух типах. Они есть:

  • Инструменты с подвижной катушкой с постоянным магнитом
  • Инструменты с подвижной катушкой

Инструменты с подвижной катушкой с постоянным магнитом

Инструменты с постоянными магнитами с подвижной катушкой реагируют только на постоянный ток. Эти инструменты имеют постоянный магнит для создания магнитного поля. Катушка намотана на кусок мягкого железа и вращается вокруг собственной вертикальной оси. Когда ток течет через катушку, отклоняющий крутящий момент генерируется в соответствии с уравнением силы Лоренца.

Приборы с подвижной катушкой типа «Динамо» состоят из двух катушек. Одна катушка зафиксирована, а другая катушка вращается вокруг нее. Взаимодействие двух полей создает отклоняющий момент.

Инструменты с подвижным железом

Инструменты с подвижным железом используются в цепях переменного тока и подразделяются на инструменты с простым подвижным железом, типом динамометра и индукционным. Он состоит из мягкого железа, содержащего подвижные и неподвижные катушки.

Взаимодействие потоков, создаваемых этими элементами, создает отклоняющий момент. Диапазоны расширены за счет удержания резисторов последовательно с катушкой.

Электростатический вольтметр

Он работает по электростатическому принципу, когда отталкивание между двумя зарядовыми пластинами отклоняется от указателя, прикрепленного к пружине.

Эти приборы используются для измерений переменного и постоянного тока высокого напряжения. Это высокочувствительные приборы, способные измерять минимальное напряжение заряда, а также напряжение высокого диапазона почти 200 кВ.

Вакуумный ламповый вольтметр

Эти типы инструментов могут работать как с переменным / постоянным напряжением, так и с измерениями сопротивления. Эти устройства используют электронный усилитель между входом и счетчиком.

Если это устройство использует вакуумную лампу в усилителе, то это называется вакуумным ламповым вольтметром (VTVM). VTVM используются в измерениях переменного тока высокой мощности.

Полевой транзистор (FET) — это транзистор, который использует электрическое поле для управления электрическим поведением устройства. Они также известны как униполярные транзисторы. Вольтметр на основе полевых транзисторов использует это свойство полевых транзисторов при измерении напряжения.

Цифровой вольтметр (DVM)

DVM отображает напряжение с помощью светодиодов или ЖК-дисплеев для отображения результата. Прибор должен содержать аналого-цифровой преобразователь. Устройство содержит запрограммированный микроконтроллер, АЦП и ЖК-дисплей для обеспечения точного цифрового отображения аналоговых значений от 0 до 15 вольт постоянного тока.

Они используются из-за таких свойств, как точность, долговечность и уменьшают ошибки параллакса.

Применения вольтметра

Приложения вольтметра включают в себя:

  • Это очень полезно для определения напряжения устройства накопления заряда, например, для проверки напряжения батареи. Например, новая ячейка ААА будет иметь около 1,6 В. Свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор 12 В будет показывать 12,5 В при полной зарядке или 14 В при зарядке от генератора в автомобиле. Если он показывает 10 В, значит, с генератором что-то не так.
  • Его можно использовать просто для того, чтобы узнать, есть ли в цепи питание или нет, например, в сетевой розетке.
  • Убедитесь, что питание включено или выключено на приборах.
  • Мы можем рассчитать ток путем измерения напряжения на известном сопротивлении. Это полезно, когда у вас нет амперметра.
  • Они используются для построения проверки непрерывности с последовательным аккумулятором.
  • Они используются для построения омметра с помощью делителя напряжения с неизвестным резистором.
  • Они используются для построения амперметра путем измерения напряжения на шунтирующем резисторе.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Источник: meanders.ru

Что такое вольтметр в физике

вольтметр — вольтметр … Орфографический словарь-справочник

вольтметр — сущ., кол во синонимов: 13 • ампервольтваттметр (4) • вольтамперметр (6) • … Словарь синонимов

вольтметр — а, м. voltmètre, voltamètre. Вольтаметр. Электроизмерительный прибор для измерения напряжения между двумя точками электрической цепи. СИС 1954. См. Вольтаметр. Лекс. Брокг.: вольтметр; САН 1891: вольтме/тр … Исторический словарь галлицизмов русского языка

ВОЛЬТМЕТР — ВОЛЬТМЕТР, прибор для измерения электродвижущей силы или электрического напряжения в вольтах (В). В электрическую цепь включается параллельно нагрузке. Шкалу вольтметра часто градуируют в кратных и дольных единицах от Вольта (мкВ, мВ, кВ) … Современная энциклопедия

ВОЛЬТМЕТР — прибор для измерения электродвижущей силы или напряжения (в мкВ, мВ, В, кВ) в электрических цепях; включается параллельно нагрузке … Большой Энциклопедический словарь

ВОЛЬТМЕТР — ВОЛЬТМЕТР, прибор для измерения напряжения (РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ) между двумя точками электрической схемы. Вольтметры должны подключаться параллельно элементам, напряжение на которых нужно измерить. Имеет высокое внутреннее СОПРОТИВЛЕНИЕ (по… … Научно-технический энциклопедический словарь

ВОЛЬТМЕТР — ВОЛЬТМЕТР, вольтметра, муж. (физ.). Прибор для определения электрического напряжения, вольтажа. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

ВОЛЬТМЕТР — ВОЛЬТМЕТР, а, муж. Прибор для измерения электродвижущей силы и напряжения в электрической цепи. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

ВОЛЬТМЕТР — (от вольт и греч. metreo измеряю), прибор для измерения напряжения в электрич. цепях. В. включается параллельно участку цепи, на к ром измеряется напряжение. Для уменьшения влияния включённого В. на режим цепи он должен обладать большим входным… … Физическая энциклопедия

ВОЛЬТМЕТР — (Voltmeter) прибор для измерения электрического напряжения. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь

ВОЛЬТМЕТР — прибор для измерения электр. напряжения. По принципу действия В. распространенных типов аналогичны амперметрам и отличаются от них: а) величиной электр. сопротивления катушек (в В. они имеют большое сопротивление, а в амперметрах малое; В.,… … Технический железнодорожный словарь

Источник: dic.academic.ru

(от вольт и греч. metreo — измеряю), прибор для измерения напряжения в электрич. цепях. В. включается параллельно участку цепи, на к-ром измеряется напряжение. Для уменьшения влияния включённого В. на режим цепи он должен обладать большим входным сопротивлением.

Осн. частью простейших В. явл. электроизмерит. механизм (магнитоэлектрич., эл.-магн., электродинамич., ферродинамич., электростатический — см. соответствующие статьи). В. для измерения малых напряжений представляет собой сочетание измерительного усилителя с электроизмерит. механизмом, воспринимающим выходной сигнал усилителя. Для измерения больших напряжений в В. встраивают добавочные сопротивления или делители напряжения либо используют В. совместно с указанными устройствами или измерит. трансформатором напряжения. Широкое распространение получили цифровые В. ( см. ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР). Для измерений в цепях перем. тока на высоких и сверхвысоких частотах широко применяют В., в к-рых перед электроизмерит. механизмом включён преобразователь перем. тока в постоянный ( см. ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР, ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР). В. с электроизмерит. механизмами без внеш. добавочных устройств характеризуются след. данными: верх. предел измерений — от 0,3 мВ до 300 кВ, осн. погрешность в % от верх. предела измерений — 0,1—2,5%, частотный диапазон — от десятых долей Гц до 20 МГц. Цифровые В. (в осн. пост. тока): верх, предел измерений— от 100 мкВ до 2 кВ, основная погрешность— 0,02—0,5%. Электронные В. с усилителями и преобразователями позволяют измерять напряжения до 10-9 В в диапазоне частот до сотен МГц, В. с трансформаторами напряжения и высоковольтными делителями — до 1 MB.

Техн. требования к В. стандартизованы в ГОСТах 22261—76, 8711—78 и 9781—78.

Источник: gufo.me

Что измеряет и показывает вольтметр

Такой прибор, как вольтметр, знаком каждому еще со времен изучения физики, а точнее — электродинамики. Если знать, что измеряет вольтметр, можно применять его с пользой. Главное — помнить, что подключать в сеть его нужно параллельно, иначе показания будут неточными. При работе важно соблюдать меры предосторожности, так как электрический ток любого напряжения представляет опасность для жизни.

Подробнее о приборе

Вольтметр предназначен для измерения напряжения тока в электрической цепи. Название его происходит от традиционного для измерительных приборов слова «метр» и от единицы измерения напряжения — «Вольт». Достаточно включить такой прибор в сеть, и он начнет показывать значение напряжения.

Конечно, без погрешностей не обходится, но они незначительны. Для того чтобы показания прибора были идеальными, он должен иметь бесконечное внутреннее сопротивление, в противном случае неизбежно его влияние на ту цепь, к которой он подключен. Разумеется, такое сопротивление быть не может: идеальных вольтметров не бывает, но при их производстве делается все возможное, чтобы повысить внутреннее сопротивление.

Что такое напряжение

Чтобы точно понять, как работает и что показывает вольтметр, необходимо знать, что собой представляет объект его измерения. Важно понимать, что такое напряжение и от чего зависит его величина.

Как известно, из школьного курса физики, величина вычисляется по формуле U=IR, где:

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

Чтобы определить напряжение в сети, нужно умножить силу тока на сопротивление. Причем предварительно, следует узнать, чему равны две последние величины. Например, если сила тока равна 5 Ампер, а сопротивление на участке — 2 Ом, то напряжение составит 10 Вольт.

Впрочем, приведенная выше формула, хоть и максимально проста, но все же не дает представления о том, что же такое напряжение и зачем его вообще нужно измерять. Ведь это лишь цифры, не более. Сам ток, к сожалению, не виден, как, впрочем, не видны и заряженные микроскопические частицы.

Для простоты понимания можно сравнить электрический ток в проводнике с предметами, которые часто нами наблюдаются в обыденной жизни. В частности, здесь поможет сравнение с движением воды в реках и водопадах: то есть ее течением с высокого уровня на низкий. Здесь напряжение соответствует высоте: разности уровней. Иными словами напряжение в электросети — это то же самое, что напор воды в реке. Если напряжения в сети нет, то нет и тока. Также не будет и течения в том водоеме, где уровень воды всюду одинаков, например, в пруду или в озере.

На шкале прибора обычно ставят букву «V». Это делается для того, чтобы его проще можно было отличить от других электроизмерительных приборов, например, от амперметра, который показывает силу тока. Дело в том, что эти приборы внешне очень похожи друг на друга.

Диапазон вольтметра может быть различным. Те приборы, которые предназначены для включения в слабую электрическую сеть, максимум могут показать 5 Вольт. Бывают приборы и с большим диапазоном, например, в 10 или в 25 Вольт. Более мощные устройства способны показывать и тысячу Вольт. Разумеется, все зависит от предназначения вольтметра.

Разновидности вольтметров

Есть несколько видов вольтметров. В первую очередь устройства вольтметров подразделяются на две основные разновидности:

  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.

Выделяется также несколько видов вольтметров по принципу действия. Среди них есть множество электромеханических и пара электронных. Последние, в свою очередь, могут быть цифровыми и аналоговыми. Значение напряжения может указываться движущейся стрелкой или меняющимися электронными цифрами на дисплее.

Также вольтметры классифицируются по назначению. Среди них выделяются приборы, предназначенные для измерения постоянного тока или переменного.

Кроме того, устройства могут быть импульсными, фазочувствительными, универсальными.

Технические характеристики

Характеристики вольтметра зависят от его предназначения. Например, прибор, который измеряет напряжение постоянного тока, может обладать двумя, тремя или большим количеством диапазонов. Их число как раз и является одной из важнейших технических характеристик.

При выборе вольтметра нужно:

  1. Обращать внимание на такую характеристику, как входное сопротивление. Она зависит от того, в каком диапазоне находится напряжение исследуемого участка электросети
  2. Учитывать цену деления шкалы прибора и его погрешность в измерении.
  3. Если был приобретен универсальный вольтметр, то обязательно учесть диапазоны величин, с которыми вольтметр может работать: сопротивления, силы тока, температуры.

Меры безопасности

Поскольку сам прибор имеет большое сопротивление, а в сеть он подключается параллельно, вероятность того, что при работе с ним человек получит сильный удар током, минимальна. Однако если вольтметры используются в промышленности, часто приходится иметь дело с большими значениями напряжения и других величин, характеризующих электрический ток.

Нужно быть очень осторожным, измеряя напряжение в сети посредством этого электроизмерительного прибора. Ни в коем случае нельзя прикасаться к прибору голыми руками. Избежать несчастного случая помогут перчатки из непроводящего ток материала, например, из резины.

Нельзя прикасаться к оголенным проводам, даже если уже известно, что напряжение в них не очень велико, например, Вольт или еще меньше.

Источник: tokar.guru

Вольтметр-измеряем напряжение.

Назначение, принцип работы, типы.

Вольтметр – это прибор, назначение которого измерять электродвижущую силу (ЕДС) на определенном участке электрической цепи, или проще – прибор для измерениянапряжения (разность электрических потенциалов). Этот прибор всегда подключается параллельно элементу питания или нагрузке. Измеренное значение вольтметр показывает в Вольтах.

Если говорить об идеальном вольтметре, то он должен обладать бесконечным внутренним сопротивлением, чтобы точно измерять напряжение и не оказывать побочного воздействия на цепь. Именно поэтому в приборах высокого класса стараются сделать максимально возможным внутреннее сопротивление, от которого зависит точность измерения и помехи, создаваемые вольтметром в электрической цепи.

Рисунок — Формулы измерения напряжения

Если говорить о способе монтажа, то вольтметры подразделяют на три основные группы:

Как становится ясно из названия, стационарные приборы используются там, где необходим постоянный контроль, щитовые – в распределительных щитках и на приборных панелях, а переносные – в компактных приборах, которые можно использовать в любом месте.

Рисунок — Схема подключения вольтметра

Посмотрите видео о подключении вольтметра:

По назначению все вольтметры делятся

Вольтметры переменного тока, как и постоянного используются для измерений в сетях с соответствующим типом тока, а вот селективные – могут отделять гармоническую составляющую сложного сигнала, и определять среднеквадратическое значение напряжения.

Импульсный вольтметр обычно используют для измерений амплитуды постоянных импульсных сигналов, а также они способны точно определить амплитуду одиночного импульса.

Фазочувствительные приборы могут измерять изменения составляющих комплексных напряжений, благодаря чему становится возможным точное исследование амплитудно-фазовой характеристики усилителей, и прочих подобных схем.

По принципу действия различают электронные (цифровые или аналоговые), и электромеханические вольтметры (электромагнитные, термоэлектрические, а также магнитоэлектрические, электродинамические и электростатические).

Все электромеханические приборы, за исключением термоэлектрических, по сути, являются обычным измерительным механизмом с показывающим устройством. Во всех них для расширения пределов измерений применяются дополнительные сопротивления.

Приборы данной категории, не смотря на довольно высокое внутреннее сопротивление, имеют относительно большую погрешность, что делает невозможным их использование в ходе экспериментов и исследований, где требуется повышенная точность данных.

Термоэлектрический вольтметр использует для замеров электродвижущую силу одной или нескольких термопар, которые греются из-за тока входящего сигнала. Они более точны и компактны, в сравнении с электромеханическими измерителями напряжения.

Электронные вольтметры в свою очередь подразделяются на цифровые и аналоговые.

Цифровой вольтметр преобразует постоянное значение напряжения в цифровой сигнал, который и выводится на табло прибора. Делается это при помощи аналого-цифрового преобразователя.

В аналоговых вольтметрах помимо магнитоэлектрического измерителя и дополнительных резисторов в обязательном порядке присутствует измерительный усилитель, позволяющий в несколько раз повысить внутреннее сопротивление прибора, и соответственно – улучшить точность показаний.

Рассмотрим несколько вольтметров разных производителей

1. В3-57 — микровольтметр

Измерительное устройство модели В3-57 — вольтметр-преобразователь среднеквадратич. показаний. Разработан для замеров среднеквадратич. значения напряжений произвольной формы и их линейного преобразован. в напряжение постоян. тока. Шкала прибора промаркирована в среднеквадратич. значениях напряжения и децибелах (от 0 дБ и до 0,775 В). Используется при контроле и наладке разнообразных радиотелетехнических устройств и средств связи, вычислении частотных характеристик широкополосных аппаратов, обследованиях шумовых устойчивых сигналов и т. д.

— Пределы замеров напряжений 10 мкВ — 300 В с граничными зонами: 0,03-0,1-0,3-1-3-10-30-100-300мВ 1-3-10-30-100-300В

— Границы частот 5 Гц — 5 МГц

— Допустимая погрешность, %: ±1 (30-300 мВ), ±1,5 (1-10 мВ), ±2,5 (0,1-0,3 мВ и 1-300 В), ±4 (0,03 мВ)

— Входное сопротивл. 5 МОм ±20%

— Входная емкость: 27пФ (0,03-300 мВ) и 12 пФ (1-300 В)

— Напряжение на выходе линейного преобразоват. 1 В

— Сопротивление на выходе линейного преобразоват. 1 кОм ±10%

— Предельный коэфф. амплитуды сигнала 6*(Uk/Ux)

2.Вольтметры переменного напряжения АКИП-2401

— Измерение ср.квадратического значения переменного напряжения

— Диапазон частот: 5 Гц…5 МГц

— Диапазон измерения напряжения: 50 мкВ…300 В (6 пределов)

— Два измерительных ВЧ входа: Кан1 / Кан2

— Максимальное разрешение: 0,0001 мВ

— Отображение уровня входного сигнала в дБн, дБм, Uпик

— Автоматический или ручной выбор пределов измерений, удержание результата (Hold)

3. Вольтметр В7-40/1

Высококачественный цифровой универсальный прибор, предназначенный для измерения постоянного и переменного напряжений, силы токов и сопротивления постоянному току. вольтметр В7-40/1 применяется при производстве радиоаппаратуры и электрорадиоэлементов, при научных и экспериментальных исследованиях, в лабораторных и цеховых условиях. Встроенный в вольтметр В7-40/1 интерфейс IEEE 488 позволяет успешно использовать его в составе автоматизированных информационно — измерительных систем.

Вольтметр В7-40/1 соответствует жестким условия эксплуатации.

— Точность измерения по постоянному току вольтметра В7-40/1 — 0,05 %

— Максимальная разрешающая способность В7-40/1 — 1 мкВ; 10 мкА; 1 мОм

— Диапазоны 0,2; 20; 200; 1000 (2000) В

— Разрешение 1, 10, 100 мкВ; 1; 10 мВ

— Основная погрешность измерения ±(0,04 %+ 5 ед. мл. р)

— на диапазоне 0,2 В не менее 1 ГОм

— на диапазоне 2 В не менее 2 ГОм

— на диапазонах 200….1000 В, не менее 10 МОм

Ещё одно видео о способе подключения вольтметра:

Источник: pue8.ru

Помощь студентам в учёбе от Людмилы Фирмаль

Здравствуйте!

Я, Людмила Анатольевна Фирмаль, бывший преподаватель математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института со стажем работы более 17 лет. На данный момент занимаюсь онлайн обучением и помощью по любыми предметам. У меня своя команда грамотных, сильных бывших преподавателей ВУЗов. Мы справимся с любой поставленной перед нами работой технического и гуманитарного плана. И не важно: она по объёму на две формулы или огромная сложно структурированная на 125 страниц! Нам по силам всё, поэтому не стесняйтесь, присылайте.

Срок выполнения разный: возможно онлайн (сразу пишите и сразу помогаю), а если у Вас что-то сложное – то от двух до пяти дней.

Для качественного оформления работы обязательно нужны методические указания и, желательно, лекции. Также я провожу онлайн-занятия и занятия в аудитории для студентов, чтобы дать им более качественные знания.


Моё видео:



Вам нужно написать сообщение в Telegram . После этого я оценю Ваш заказ и укажу срок выполнения. Если условия Вас устроят, Вы оплатите, и преподаватель, который ответственен за заказ, начнёт выполнение и в согласованный срок или, возможно, раньше срока Вы получите файл заказа в личные сообщения.

Сколько может стоить заказ?

Стоимость заказа зависит от задания и требований Вашего учебного заведения. На цену влияют: сложность, количество заданий и срок выполнения. Поэтому для оценки стоимости заказа максимально качественно сфотографируйте или пришлите файл задания, при необходимости загружайте поясняющие фотографии лекций, файлы методичек, указывайте свой вариант.

Какой срок выполнения заказа?

Минимальный срок выполнения заказа составляет 2-4 дня, но помните, срочные задания оцениваются дороже.

Как оплатить заказ?

Сначала пришлите задание, я оценю, после вышлю Вам форму оплаты, в которой можно оплатить с баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, apple pay, google pay.

Какие гарантии и вы исправляете ошибки?

В течение 1 года с момента получения Вами заказа действует гарантия. В течении 1 года я и моя команда исправим любые ошибки в заказе.


Качественно сфотографируйте задание, или если у вас файлы, то прикрепите методички, лекции, примеры решения, и в сообщении напишите дополнительные пояснения, для того, чтобы я сразу поняла, что требуется и не уточняла у вас. Присланное качественное задание моментально изучается и оценивается.

Теперь напишите мне в Telegram или почту и прикрепите задания, методички и лекции с примерами решения, и укажите сроки выполнения. Я и моя команда изучим внимательно задание и сообщим цену.

Если цена Вас устроит, то я вышлю Вам форму оплаты, в которой можно оплатить с баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, apple pay, google pay.

Мы приступим к выполнению, соблюдая указанные сроки и требования. 80% заказов сдаются раньше срока.

После выполнения отправлю Вам заказ в чат, если у Вас будут вопросы по заказу – подробно объясню. Гарантия 1 год. В течении 1 года я и моя команда исправим любые ошибки в заказе.















Можете смело обращаться к нам, мы вас не подведем. Ошибки бывают у всех, мы готовы дорабатывать бесплатно и в сжатые сроки, а если у вас появятся вопросы, готовы на них ответить.

В заключение хочу сказать: если Вы выберете меня для помощи на учебно-образовательном пути, у вас останутся только приятные впечатления от работы и от полученного результата!

Жду ваших заказов!

С уважением

Пользовательское соглашение

Политика конфиденциальности


Вольтметр / Voltmeter

Due to a popular demand, there is also an English translation below. The Russian version came first, and so it stays first. If you can’t read it, scroll down.

Russian Version

Порядочное количество диалогов о производительности и её измерении звучит так. Приходит ко мне какой-нибудь Василий и спрашивает:

Вася: Как померить напряжение в розетке?
Я: Возьми вольтметр и измерь.
Вася: Но я не умею в вольтметр, смотри, у меня есть лампочка.
Я: Лампочкой напряжение не узнать, возьми вольтметр.
Вася: Ну как же! Я включаю лампочку в сеть и она горит!
Я: И что это о напряжении говорит? Возьми вольтметр. 
Вася: (пауза) Окей, я возьму _несколько_ лампочек.
Я: И толку, если все на 230 В? Возьми вольтметр.
Вася: Ну конечно, есть толк. Смотри, я по одной включил пять лампочек, и две из них не горят. Поскольку у нас несколько экспериментов, усредняем, получаем напряжение в сети 230*(3/5) = 138 В.
Я: Но так усреднять нельзя, возьми инструмент, предназначенный для измерения напряжения, вольтметр.
Вася: Зачем? Ну скажи, зачем? Если я уже получил приемлемое для меня значение в 138 В.
Я: Да потому что измерение методологически неправильное, и ты в этом убедишься, если воспользуешься вольтметром.
Вася: Чем тебя не устраивает методология? Лампочка включается в розетку? Включается. Горит? Горит. Значит, ей можно измерять напряжение.
Я: Ну в каком-то смысле да, можно измерить либо 0 В, либо "сколько-то" В. Ты не можешь сказать сколько конкретно это "сколько-то".
Вася: Да ну! Слушай, задолбал, я повторил этот эксперимент *ещё* с десятью лампочками, и там тоже три не зажглись.  Получилось 230*(7/10) = 161 В. Какое у нас нестабильное напряжение в сети. Пойду звонить энергетикам (убегает) (прибегает обратно) Сказали ещё раз проверить, они ещё одну фазу подключили и сейчас должно быть норм. Они мне ещё ведро компрессии домой в подарок пришлют. (гремит лампочками, измеряет). Во, четыре лампочки из десяти не загораются, 138 В, ура.
Я: Послушай, твой эксперимент не измеряет напряжение в сети. Он измеряет количество неисправных лампочек.
Вася: Ну неправда. Мне продавцы говорили, что лампочки -- просто блеск.
Я: Как тогда объяснить, что у тебя уже 40% лампочек не включается?
Вася: Мне что, подробно объяснять? Говорю же, напряжение в сети 138 В, вот половина почти и не загорается.
Я: Ну даже если напряжение *действительно* 138 В, то они хотя бы в четверть накала должны гореть, так же?
Вася: Почему это?
Я: Ну потому что ток всё равно через них течёт, спираль всё равно разогревается, и каким бы маленьким не было U, там всё равно выделяется U^2/R мощности. 
Вася: (подозрительно) Хм, действительно. Давай тогда предположим, что сопротивление не постоянное, а с падением напряжения оно экспоненциально падает!
Я: Но это же противоречит школьному ещё закону, что сопротивление зависит от материала, длины и сечения проводника? От напряжения сопротивление почти нигде не зависит.
Вася: (зависает) Ну этому должно быть какое-то объяснение! Сейчас придумаем.
Я: Но...
Вася: СТОЯТЬ. Сейчас придумаем. (листает учебник физики) А, ну вот! Температурный коэффициент сопротивления. Температура растёт, сопротивление меняется.
Я: (приходя в себя) Погоди, тебя куда-то несёт, выныриваем.
Вася: НЕ-НЕ-НЕ, знаю я вас, экспертов. Я вот нашёл тебе доказательство, а ты сразу "несёт", "выныриваем".
Я: Слушай, у металлов температурный коэффициент сопротивления положительный, конечно, но он ещё и линейный. Там нет резких обрывов, которые бы объяснили не горящие лампочки.
Вася: Ок, читаем дальше: а у полупроводников он отрицательный.  Поскольку мы в эксперименте наблюдаем лавинообразное уменьшение сопротивления при подаче напряжения, делаем вывод, что нить лампы накаливания -- из полупроводника. Что ещё раз объясняет, почему половина лампочек не горит.
Я: Но это не только не логично, но и противоречит имеющимся данным о лампочках. Даже в Википедии написано, что нити накаливания делают из тугоплавких металлов.
Вася: Википедия -- не авторитетный источник, мы это ещё раз показали в своём эксперименте.
Я: То есть, если дополнительные факты противоречат твоей теории, то это доказывает несостоятельность фактов?
Вася: Конечно. Нефальсифицируемые факты не являются фактами, по Попкорнову.
Я: (обильно фалломорфируя) ШТОА.
Вася: Короче, признайся, что ты не можешь сказать, как измерить напряжение в розетке?
Я: Знаю. Вольтметром, или каким-нибудь другим способом, который может напряжение сконвертировать во что-нибудь осязаемое.
Вася: (победно) И вот, мой эксперимент с лампочками как раз такой способ! Он дал мне результат, этим результатом я доволен. 
Вася: (уходя, говорит в телефон) Короче, Шурик, мы тут с Лёхой померили напряжение, оно всего 140 вольт. Надо усиливать. Помнишь, у нас две розетки рядом были? Бери провод на 5 квадратов, соединяй их последовательно, как батарейки в фонарике. А, автомат сразу закороти, чтобы в два раза больше мощности забрать можно было.
Я: Щ_Щ. Ээээ...

English Version

Way too many discussions about performance and benchmarking go this way. Somebody, e.g. Voldemort comes to me, and then asks:

Voldie: How would you measure a wallsocket voltage?
Me: Take a voltmeter, and measure it.
Voldie: Look, I can't into voltmeters. Here, I have a light bulb.
Me: Light bulb can't tell you the voltage. Use a voltmeter.
Voldie: Yeah, right. Look, I plug the light bulb into a wall socket and it lights up!
Me: So what? What does it tell you about the voltage? Take a voltmeter.
Voldie: (pause) Okay, I will take a _few_ light bulbs. 
Me: What would be the point of that, if they all are rated at 230 V? Take a voltmeter.
Voldie: Of course, there is a point. Here, I plugged five light bulbs one by one, and two of them have not lit up. Since these are multiple trials, we can average the voltage over the sample set, and get the voltage of 230*(3/5) V = 138 V.
Me: But you can't average like that! Use an instrument that measures the voltage directly, a voltmeter.
Voldie: Why? Just tell me why? My experiment already gives me a plausible number.
Me: Well, your measurement is methodologically flawed. You will figure that out if you'll use a voltmeter.
Voldie: What's the problem with my methodology? Light bulb goes to the wall socket? Yes, it does. Does it light up? Yes, it does. Therefore, we can use it to measure a voltage.
Me: In some sense you are correct: you can measure either zero volts, or "some" volts. You can't tell how many volts exactly you have measured. 
Voldie: You are shitting me. Look, here is another experiment, this time with ten light bulbs, now we have three light bulbs not lit up. Therefore, the voltage is 250*(7/10) = 161 V. Hm, we apparently have a very unstable power here. Let me talk to the facilities guys (runs away). (strolls back) Okay, they told me to try again: the flux capacitor was overloaded. (quickly reshuffles the light bulb). Look, four out of ten light bulbs are not ligthing up. 138 V again, hooray!
Me: Hey, your experiment does not measure the voltage. It measures the number of broken light bulbs.
Voldie: That's just not true. The seller was telling me the light bulbs are as good as new!
Me: How would you explain 40% of light bulbs are not lighting up then?
Voldie: Do I have to explain everything in detail? I've been telling you: the voltage is 138 V, and hence half of the light bulbs are not lighting up.
Me: Even if we *assume* the voltage is 138 V, shouldn't the bulbs shine with at least quarter of the output power?
Voldie: Why is it so?
Me: Well, because the current is still flowing through them. 2/R power dissipated as light and heat.
Voldie: (suspiciously) Right. That means the bulb electrical resistance is not constant, but instead it falls out rapidly with voltage decrease.
Me: But this contradicts the basic law that resistance is mostly defined by the wire material, the length of the wire, and its cross-section.
Voldie: (lags) There should be a scientific explanation to all of this. We'll figure this out now.
Me: But wait...
Voldie: NO, YOU WAIT. We will figure this out. (opens a Physics 101 book). Ha, look here. Temperature coefficient of electrical resistance! Temperature goes up, resistance changes.
Me: (takes a deep breath) Wait, it misses the point here.
Voldie: OH, STOP IT. That's what you experts always say. I present the proof to you, and you get all "it misses the point".
Me: Indeed, the temperature coefficient of resistance is positive for metals. But it is linear! There are no abrupt changes that could explain the light bulbs not lighting up on half the voltage. 
Voldie: Okay, reading some more: semiconductors have the negative one! Since our experiment shows the abrupt fall in electrical resistance with more voltage, we can easily conclude the light bulb spiral is made of semiconductors. It also explains why only a half of light bulbs light up.
Me: Not only it's illogical, it is also contradicted by the facts about the light bulbs. Even Wikipedia says the light bulb spirals are made of refractory metals.
Voldie: Wikipedia is not an authoritative source. Our experimental results is another evidence of that.
Me: So if the facts contradict your theory, it proves the facts wrong?
Voldie: Of course. The unfalsifiable facts are not, in fact, facts. Poppler said that.
Me: (stunned) WHAT.
Voldie: Bottom line. Just say you don't know how to measure a wall socket voltage.
Me: But I know. You use either a voltmeter, or any other method that converts voltage to something measurable in itself. 
Voldie: (victoriously) Exactly! This is what my experiment about! It gives me the result I could work with.
Voldie: (walks away, talking over a cell phone) Hey, Nagini! Aleksey and me measured the voltage, it's 140 V. It's way too low, we need to boost it up. Remember those two adjacent wall sockets? Take a cable and plug them up sequentially, like the batteries. Oh, shortcut the fuse before doing that, two sockets would need double power.
Me: O_o. Errrr....

Что такое вольтметр? Самые важные функции / наука | Thpanorama

вольтметр электронный прибор, используемый для измерения разности потенциалов или напряжения между двумя точками в электрической или электронной цепи. Единица разности потенциалов измеряется в вольтах (В).

Основной аналоговый вольтметр состоит из чувствительного гальванометра (измерителя тока), включенного последовательно с высоким сопротивлением.

Внутреннее сопротивление вольтметра должно быть высоким; в противном случае он притягивает значительный ток и прерывает работу цепи, когда проводится проверка.

Аналоговые вольтметры отображают свои показания аналогично (стрелка, показывающая долю напряжения в цепи), а цифровые вольтметры показывают свои показания напряжения прямо в цифре..

Практические лабораторные вольтметры имеют максимальные диапазоны от 1000 до 3000 В. Со своей стороны, в большинстве коммерческих вольтметров они имеют разные шкалы, которые увеличиваются по мощности на 10; например: 0-1 В, 0-10 В, 0-100 В и 0-1000 В.

Вольтметры, которые измеряют большие разности потенциалов, требуют много кабелей и изоляторов.

В области вычислительной техники подходят стандартные лабораторные вольтметры, потому что найденные напряжения являются умеренными, обычно между 1 В и 15 В.

Как правило, аналоговые вольтметры используются для измерения напряжения от доли вольт до пары тысяч вольт.

Напротив, цифровые вольтметры имеют более высокую точность и используются для очень небольших измерений напряжения в лабораториях и электронных устройствах..

история

Основные принципы вольтметров были установлены датским физиком Хансом Кристианом Эрстедом в 1820 году, когда он обнаружил, что электрический ток в проводе создает вокруг него магнитное поле. .

Первый амперметр, который является чувствительным и устойчивым вольтметром, был использован физиком Андре Ампера в 1820 году для измерения тока.

Но почти все типы вольтметров основаны на моделях, в которых индикаторы встроены в движущиеся катушки.

Это было разработано французским физиком Жаком-Арсеном д’Арсонвалом в 1882 году. С тех пор его двигательная способность увеличилась, и некоторые современные модели могут измерять до 20 000 вольт.

операция

Вольтметр — это гальванометр, который был изменен для измерения разности потенциалов между двумя точками в цепи или серии.

Гальванометр — это инструмент, созданный Жаком-Арсеном д’Арсонвалом, который состоит из помещения спиральных проводов в постоянное магнитное поле, которое затем соединяется с пружиной и калиброванным циферблатом..

гальванометр

Гальванометр также может быть изменен, чтобы стать амперметром, который используется для измерения больших токов.

Но когда этот прибор используется для измерения напряжения, гальванометр, превращенный в вольтметр, соединяется параллельно с областью, которую он измеряет..

Поскольку вольтметр должен быть подключен к параллельной цепи, он должен быть построен таким образом, чтобы иметь высокое сопротивление.

В цепи ток всегда будет следовать по пути наименьшего сопротивления. При измерении разности потенциалов в любой части цепи важно как можно меньше изменять эту часть при проведении измерений..

Начало вольтметра

Общий принцип вольтметра заключается в том, что он должен быть подключен параллельно с объектом, в котором вы хотите измерить напряжение.

Параллельное соединение используется, потому что вольтметр построен, чтобы иметь высокое значение сопротивления.

Таким образом, если это высокое сопротивление подключено последовательно, то ток будет почти нулевым; это означает, что цепь была открыта.

Также в параллельной цепи известно, что напряжение одинаково, поэтому напряжение между вольтметром и нагрузкой практически одинаково.

Теоретически, для идеального вольтметра вы должны иметь сопротивление в бесконечности, чтобы притягивающий ток был равен нулю; таким образом, в приборе нет потери мощности.

Но это практически невозможно, потому что вы не можете иметь материал с бесконечным сопротивлением.

Практическое использование

Вольтметры позволяют безопасно измерять напряжение или разницу электрических потенциалов между двумя точками цепи и в то же время не изменять напряжение этой цепи..

Способность измерять напряжение имеет решающее значение при проектировании и использовании передовых технологий, но также имеет и другие применения.

Например, вы хотите включить вентилятор, но при подключении и включении ничего не происходит. Хотя вентилятор может быть поврежден, розетка может не получать электричество.

Вольтметр может быть использован для измерения напряжения на вилке; Если оно не около 120 В, возможно, вилка повреждена.

Другое использование — определить, заряжена ли батарея или разряжена. Когда автомобиль не заводится, вы можете измерить напряжение аккумулятора с помощью вольтметра, чтобы увидеть, есть ли проблема.

Напряжение используется во многих приложениях повседневной жизни. Линии электропередачи передают электроэнергию на различных уровнях высокого напряжения от сотен до тысяч вольт, которые превышают 120 В от обычных настенных розеток.

Электронные устройства (такие как компьютеры) требуют точного контроля напряжения, но работают только при нескольких вольтах и ​​могут быть чувствительными даже к небольшим изменениям напряжения.

Существуют различные типы вольтметров для этих различных применений..

тип

Согласно принципу построения, существуют разные типы вольтметров. Они могут быть в основном классифицированы в:

  1. Железный вольтметр (МИ).
  2. Электродинамометр вольтметрового типа.
  3. Индукционный вольтметр.
  4. Электростатический вольтметр.
  5. Цифровой вольтметр (DVM).
  6. Вольтметр с постоянным магнитом (PMMC).
  7. Выпрямительный вольтметр.

Вольтметры, предназначенные для измерения высоких и опасных напряжений (например, линий электропередачи), имеют дополнительную изоляцию между контрольными точками и пользователем для предотвращения поражения электрическим током..

Другие вольтметры предназначены для измерения низкого уровня напряжения в небольших объектах, таких как компьютерные чипы, с огромной точностью.

Вольтметры, используемые в этих случаях, могут быть очень маленькими и предназначены для устранения или минимизации шума разностей потенциалов, которые существуют в окружающей среде естественным образом или исходят от близлежащих электронных устройств..

Наиболее распространенным вольтметром является портативное устройство с экраном и двумя электронными кабелями. Эти кабели подключены к двум точкам в цепи, и уровень напряжения отображается на экране.

ссылки
  1. Что такое вольтметр? Получено с study.com
  2. Определение: вольтметр. Получено с сайта whatis.techtarget.com
  3. Принцип работы вольтметра и виды вольтметра. Восстановлено с electric4u.com
  4. Вольтметр. Получено с schools.wikia.com
  5. Вольтметр. Получено с techopedia.com

Объяснение урока: Вольтметры | Nagwa

В этом объяснении мы узнаем, как использовать вольтметры в электрических цепях для измерить разность потенциалов на компоненте в цепи.

Напомним, что при наличии разности потенциалов между двумя точками этот разница будет оказывать силу на заряды, что приводит к потоку заряда между точки.

Вот почему разность электрических потенциалов всегда измеряется между двумя места. Напомним, что поток зарядов представляет собой электрический ток.

Мы можем измерить разность электрических потенциалов на компоненте, используя прибор под названием вольтметр.

Единицей разности потенциалов является вольт, которому мы даем символ V. Разность потенциалов 1 вольт или 1 В, эквивалентно 1 джоуль движение энергии 1 кулон заряда.

Итак, 1 вольт то же, что 1 джоуль на кулон.

Обозначение схемы вольтметра представляет собой кружок с буквой V в середина этого. Это показано на диаграмме ниже.

Пример 1. Определение количества вольтметров в цепи

На схеме показана электрическая цепь. Сколько вольтметров в цепи?

Ответ

Обозначение схемы вольтметра представляет собой круг с буквой V в середине этого. Это показано на диаграмме ниже.

На схеме, которую нам дали, есть два таких символа; следовательно, в цепи два вольтметра.

В схеме присутствуют другие символы. Что представляет каждый символ, так это показано ниже.

Пример 2. Описание функции вольтметра

Какую величину измеряет вольтметр?

Ответ

В этом вопросе мы должны написать краткое описание того, что такое вольтметр меры. Мы должны написать описание, которое будет ясным и простым. Мы не хотим использовать больше слов, чем нам действительно нужно.

Мы можем записать, например, следующее:

Рассмотрим схему, показанную на схеме ниже.

Эта схема состоит из лампочки, соединенной с ячейкой с помощью проводов. Клетка обеспечивает разность потенциалов.

Заряды текут от одной клеммы ячейки по проводу, через лампочку, по другому отрезку провода, наконец терминал клетки. Это единственный путь, по которому обвинения могут пойти в этом схема.

Диаграмма ниже помогает продемонстрировать это. Заряды текут по проводу 1 к лампочка.

Лампа использует этот ток для выполнения своей функции. Он излучает свет. Это означает, что между проводом 1 и проводом 2 будет разность потенциалов. Это разность потенциалов на лампочке.

Другой способ думать об этом состоит в том, что для перемещать заряды через лампочку.

Чтобы использовать вольтметр для измерения этой разности потенциалов, мы должны подключить его к цепи определенным образом.

Нам нужно подключить один конец вольтметра к части цепи перед лампочка или провод 1.

Другой конец вольтметра должен быть подключен к проводу 2 или к части цепь после лампочки.

Напомним, что разность потенциалов измеряется между двумя точками; это разница потенциалов между ними. Поскольку мы измеряем потенциал разница между лампочкой, нам нужно измерить разницу потенциалов только из-за лампочки.

Это показано на схеме ниже.

Это позволяет вольтметру определить разность потенциалов на лампочке.

Заряды, текущие по проводу, теперь будут иметь два возможных пути движения вдоль: либо через лампочку, либо через вольтметр.

Эти два пути показаны ниже.

Вариант А — это один из возможных путей поступления зарядов. Начиная слева терминале ячейки, они текут по синему проводу, пока не достигнут точка разветвления. Затем заряды текут по зеленой линии, через лампочку, и к правому концу ячейки по синей линии.

Вариант Б — еще один возможный путь. Опять заряды начинаются слева терминал ячейки и течь по синему проводу. В месте разветвления они вместо этого течь по красному проводу и через вольтметр. Затем они перетекают в правая клемма, вдоль синего провода.

Когда компоненты схемы размещаются по разным путям, как здесь, они подключены параллельно.

Итак, чтобы измерить разность потенциалов на компоненте, вольтметр должен быть подключены параллельно.

В частности, если путь от одного терминала ячейки к другому проходит через два компонента без ветвления, эти два компонента должны быть на этом пути.

Однако, если ток должен разветвляться, чтобы пройти через оба компонента, тогда компоненты должны находиться на разных путях.

Теперь рассмотрим схему ниже.

В этой цепи вольтметр и лампочка находятся на одном пути. Есть только один путь для потока зарядов.

Вольтметр больше не измеряет разность потенциалов на лампочка. Это связано с тем, что вольтметр подключен только к части цепь перед компонентом.

Когда существует только один путь между двумя подобными компонентами, они соединены последовательно. Это показано на диаграмме ниже.

Единственный путь, по которому могут следовать заряды, показан синей стрелкой. обвинения пуск с одного вывода элемента, через вольтметр, через лампочку, и обратно к другому терминалу.

Вольтметр не может измерить разность потенциалов компонента, если он соединены последовательно.

На схеме ниже показано другое расположение вольтметра.

Существует также только один путь прохождения зарядов по этой цепи, который показан ниже.

На этот раз заряды, начиная с ячейки, сначала проходят через колбу а потом вольтметр. В этом другом положении вольтметр все еще находится в серия с лампочкой.

Это означает, что он не может измерить разность потенциалов на лампочке.

Пример 3. Определение правильности подключения вольтметра

На каждой из следующих диаграмм показана цепь, содержащая элемент, лампочку и вольтметр. Какой из них показывает, как вольтметр должен быть подключен к цепи в чтобы измерить разность потенциалов на лампочке?

Ответ

Напомним, что вольтметр для измерения разности потенциалов на компонент, он должен быть подключен параллельно с ним.

Это говорит нам о том, что вокруг цепи должно быть два возможных пути. Вольтметр и лампочка должны быть на разных путях.

Сначала рассмотрим вариант А. Это не может быть правильным вариантом, так как цепь сломано. Это означает, что существует только один путь между двумя терминалы клетки.

Вольтметр подключается только к цепи после лампочки. Оно не может измерить разность потенциалов на лампочке.

Далее рассмотрим вариант B. На приведенной ниже принципиальной схеме показаны возможные пути вокруг цепи для протекания зарядов.

Провод имеет два пути, отмеченных на схеме буквами A и B. Лампочка горит путь A и путь вольтметра B.

Цепь разветвляется там, где пути A и пути B пересекаются. Мы видим тогда чтобы заряд, идущий от одной клеммы к другой, проходил через как по лампочке, так и по вольтметру заряд должен течь по обоим пути А и путь Б.

Заряд, который течет по пути А, не может также течь по пути В. Заряд, который потоки по пути B не могут также течь по пути A.

Это говорит нам о том, что пути A и пути B параллельны. Мы видели, что лампочка находится на пути А, а вольтметр на пути В, поэтому вольтметр и лампочка должна быть подключена параллельно. Это означает, что вольтметр может правильно измерить разность потенциалов на лампочке. Так, Б — правильный вариант.

Мы также должны рассмотреть другие варианты. Вариант C имеет только один путь, показано стрелкой на схеме ниже.

Это говорит нам о том, что вольтметр и лампа включены последовательно. Это означает вольтметр не может измерить разность потенциалов на нем.

То же верно и для варианта D: и вольтметр, и лампочка находятся на одном и том же путь, так как есть только один путь вокруг схемы. Они в серии. Это показано ниже.

Вариант E — цепь с более чем одним путем. Однако две составляющие не находятся на разных путях. Это показано на диаграмме ниже.

Отслеживание пути провода против часовой стрелки вокруг цепи позволяет нам чтобы проверить, включены ли компоненты последовательно или параллельно. Если заряды движутся по неветвящемуся пути вокруг цепи может проходить через оба компоненты, то эти компоненты находятся на этом пути и поэтому должны быть в серии.

Это относится к варианту E: они включены последовательно. На схеме выше варианта E, начиная с ячейки, мы можем проследить до точки i и, в одном направлении, пройти через лампочку.

Затем мы можем проследить до точки ii и далее до вольтметра. Переход к точке iii и далее до клетки завершает путь.

Напомним, что разность потенциалов измеряется между двумя точками. Так, для измерения разности потенциалов на лампочке нам понадобится наш вольтметр подключаться к двум разным частям цепи: одна перед компонент и один после. Вольтметр в варианте Е не имеет подключение к цепи перед лампочкой, поэтому она не подключена в параллельно с ним.

Пример 4. Определение правильности подключения вольтметра к Специальный компонент

На каждой из следующих схем показана цепь, содержащая ячейку, лампочку, зуммер и вольтметр. Какой из них показывает, как вольтметр должен быть подключен к цепи для измерения потенциала разница только по лампочке?

Ответ

Напомним, что вольтметр для измерения разности потенциалов на компонент, он должен быть подключен параллельно с ним.

Это говорит нам о том, что вокруг цепи должно быть два возможных пути; вольтметр и лампочка должны быть на разных путях.

Сначала рассмотрим вариант Е. Вольтметр подключен параллельно и лампочка и зуммер.

Мы знаем это, потому что они находятся на разных путях, как показано на диаграмме ниже.

Вольтметр находится на пути A. Два других компонента находятся на пути B.

Цепь разветвляется там, где пути A и пути B встречаются. Мы видим тогда чтобы заряд, идущий от одной клеммы ячейки к другой, проходил через лампочку, зуммер и вольтметр заряд должен течь вдоль как по пути A, так и по пути B. Это говорит нам о том, что все компоненты на пути B, лампочка и зуммер параллельны всем компонентам на пути А, вольтметр.

Диаграмма также показывает нам, что зуммер и лампочка включены последовательно, как они на одном пути. В этом случае заряд, стекающий с одной ячейки терминал к другому может проходить как через лампочку, так и через зуммер, в то время как течет по одному пути. Это говорит нам о том, что они находятся последовательно друг с другом.

Вопрос требует, чтобы вольтметры измеряли разность потенциалов только через лампочку.

Поскольку вольтметр подключен к обоим компонентам параллельно, он будет измерять полная разность потенциалов на лампочке и зуммере.

Далее рассмотрим вариант D. Вокруг схемы есть два пути, как показано на диаграмме ниже.

Отслеживание пути провода против часовой стрелки вокруг цепи позволяет нам чтобы проверить, включены ли компоненты последовательно или параллельно. Если заряды движутся по неветвящемуся пути вокруг цепи может проходить через оба компоненты, то эти компоненты находятся на этом пути и поэтому должны быть в серии.

На приведенной выше диаграмме варианта D, начиная с точки i, мы можем проследить вокруг, в одном направлении, к точке ii.

Затем мы можем проследить до точки iii, до лампочки и зуммера.

Таким образом, вольтметр не подключается параллельно к лампе, т. к. они оба на этом пути. Таким образом, он не может измерить разность потенциалов. через него.

Теперь рассмотрим вариант C. Возможные пути обхода схемы: показано на диаграмме ниже.

Это похоже на вариант E, но здесь вольтметр находится на пути B, а зуммер и лампочка на пути А. Это говорит нам о том, что вольтметр подключен в параллельно с зуммером и лампочкой.

Диаграмма также говорит нам о том, что зуммер и лампочка, опять же, включены последовательно.

Вопрос требует, чтобы вольтметры измеряли разность потенциалов только через лампочку.

Напомним, что каждая сторона вольтметра должна подключаться к другой стороне измеряемый компонент. Это должно происходить без прохождения через какие-либо другие компонента до достижения измеряемого компонента.

Это не тот случай, когда путь А проходит через другой компонент перед прохождением через лампу.

Поскольку вольтметр подключен к обоим компонентам параллельно, он будет измерять полная разность потенциалов на лампочке и зуммере.

Пути для варианта B показаны ниже.

Цепь разветвляется там, где встречаются пути A и пути B. Мы видим тогда чтобы заряд, идущий от одной клеммы ячейки к другой, проходил как через лампочку, так и через вольтметр заряд должен течь по обоим путь A и путь B. Заряд, который течет по пути A, не может также течь по пути B. Заряд, который течет по пути B, не может также течь по пути A.

Это говорит нам о том, что пути A и пути B параллельны. Мы видели, что лампочка находится на пути А, а вольтметр на пути В, поэтому вольтметр и лампочка должна быть подключена параллельно.

Зуммер устанавливается в цепи перед разветвлением. Следовательно, это не параллельно вольтметру, поэтому его разность потенциалов будет не измеряется, как требуется для вопроса.

Это означает, что вольтметр может правильно измерить потенциал разница только в лампочке. Так что правильный вариант Б.

Пример 5: Распознавание эквивалентных параллельных цепей с различными схемами

Какие две из следующих цепей эквивалентны?

Ответ

Зуммер, лампочка и ячейка в каждой цепи не двигаются. На каждой диаграмме это просто вольтметр, который меняет местоположение.

Это говорит нам о том, что две схемы будут эквивалентны, если их соответствующие вольтметры измеряют ту же разность потенциалов.

Напомним, что вольтметр для измерения разности потенциалов на компонент, он должен быть подключен параллельно с ним.

Начиная с варианта А, на приведенной ниже диаграмме показаны два пути вокруг схема.

Цепь разветвляется там, где встречаются пути A и пути B. Мы видим то для прохождения заряда от одного вывода ячейки к другому как через лампочку, так и через вольтметр заряд должен течь по обоим путь A и путь B. Заряд, который течет по пути A, не может также течь по пути B. Заряд, который течет по пути B, не может также течь по пути A.

Вольтметр находится на пути B, а лампа на пути A. Это означает, что два компонента соединены параллельно, и вольтметр будет измерять только разность потенциалов на лампочке.

В варианте В вольтметр измеряет общую разность потенциалов как на зуммер, так и на лампочку. Это показано ниже.

Цепь разветвляется там, где встречаются пути A и пути B. Мы видим тогда чтобы заряд, идущий от одной клеммы ячейки к другой, проходил через лампочку, зуммер и вольтметр заряд должен течь вдоль пути A и пути B. Это говорит нам о том, что все компоненты на пути A, лампочка и зуммер параллельны всем компонентам на пути B, вольтметр.

Зуммер и лампочка находятся на пути А, поэтому они включены последовательно, и вольтметр находится на пути B и подключен параллельно к обоим составные части.

В варианте C зуммер и вольтметр находятся на разных путях. Так, вольтметр будет измерять разность потенциалов на зуммере Только. Это показано ниже.

На приведенной ниже схеме показаны возможные пути обхода цепи для опции D. Вольтметр находится на том же пути, что и зуммер, и лампочка.

Отслеживание пути провода против часовой стрелки вокруг цепи позволяет нам, чтобы проверить, если компоненты последовательно или параллельно. Если обвинения движение по неветвящемуся пути вокруг цепи может проходить через обе компоненты, то эти компоненты находятся на этом пути и поэтому должны быть последовательно.

Начинаем с клетки и движемся к точке i. Затем проследим путь провод через зуммер и через лампочку к точке ii.

Затем проходим через вольтметр. Наконец, отслеживая ячейку завершает путь по кругу.

Это говорит нам о том, что все три компонента находятся на одном пути и поэтому находятся в серии. Вольтметр не измеряет разность потенциалов на любой компонент.

Наконец, вариант E имеет возможные пути, показанные на диаграмме ниже.

Вольтметр находится на другом пути от лампочки, аналогично варианту А но с вольтметром на пути A и лампочкой на пути B. Это говорит нам они соединены параллельно друг с другом и вольтметр снова измерит разность потенциалов только на лампочка.

Варианты E и A одинаковы.

Ключевые моменты

  • Вольтметр — это устройство, которое можно использовать для измерения потенциала разница между компонентами схемы.
  • Обозначение цепи вольтметра представляет собой кружок с буквой 𝑉 в середине, как показано ниже.
  • Вольтметры должны быть подключены параллельно.

электромагнетизм — Как вольтметр определяет напряжение?

Я не знаю, насколько общий ответ вам нужен, поэтому я начну с высокого уровня, а позже углублюсь в то, что такое напряжение и что на самом деле означает его измерение.

Я думаю, что ваш вопрос касается цифровых вольтметров (DVM), как они работают. Я предполагаю, что вы знаете, что когда у нас есть цифровой сигнал, мы можем обрабатывать его в электронном виде, чтобы выполнять любые арифметические и визуальные действия, необходимые для отображения некоторого значения на экране, поэтому я не буду это описывать.

Похоже, ваш вопрос касается получения этого цифрового представления в первую очередь из разности потенциалов. Цифровой вольтметр должен сначала получить цифровое представление аналоговой разности потенциалов, функция, выполняемая «аналогово-цифровым преобразователем» (АЦП). В электронном виде функция АЦП состоит в том, чтобы заставить заряды каким-то образом работать и измерять работу, которую они выполняют (см. Ниже). А пока я объясню в общих чертах процесс преобразования аналогового потенциала (любого напряжения) в набор цифровых потенциалов (высокого или низкого напряжения). Есть несколько способов сделать это, и я опишу два.

Первый — это «последовательное приближение», в котором мы используем умную цифровую электронику, чтобы угадать значение, а затем играем в игру «больше или меньше». Скажем, например, мы хотим измерить некоторый потенциал, который будет находиться в диапазоне от 0 В до 4 В. Наше первое предположение 2.000V. Мы создаем цифровое представление значения «2,000» и используем цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) для преобразования этого цифрового сигнала в аналоговый потенциал 2,000 В. Затем мы сравниваем это с нашим измеренным потенциалом, тест, который мы можем выполнить, используя операционный усилитель в качестве компаратора. Если наше предположение слишком низкое, старший бит нашего результата должен быть «1», который мы сохраняем в защелке (например, D-типа).

Затем увеличиваем наше предположение до середины оставшегося верхнего диапазона возможных значений (где-то от 2В до 4В), до 3.000В, и снова сравниваем. На этот раз мы обнаруживаем, что наша догадка слишком высока, и сохраняем следующий по значимости бит, «0». Сдвигаем наше предположение вниз к середине оставшегося возможного диапазона, к 2.500В, и снова тестируем. Повторяйте, пока не получите все нужные цифры.

Второй метод — это «интеграция», который намного проще понять. При этом используется цифровой счетчик, считающий в двоичном формате от нуля до любого количества битов точности, которое вы хотите. Мы используем ЦАП для преобразования этого двоичного значения в аналоговый потенциал и компаратор для определения того, выше или ниже этот потенциал, чем измеряемое напряжение. По мере того, как счетчик ведет отсчет от нуля вверх, потенциал на выходе ЦАП медленно растет. Продолжайте считать, пока выход компаратора не изменится, и в этот момент значение вашего счетчика будет двоичным представлением измеряемого напряжения! Магия!

Как работает ЦАП? Это сравнительно простой процесс суммирования напряжений пропорционально взвешенным двоичным битам. Например, для двоичного значения «1011» вы можете просто выполнить следующую сумму:

$$ (1 х 8 В) + (0 х 4 В) + (1 х 2 В) + (1 х 1 В) = 11V $$

Давайте углубимся в физику. Когда мы измеряем разность потенциалов, мы измеряем количество потенциальной энергии, которую электрические заряды, находящиеся в некоторой точке А цепи, имеют по отношению к зарядам в другой точке В. Учитывая средства передвижения, такой заряд будет перемещаться из А в B (или от B до A, в зависимости от полярности заряда), «совершая работу» при этом.

Под «совершением работы» я подразумеваю, что заряд будет взаимодействовать с окружающей средой во время своего движения, либо электрически, либо магнитно, в результате чего его потенциальная энергия преобразуется в какую-либо другую форму, такую ​​как тепло, свет или движение.

На практике инженеры никогда не думают в таких терминах, но я полагаю, полезно знать, что там происходит на самом деле, так что читайте дальше, если это вас интересует.

Чтобы измерить разность потенциалов между A и B, вы должны предоставить зарядам среду, через которую они проходят, и измерить работу, которую они совершают на пути из A в B через среду (или из B в A, опять же, в зависимости от полярности заряда) .

Задача вольтметра состоит в том, чтобы обеспечить такой путь, давая зарядам возможность выполнять работу, которую люди могут физически видеть, с целью использования этого физически видимого явления для измерения количества проделанной работы.

В гальванометре с подвижной катушкой, например, предлагаемый путь представляет собой катушку проволоки. Когда заряды проходят через катушку (движение, которое мы называем «электрическим током»), работа, которую они выполняют, заключается в создании магнитного поля, которое используется для отклонения подпружиненного постоянного магнита. Другими словами, потенциальная энергия зарядов расходуется на выполнение работы по физическому перемещению магнита. Величина отклонения отражает количество проделанной работы, которая, как мы теперь знаем, напрямую связана с потенциальной энергией, которую заряды потеряли («потратили») в своем путешествии, то, что мы называем разностью потенциалов или напряжением.

В DVM работа, выполняемая зарядами, более тонкая. Современные DVM используют МОП-транзисторы, которые имеют «затвор» и «канал». «Ворота» — это место накопления электронов, но, чтобы остаться там, электроны должны сначала преодолеть электростатическое отталкивание электронов, уже находящихся там, и близлежащих электронов в «канале» полевого МОП-транзистора. (Так работает конденсатор, а затвор полевого МОП-транзистора, по сути, представляет собой крошечный конденсатор). Это «работа», которую мы измеряем, потенциальная энергия, которую они тратят на преодоление этого отталкивания, чтобы занять область ворот.

Однако, оказавшись там, присутствие этих накопленных электронов затвора отталкивает и вытесняет электроны из канала. С меньшим количеством электронов, присутствующих в канале, для участия в электрическом токе сопротивление канала значительно увеличивается, что является значительным изменением по сравнению с крошечным количеством энергии, которое его спровоцировало.

Мы можем использовать это сопротивление канала как часть более крупной цепи, чтобы в конечном итоге получить любое напряжение или ток, которые мы хотим, в зависимости от измеряемой разности потенциалов, энергии, которая в первую очередь заполнила затвор зарядами.

Просто так:

Этот простейший вольтметр, который я знаю, это моя кожа. Если я приложу клеммы батареи PP3 к своему языку, я создаю путь для зарядов на одной клемме, чтобы двигаться к другой, через мой язык, и выполнять там работу по мере их перемещения. Большая часть работы, которую они выполняют, — это нагрев, но некоторая работа выполняется для ионизации соединений в нервной системе, что я ощущаю как покалывание. Сила покалывания связана с потенциальной энергией, расходуемой электронами при их путешествии по моему языку, что мы и подразумеваем под «напряжением».

Не делайте этого: я могу засунуть пальцы в электрическую розетку, обеспечивая проводящий путь и возможность для зарядов выполнять работу в моей руке (опять же сильный нагрев, но также и сильная ионизация, нервная стимуляция). Возникающие в результате спазмы и боль будут мерой разности потенциалов между живым и нейтральным. Не делай этого.

Другим способом измерения напряжения может быть использование резистора в качестве пути. В резисторах почти вся потенциальная энергия, которую заряд теряет при переходе от одного конца резистора к другому, тратится на создание тепла. Вы можете измерить скорость, с которой нагревается резистор, чтобы получить некоторое представление о разности потенциалов на резисторе.

электрических цепей. Как вольтметры измеряют работу, проделанную над компонентом?

спросил

Изменено 3 года, 7 месяцев назад

Просмотрено 901 раз

$\begingroup$

На моем уроке физики нам показали картинку ниже, чтобы измерить ток и разность потенциалов через компонент. Нам сказали, что сопротивление амперметра должно быть как можно меньше, а сопротивление вольтметра как можно выше, чтобы электроны проходили через компонент вместо вольтметра. Нам также сказали, что вольтметр измеряет изменение энергии электронов до и после прохождения компонента.

Это меня смутило, ведь если сопротивление вольтметра настолько велико, что через него почти не проходят электроны, то как он может измерить, сколько энергии несут электроны? Те немногие, которые проходят через вольтметр, наверняка вообще избегают компонента, так как же вы можете получить показания того, сколько энергии было передано компонентом?

  • электрические цепи
  • рабочие
  • электрические сопротивления
  • напряжение
  • батареи

$\endgroup$

3

$\begingroup$

Старомодные «аналоговые» вольтметры (со стрелкой и шкалой) или требуют для работы небольшой ток через них. Они состояли из чувствительного амперметра (амперметра), включенного последовательно с большим сопротивлением. Они измерили разность потенциалов косвенно, используя тот факт, что ток был пропорционален pd на резисторе (закон Ома). Грубо говоря, чем больше вы заплатили за вольтметр, тем чувствительнее его амперметр, поэтому сопротивление могло бы быть выше, и метр меньше влиял бы на pd, который вы пытаетесь измерить!

Цифровые вольтметры работают по совершенно другому принципу, и его гораздо сложнее объяснить! Теоретически они не требуют, чтобы ток проходил через них. Сначала очень полезная аналогия: если мы сравним электрический ток со скоростью течения воды по трубе из высокого водоема в нижний, то мы можем сравнить разность потенциалов с высотой разностью уровней воды в водоемах. . Разница в высоте пропорциональна разнице в гравитационном PE на единицу массы; Разность потенциалов пропорциональна разнице электрической потенциальной энергии на единицу заряда.

Современные вольтметры производят собственную внутреннюю разность потенциалов, которая увеличивается с постоянной скоростью (представьте себе повышение уровня воды) от нуля. В тот момент, когда внутреннее pd начинает расти, запускаются внутренние часы. Существует электронное устройство, которое определяет, когда внутренне сгенерированный pd равен неизвестному pd, который вы применили к вольтметру (уровни воды равны!). Затем устройство останавливает часы. Чем дольше шли часы, тем выше должно было быть неизвестное напряжение. Цифровой дисплей напряжения сделан пропорциональным этому прошедшему времени. Процесс повторяется снова и снова, отслеживая любые (не слишком быстрые) изменения неизвестного напряжения.

Надеюсь, вы хоть что-то поняли!

$\endgroup$

2

$\begingroup$

Вольтметру требуется очень небольшой ток для измерения напряжения. Поэтому он использует очень мало энергии электронов. Напряжение — это энергия, необходимая для перемещения заряда между двумя точками. Когда работа выполняется над электроном, скажем, батареей, он получает энергию (повышение напряжения). Когда электрон преодолевает сопротивление, он теряет энергию (падение напряжения). Сумма повышений равна падениям для сохранения энергии (закон напряжения Кирхгофа) Надеюсь, это поможет

$\endgroup$

Твой ответ

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

.

Базовый рабочий лист по использованию вольтметра — базовое электричество

 

 

0:00 / 0:00

  • Подкаст
  • Последний
  • Подписывайся
    • Гугл
    • Спотифай
    • яблоко
    • iHeartRadio
    • Сшиватель
    • Пандора
    • Настройтесь
  • Дом
  • Рабочие листы
  • Основное электричество
  • Основное использование вольтметра

Основное электричество

PDF-версия

  • Вопрос 1

    Что покажет этот вольтметр при подключении к аккумулятору, как показано на рисунке (допустим, напряжение аккумулятора 6 вольт)? Поясните свой ответ.

    Показать ответ

    Я мог бы просто дать вам ответ, но эту задачу так легко смоделировать в реальной жизни, что я бы предпочел, чтобы вы попробовали ее сами!

    Дополнительный вопрос: что это говорит вам о природе напряжения и о том, как оно измеряется?

    Примечания:

    Этот вопрос дает прекрасную возможность обсудить еще одну основополагающую концепцию электричества: напряжение всегда измеряется между двумя точками .

  • вопрос 2

    Что покажет этот вольтметр при подключении к аккумулятору, как показано на рисунке (допустим, напряжение аккумулятора 6 вольт)? Поясните свой ответ.

    Показать ответ

    Вольтметр зарегистрирует -6 вольт.

    Как вы думаете, что произойдет, если вольтметр будет в стиле аналога (с движущейся «стрелкой», а не с числовым дисплеем)?

    Примечания:

    Спросите учащихся, как поведет себя в этой ситуации аналоговый вольтметр (с движущейся стрелкой). Этот вопрос очень хорошо подходит для простого экспериментирования в классе, даже во время обсуждения.

  • Вопрос 3

    Если бы мы подключили вольтметр напрямую к омметру, что бы вы ожидали увидеть в регистре сопротивления омметра между его измерительными проводами?

    Показать ответ

    Омметр должен зарегистрировать очень высокое сопротивление.

    Примечания:

    Спросите учащихся , почему вольтметр должен иметь очень высокое сопротивление (многие тысячи или миллионы Ом) между своими измерительными проводами. Как это свойство всех вольтметров связано с тем, как они используются для измерения тока в реальных цепях?

  • Вопрос 4

    Во многих электронных схемах используется так называемый разделенный источник питания или двойной источник питания :

    Определите показания цифрового вольтметра при подключении между следующими точками:

    • Красный провод на Ä, черный свинец на земле
    • Красный провод на «B», черный провод на массу
    • Красный провод на Ä, черный провод на «B»
    • Красный провод на «B», черный провод на Ä

    ПРИМЕЧАНИЕ. в электронных системах «земля» часто не ассоциируется с фактическим контактом «земля-почва». Обычно это относится только к общей контрольной точке где-то в цепи, используемой для измерения напряжения. Это позволяет нам указывать напряжения в отдельных точках цепи, подразумевая, что «земля» — это

    другая точка , к которой подключается вольтметр.

    Показать ответ

    • Красный провод на «А», черный провод на массу ( Цифровой вольтметр показывает 15 вольт )
    • Красный провод на «B», черный провод на массу ( Цифровой вольтметр показывает -15 вольт )
    • Красный провод на «A», черный провод на «B» ( Цифровой вольтметр показывает 30 вольт )
    • Красный провод на «B», черный провод на «Ä» ( Цифровой вольтметр показывает -30 вольт )

    Примечания:

    На этот вопрос можно легко ответить, имея только вольтметр, две батареи и одну перемычку для последовательного соединения двух батарей. Не беда, если батарейки по 15 вольт! Фундаментальный принцип все еще можно исследовать с батареями любого напряжения, так что это очень простая демонстрация, которую можно настроить во время обсуждения.

  • Вопрос 5

    Определите, какое напряжение покажет вольтметр при подключении между следующими точками этой цепи:

    • Между TB1-1 и TB1-3
    • Между TB1-4 и TB2-4
    • Между ТВ2-3 и ТВ2-1
    • Между ТВ1-1 и ТВ2-1

    Подсказка: может быть полезно сначала нарисовать аккуратную принципиальную схему этой цепи, пометив все точки подключения!

    Показать ответ

    • Между TB1-1 и TB1-3 ( Вольтметр измеряет 9 вольт )
    • Между TB1-4 и TB2-4 ( Вольтметр измеряет 0 вольт )
    • Между TB2-3 и TB2-1 ( Вольтметр измеряет 0 вольт )
    • Между TB1-1 и TB2-1 ( Вольтметр измеряет 9 вольт )

    Примечания:

    Этот вопрос дает возможность обсудить концепцию электрически общих точек : а именно, что между точками, которые сделаны «электрически общими» посредством низкоомных соединений между ними, не может быть существенного напряжения.

    Это также возможность развить навык рисования принципиальной схемы для реальной цепи. Принципиальные схемы, конечно, очень полезны, поскольку они обеспечивают красивое и аккуратное расположение всех компонентов схемы, облегчая визуализацию падений напряжения и других величин.

  • Вопрос 6

    Определите, какое напряжение покажет вольтметр при подключении между следующими точками в этой неисправной цепи:

    • Между TB1-1 и TB1-3
    • Между TB1-4 и TB2-4
    • Между ТВ2-3 и ТВ2-1
    • Между ТВ1-1 и ТВ2-1

    Подсказка: может быть полезно сначала нарисовать аккуратную принципиальную схему этой цепи, пометив все точки подключения!

    Показать ответ

    • Между TB1-1 и TB1-3 ( Вольтметр измеряет 9 вольт )
    • Между TB1-4 и TB2-4 ( Вольтметр измеряет 9 вольт )
    • Между TB2-3 и TB2-1 ( Вольтметр измеряет 0 вольт )
    • Между TB1-1 и TB2-1 ( Вольтметр измеряет 9 вольт )

    Примечания:

    Задайте своим учащимся вопрос: как обрыв провода влияет на электрическую «общность» между TB1-4 и TB2-4?

  • Вопрос 7

    Определите, что будут регистрировать эти четыре вольтметра (A, B, C, D) при подключении к этой цепи в следующих положениях (при условии, что напряжение батареи равно 6 вольт):

    • Вольтметр A =
    • Вольтметр B =
    • Вольтметр С =
    • Вольтметр D =

    Показать ответ

    • Вольтметр A = 6 вольт
    • Вольтметр B = 0 вольт
    • Вольтметр C = 6 вольт
    • Вольтметр D = 0 вольт

    Примечания:

    Студенты часто считают, что термины «открыто» и «закрыто» вводят в заблуждение по отношению к электрическим выключателям, потому что они звучат противоположно функции двери (т. е. вы можете пройти только через открытую дверь, но электричество может проходить только через замкнутый выключатель!). Однако на самом деле слова имеют смысл, если вы посмотрите на схематический символ электрического выключателя в виде двери, установленной «боком» в цепи. Тогда, по крайней мере визуально, «открытый» и «закрытый» будут иметь общие ссылки.

    Одной из аналогий, которую можно использовать для функции переключателя, которая имеет смысл со схемой, является подъемный мост: когда мост опущен (закрыт), автомобили могут пересекать его; когда мост поднят (открыт), автомобили не могут.

    Я обнаружил, что концепция электрически общих точек наиболее полезна, когда учащиеся впервые учатся связывать падение напряжения с непрерывностью (обрывы или неразрывы) в цепи.

    Способность немедленно связать ожидаемое падение напряжения между двумя точками с электрической непрерывностью между этими точками является очень важным базовым навыком при устранении электрических неисправностей. Без овладения этим навыком учащимся будет очень трудно обнаруживать и устранять неисправности в цепях, вызванные плохим соединением и обрывом проводов, которые составляют значительную часть реальных отказов цепей.

  • Вопрос 8

    Определите, что будут регистрировать эти четыре вольтметра (A, B, C, D) при подключении к этой цепи в следующих положениях (при условии, что напряжение батареи равно 6 вольт):

    • Вольтметр A =
    • Вольтметр B =
    • Вольтметр С =
    • Вольтметр D =

    Показать ответ

    • Вольтметр A = 0 вольт
    • Вольтметр B = 6 вольт
    • Вольтметр C = 6 вольт
    • Вольтметр D = 0 вольт

    Примечания:

    Студенты часто считают, что термины «открыто» и «закрыто» вводят в заблуждение по отношению к электрическим выключателям, потому что они звучат противоположно функции двери (т. е. вы можете пройти только через открытую дверь, но электричество может проходить только через замкнутый выключатель!). Однако на самом деле слова имеют смысл, если вы посмотрите на схематический символ электрического выключателя в виде двери, установленной «боком» в цепи. Тогда, по крайней мере визуально, «открытый» и «закрытый» будут иметь общие ссылки.

    Одной из аналогий, которую можно использовать для функции переключателя, которая имеет смысл со схемой, является подъемный мост: когда мост опущен (закрыт), автомобили могут пересекать его; когда мост поднят (открыт), автомобили не могут.

    Я обнаружил, что концепция электрически общих точек наиболее полезна, когда учащиеся впервые учатся связывать падение напряжения с непрерывностью (обрывы или неразрывы) в цепи.

    Способность немедленно связать ожидаемое падение напряжения между двумя точками с электрической непрерывностью между этими точками является очень важным базовым навыком при устранении электрических неисправностей. Без овладения этим навыком учащимся будет очень трудно обнаруживать и устранять неисправности в цепях, вызванные плохим соединением и обрывом проводов, которые составляют значительную часть реальных отказов цепей.

  • Вопрос 9

    Здесь показана схема, построенная на печатной плате («печатной плате»), с медными «дорожками», служащими проводами для соединения компонентов вместе:

    Как можно использовать мультиметр для измерения напряжения на компонент с маркировкой «R1» под напряжением? Включите в свой ответ следующие важные моменты:

    • Конфигурация мультиметра (положение селекторного переключателя, разъемы для измерительных проводов)
    • Подключения измерительных проводов счетчика к цепи
    • Состояние переключателя на плате (разомкнут или замкнут)

    Показать ответ

    Показанные подключения измерительных проводов (к цепи) не являются единственным правильным ответом. Можно прикасаться тестовыми щупами к разным точкам на печатной плате и при этом измерять напряжение на резисторе (компонент с маркировкой R1). В каких альтернативных точках на печатной плате можно измерить напряжение на резисторе R1?

    Примечания:

    Многие мультиметры используют «международные» символы для маркировки положений селекторного переключателя постоянного и переменного тока. Учащимся важно понять, что означают эти символы.

    Показанные подключения измерительных проводов (к цепи) не являются единственным правильным ответом. Можно прикасаться измерительными проводами к разным точкам на печатной плате и при этом измерять напряжение на резисторе (R1). Однако, если на печатной плате имеются плохие соединения (между выводами компонента и медными дорожками), измерение напряжения в точках на печатной плате, отличных от непосредственно на рассматриваемом компоненте, может дать ошибочные результаты. Обсудите это со своими учениками.

  • Вопрос 10

    Предположим, я собираюсь измерить неизвестное напряжение с помощью вольтметра с ручным диапазоном. Этот конкретный вольтметр имеет несколько различных диапазонов измерения напряжения на выбор:

    • 500 вольт
    • 250 вольт
    • 100 вольт
    • 50 вольт
    • 25 В
    • 10 вольт
    • 5 вольт

    С какого диапазона лучше всего начать при первом измерении этого неизвестного напряжения с помощью мультиметра? Поясните свой ответ.

    Показать ответ

    Начните с установки вольтметра на максимальное значение: 500 вольт. Затем посмотрите, регистрирует ли стрелка движения что-либо с выводами измерителя, подключенными к цепи. Решите изменить диапазон измерителя на основе этого первого показания.

    Примечания:

    Мне всегда нравится, когда мои ученики начинают знакомство с испытательным оборудованием со старомодных аналоговых мультиметров. Только после того, как они научатся обращаться с недорогим измерителем, я разрешаю им использовать в своей работе что-то лучшее (цифровое, автоматическое определение диапазона). Это заставляет студентов ценить то, что «причудливый» измеритель делает для них, а также обучать их основным принципам определения диапазона инструментов и точности измерений.

  • Вопрос 11

    Предположим, мне нужно было проверить наличие постоянного напряжения между всеми проводами, подключенными к этой клеммной колодке. Какое наименьшее количество отдельных измерений мне пришлось бы выполнить с помощью вольтметра, чтобы проверить напряжение между всеми возможными комбинациями пар проводов (помните, что напряжение равно , всегда измеряется между двумя точками!)?

    Показать ответ

    105 измерений напряжения необходимы (минимум) для проверки напряжения между каждой возможной комбинацией двух проводов из 15 проводов. Математически количество двухпроводных тестовых комбинаций определяется уравнением:

    п я=1 (i − 1)

    Где,

    n = количество проводов

    Контрольный вопрос: существует способ математически сократить выражение, показанное выше, так, чтобы оно содержало только переменную n, а не i или символ «суммирования» ( ∑).

    Примечания:

    Это интересное математическое упражнение для определения общего количества 2-проводных комбинаций, полученных из 15 проводов. Если вашим учащимся трудно определить это число, предложите им попытаться вычислить общее количество 2-проводных комбинаций с меньшим количеством проводов, скажем, четырьмя вместо пятнадцати.

    Между прочим, это мощная техника решения проблем: упростить задачу до одной с меньшими количествами, пока решение не станет интуитивно очевидным, а затем определить точные шаги, необходимые для достижения этого очевидного решения. После этого примените те же действия к исходной проблеме.

    Контрольный вопрос на самом деле относится к уровню предварительного исчисления или исчисления.

  • Вопрос 12

    Вольтметры должны быть подключены в параллельно с измеряемым напряжением:

    Чтобы практически функционировать, вольтметр должен иметь некоторую конечную величину внутреннего сопротивления. Обычно это очень большое количество, но меньше бесконечности. Вам должно быть очевидно, что наличие этого сопротивления будет иметь некоторое влияние на напряжение в цепи по сравнению с величиной напряжения в цепи без подключенного счетчика из-за того, что реальные источники напряжения имеют тенденцию «проседать», когда подвергается дополнительным нагрузкам:

    Объясните, почему обычно безопасно игнорировать внутреннее сопротивление вольтметра, когда он включен в цепь. Обычный термин, используемый в электротехнике для описания этого преднамеренного упущения, — 9.0486 заболачивание . В этой конкретной схеме инженер сказал бы: «Сопротивление лампочки превышает внутреннее сопротивление вольтметра».

    Показать ответ

    Когда одна величина «забивает» другую, мы имеем в виду, что ее влияние огромно по сравнению с влиянием другой, настолько, что мы можем спокойно игнорировать ее в наших расчетах и ​​тем не менее получить достаточно точный результат.

    Примечания:

    Я обнаружил, что концепция «заболачивания» чрезвычайно полезна при проведении оценок. Возможность игнорировать значения некоторых компонентов позволяет упростить множество схем, что упрощает выполнение вычислений.

Связанный контент

  • Конструкция вольтметра
  • Настройка операционной системы роботов (ROS) для коммерческого использования
  • Введение в основы антенн
  • Поиск и устранение неисправностей основной цепи
  • Силовой модуль, монтируемый на плате, параллельная работа Основные требования к конструкции
  • Кодировщики и декодеры
  • Указатель рабочих листов
  • Двоичная математика

Публикуется на условиях лицензии Creative Commons Attribution License

Вам также может понравиться

  • Четыре ключевые характеристики тактильных переключателей Omron

    от Омрон

  • GaN-транзисторы выходят за пределы производительности по мере выпуска новых продуктов

    Джейк Герц

  • Компании используют радар, чтобы предупредить, когда дети остаются на заднем сиденье

    Джейк Герц

  • Использование уравнения Аррениуса для прогнозирования старения электронных компонентов

    доктор Стив Арар

  • Гарвард выводит фотонику на новый уровень с первым интегрированным лазером на чипе TFLN

    Джейк Герц

Расходомеры с подвижной катушкой

Расходомеры с подвижной катушкой

Конструкция вольтметра, амперметра или омметра начинается с токочувствительного элемента. Хотя большинство современных счетчиков имеют твердотельные цифровые показания, физику легче продемонстрировать с помощью детектора тока с подвижной катушкой, называемого гальванометром. Поскольку модификации датчика тока компактны, целесообразно иметь все три функции в одном приборе с несколькими диапазонами чувствительности. Схематически «мультиметр» с одним диапазоном может быть спроектирован так, как показано на рисунке.

Вольтметр Амперметр Омметр
Измерение сопротивления вольтметром/амперметром
Индекс

Цепи постоянного тока

  4 3
Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R Ступица
Вернуться
Вольтметр измеряет изменение напряжения между двумя точками электрической цепи и поэтому должен быть подключен параллельно той части цепи, на которой производится измерение. Напротив, амперметр должен быть подключен последовательно. По аналогии с водяным контуром вольтметр подобен измерителю, предназначенному для измерения перепада давления. Необходимо, чтобы вольтметр имел очень высокое сопротивление, чтобы не оказывать заметного влияния на ток или напряжение, связанные с измеряемой цепью. Современные твердотельные счетчики имеют цифровые показания, но принципы работы можно лучше оценить, изучив старые счетчики с подвижной катушкой, основанные на гальванометрических датчиках.
Детали конструкции вольтметра
Индекс

Цепи постоянного тока

  4 3
Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R Ступица
Назад

Амперметр — это прибор для измерения электрического тока в амперах в ветви электрической цепи. Он должен быть включен последовательно с измеряемой ветвью и должен иметь очень низкое сопротивление, чтобы избежать значительного изменения измеряемого тока. Напротив, вольтметр должен быть подключен параллельно. Аналогия с встроенным расходомером в водяном контуре может помочь понять, почему амперметр должен иметь низкое сопротивление и почему параллельное подключение амперметра может повредить счетчик. Современные твердотельные счетчики имеют цифровые показания, но принципы работы можно лучше оценить, изучив старые счетчики с подвижной катушкой, основанные на гальванометрических датчиках.

Подробная информация о конструкции амперметра
Индекс

Цепи постоянного тока

  4 3
Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R Ступица
Назад

Стандартный способ измерения сопротивления в омах заключается в подаче постоянного напряжения на сопротивление и измерении тока через него. Этот ток, конечно, обратно пропорционален сопротивлению в соответствии с законом Ома, так что у вас есть нелинейная шкала. Ток, регистрируемый токочувствительным элементом, пропорционален 1/R, так что большой ток подразумевает малое сопротивление. Современные твердотельные счетчики имеют цифровые показания, но принципы работы можно лучше оценить, изучив старые счетчики с подвижной катушкой, основанные на гальванометрических датчиках.

Измерение сопротивления вольтметром/амперметром
Индекс

Цепи постоянного тока

  4 3
Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R Ступица
Назад

Значение электрического сопротивления, связанное с элементом цепи или прибором, можно определить путем измерения напряжения на нем с помощью вольтметра и силы тока через него с помощью амперметра, а затем деления измеренного напряжения на силу тока. Это приложение закона Ома, но этот метод работает даже для неомических сопротивлений, где сопротивление может зависеть от тока. По крайней мере, в этих случаях это дает вам эффективное сопротивление в омах при этой конкретной комбинации напряжения и тока.

Индекс

Цепи постоянного тока

  4 3
Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R Ступица
Вернуться

Вольтметры и амперметры постоянного тока | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объяснить, 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, тогда как амперметры измеряют ток. Некоторые счетчики в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях являются вольтметрами или амперметрами. (См. рис. 1.) Внутренняя конструкция простейших из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, дают дополнительные сведения о применении последовательных и параллельных соединений.

Рисунок 1. Датчики уровня топлива и температуры (крайний правый и крайний левый соответственно) в этом Volkswagen 1996 года выпуска — это вольтметры, которые регистрируют выходное напряжение «передатчиков», которое, как мы надеемся, пропорционально количеству бензина в баке и температура 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. 2, где вольтметр обозначен символом V.) Амперметры подключаются последовательно к любому устройству, ток которого нужно измерить. Последовательное соединение используется потому, что последовательно соединенные объекты имеют одинаковый ток, проходящий через них. (См. рис. 3, где амперметр обозначен символом А.)

Рис. 2. (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 его внутреннего сопротивления r . (b) Используемый цифровой вольтметр. (кредит: Messtechniker, Wikimedia Commons)

Рис. 3. Амперметр (A) подключен последовательно для измерения 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 означает emf, а r обозначает внутреннее сопротивление источника разности потенциалов.)

Аналоговые измерители: гальванометры

Аналоговые измерители имеют иглу, которая поворачивается, чтобы указывать на числа на шкале, в отличие от цифровых измерителей , которые имеют числовые показания, подобные ручному калькулятору. Сердцем большинства аналоговых счетчиков является устройство, называемое гальванометром , обозначаемым буквой G. Ток, протекающий через гальванометр, I G , производит пропорциональное отклонение иглы. (Это отклонение происходит из-за силы магнитного поля, действующей на провод с током.)

Двумя важнейшими характеристиками данного гальванометра являются его сопротивление и чувствительность к току. Чувствительность по току — это ток, который дает полное отклонение стрелки гальванометра, максимальный ток, который может измерить прибор. Например, гальванометр с токовой чувствительностью 50 мкА имеет максимальное отклонение своей стрелки при протекании через нее 50 мкА, показывает половину шкалы при протекании через нее 25 мкА и т. д. Если такой гальванометр имеет сопротивление 25 Ом, то напряжение всего 9 Ом0329 В = IR = (50 мкА)(25 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. 4 показано, как можно использовать гальванометр в качестве вольтметра, подключив его последовательно с большим сопротивлением R . Значение сопротивления R определяется максимальным измеряемым напряжением. Предположим, вы хотите, чтобы 10 В производили полное отклонение вольтметра, содержащего гальванометр на 25 Ом с чувствительностью 50 мкА. Тогда 10 В, подаваемые на счетчик, должны давать ток 50 мкА. Общее сопротивление должно быть

[латекс] {R} _ {\ text {tot}} = R + r = \ frac {V} {I} = \ frac {10 \ text { V}} {50 \ text { } \ mu \ text {A}}=200\text{k}\Omega\\[/latex] или

[латекс]R={R}_{\text{tot}}-r=200\text{k}\Omega- 25\text{ }\Omega \примерно 200\text{ k}\Omega \\[/latex].

( R настолько велико, что сопротивление гальванометра, r , почти пренебрежимо мало.) Обратите внимание, что 5 В, приложенные к этому вольтметру, вызывают отклонение на половину шкалы, создавая ток 25 мкА через измеритель, и поэтому показания вольтметра пропорциональны напряжению по желанию. Этот вольтметр не будет полезен для напряжений менее половины вольта, потому что отклонение измерителя 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.

Рис. 4. Большое сопротивление R , включенное последовательно с гальванометром G, дает вольтметр, отклонение которого на полную шкалу зависит от выбора R . Чем больше измеряемое напряжение, тем больше должно быть R . (Обратите внимание, что r представляет внутреннее сопротивление гальванометра.)

Гальванометр как амперметр

Тот же гальванометр можно превратить в амперметр, поместив его параллельно с небольшим сопротивлением R , часто называемый шунтирующим сопротивлением , как показано на рис. 5. Поскольку шунтирующее сопротивление мало, большая часть тока проходит через него, что позволяет амперметру измерять токи, намного большие, чем те, которые производят полное отклонение гальванометр. Предположим, например, что нужен амперметр, дающий полное отклонение на 1,0 А, и содержащий такой же 25-омный гальванометр с его чувствительностью 50 мкА. Так как R и r включены параллельно, напряжение на них одинаковое. Эти 9{-3}\text{ }\Omega\\[/latex].

Рис. 5. Небольшое шунтирующее сопротивление R , включенное параллельно гальванометру G, дает амперметр, отклонение на полную шкалу которого зависит от выбора R . Чем больше измеряемый ток, тем меньше R должно быть. Большая часть тока ( I ), протекающего через счетчик, шунтируется через R для защиты гальванометра. (Обратите внимание, что r 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. Во-первых, 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. 6(а).) (Большое сопротивление, соединенное параллельно с малым, имеет суммарное сопротивление, практически равное малому.) Если, однако, сопротивление вольтметра сравнимо с сопротивлением измеряемого устройства, то два параллельно имеют меньшее сопротивление, заметно влияя на цепь. (См. рис. 6(b).) Напряжение на устройстве не такое, как если бы вольтметр не был включен в цепь.

Рис. 6. (a) Вольтметр, сопротивление которого значительно превышает сопротивление устройства (RVoltmeter>>R), к которому он подключен 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 ≅ R), так что параллельное сопротивление составляет половину того, что оно имеет, 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. 7(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. 7(b).) 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.

Рис. 7. (a) Обычно амперметр имеет настолько 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, которые делают измерения с точностью до нескольких процентов. Обратите внимание, что неточность возникает из-за изменения схемы, а не из-за неисправности счетчика.

Connections: Limits to Knowledge

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 10 6 .

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 счетчики, они меньше изменяют схему, 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. Обратитесь к рисунку 2 и рисунку 3 и их обсуждению в тексте.

PhET Explorations: набор для построения схемы (только DC), виртуальная лаборатория

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

Нажмите, чтобы загрузить симуляцию. Запуск с использованием Java.

Резюме раздела

  • Вольтметры измеряют напряжение, а амперметры измеряют ток.
  • Вольтметр подключается параллельно источнику напряжения для получения полного напряжения и должен иметь большое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
  • Амперметр включен последовательно, чтобы получить полный ток, протекающий через ветвь, и должен иметь небольшое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
  • Оба могут быть основаны на комбинации резистора и гальванометра, устройства, которое дает аналоговое считывание тока.
  • Стандартные вольтметры и амперметры изменяют измеряемую цепь и, таким образом, имеют ограниченную точность.

Концептуальные вопросы

1. Почему нельзя подключать амперметр непосредственно к источнику напряжения, как показано на рис. 9? (Обратите внимание, что буква E на рисунке означает ЭДС.)

Рисунок 9.

2. Предположим, вы используете мультиметр (предназначенный для измерения диапазона напряжений, токов и сопротивлений) для измерения тока в цепи и случайно оставили его в режиме вольтметра. Какое влияние счетчик окажет на цепь? Что произойдет, если вы измеряете напряжение, но случайно переведете мультиметр в режим амперметра?

3. Укажите точки, к которым можно было бы подключить вольтметр для измерения следующих разностей потенциалов на рисунке 10: (а) разность потенциалов источника напряжения; (б) разность потенциалов на R 1 ; (c) через R 2 ; (d) через R 3 ; (e) между R 2 и R 3 . Обратите внимание, что может быть более одного ответа на каждую часть.

Рисунок 10.

4. Чтобы измерить токи на рисунке 10, вы должны заменить провод между двумя точками амперметром. Укажите точки, между которыми вы поместите амперметр для измерения следующих параметров: (а) полный ток; (б) ток, протекающий через R 1 ; (c) через R 2 ; (d) через R 3 . Обратите внимание, что может быть более одного ответа на каждую часть.

Задачи и упражнения

1. Какова чувствительность гальванометра (т. е. какой ток дает полное отклонение) внутри вольтметра, имеющего сопротивление 1,00 МОм на шкале 30,0 В?

2. Какова чувствительность гальванометра (то есть какой ток дает полное отклонение) внутри вольтметра, имеющего сопротивление 25,0 кОм на шкале 100 В?

3. Найдите сопротивление, которое необходимо включить последовательно с гальванометром на 25,0 Ом с чувствительностью 50,0 мкА (такой же, как рассмотренный в тексте), чтобы его можно было использовать в качестве вольтметра с 0,100 В. полномасштабное чтение.

4. Найдите сопротивление, которое необходимо включить последовательно с гальванометром 25,0 Ом с чувствительностью 50,0 мкА (такой же, как рассмотренный в тексте), чтобы его можно было использовать в качестве вольтметра с напряжением 3000 В. полномасштабное чтение. Включите принципиальную схему с вашим решением.

5. Найдите сопротивление, которое необходимо подключить параллельно гальванометру 25,0 Ом с чувствительностью 50,0 мкА (такой же, как рассмотренный в тексте), чтобы его можно было использовать в качестве амперметра с током 10,0 А. полномасштабное чтение. Включите принципиальную схему с вашим решением.

6. Найдите сопротивление, которое необходимо подключить параллельно гальванометру 25,0 Ом с чувствительностью 50,0 мкА (такой же, как рассмотренный в тексте), чтобы его можно было использовать в качестве амперметра с током 300 мА. полномасштабное чтение.

7. Найдите сопротивление, которое необходимо включить последовательно с гальванометром сопротивлением 10,0 Ом с чувствительностью 100 мкА, чтобы его можно было использовать в качестве вольтметра с: (a) полным показанием 300 В, и ( б) показание полной шкалы 0,300 В.

8. Найдите сопротивление, которое необходимо подключить параллельно гальванометру с сопротивлением 10,0 Ом и чувствительностью 100 мкА, чтобы его можно было использовать в качестве амперметра с: (a) полным показанием 20,0 А, и ( б) 100-мА полное показание.

9. Предположим, вы измеряете напряжение на клеммах щелочного элемента на 1,585 В, имеющего внутреннее сопротивление 0,100 Ом, приложив к его клеммам вольтметр на 1,00 кОм. (См. рис. 11.) а) Какой ток течет? (b) Найдите напряжение на клеммах. в) Чтобы увидеть, насколько близко измеренное напряжение на клеммах к ЭДС, рассчитайте их отношение.

Рисунок 11.

10. Предположим, вы измеряете напряжение на клеммах литиевого элемента на 3,200 В, имеющего внутреннее сопротивление 5,00 Ом, приложив к его клеммам вольтметр на 1,00 кОм. а) Какой ток течет? (b) Найдите напряжение на клеммах. в) Чтобы увидеть, насколько близко измеренное напряжение на клеммах к ЭДС, рассчитайте их отношение.

11. Некоторый амперметр имеет сопротивление 5,00 × 10 −5 Ом по шкале 3,00 А и содержит гальванометр на 10,0 Ом. Какова чувствительность гальванометра?

12. Вольтметр на 1,00 МОм включен в цепь параллельно резистору на 75,0 кОм. а) Нарисуйте схему соединения. б) Чему равно сопротивление комбинации? (c) Если напряжение на комбинации останется таким же, как и на одном резисторе 75,0 кОм, на сколько процентов увеличится ток? (d) Если ток через комбинацию остается таким же, как и через один резистор 75,0 кОм, на сколько процентов уменьшится напряжение? (e) Являются ли существенными изменения, обнаруженные в частях (c) и (d)? Обсуждать.

13. Амперметр на 0,0200 Ом включен в цепь последовательно с резистором на 10,00 Ом. а) Нарисуйте схему соединения. (b) Рассчитайте сопротивление комбинации. (c) Если напряжение остается таким же на всей комбинации, как и на одном резисторе 10,00 Ом, на сколько процентов уменьшится ток? (d) Если ток через комбинацию остается таким же, как и через один резистор 10,00 Ом, на сколько процентов увеличится напряжение? (e) Являются ли существенными изменения, обнаруженные в частях (c) и (d)? Обсуждать.

14. Необоснованные результаты  Предположим, у вас есть гальванометр с сопротивлением 40,0 Ом и чувствительностью 25,0 мкА. а) Какое сопротивление вы бы включили с ним последовательно, чтобы его можно было использовать в качестве вольтметра с полным отклонением 0,500 мВ? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие предположения ответственны?

15. Необоснованные результаты  (a) Какое сопротивление вы бы подключили параллельно гальванометру на 40,0 Ом с чувствительностью 25,0 мкА, чтобы его можно было использовать в качестве амперметра с полным отклонением 10,0 мкА? ? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие предположения ответственны?

Глоссарий

Вольтметр:
прибор для измерения напряжения
амперметр:
прибор для измерения силы тока
аналоговый счетчик:
измерительный прибор, дающий показания в виде движения стрелки по маркированному калибру
цифровой счетчик:
измерительный прибор, дающий показания в цифровой форме
гальванометр:
аналоговое измерительное устройство, обозначенное буквой G, которое измеряет ток, используя отклонение стрелки, вызванное силой магнитного поля, действующей на проводник с током
чувствительность по току:
максимальный ток, который может считывать гальванометр
полное отклонение:
максимальное отклонение стрелки гальванометра, также известное как токовая чувствительность; гальванометр с полным отклонением 50 мкА имеет максимальное отклонение своей стрелки при протекании через нее тока 50 мкА
Шунтирующее сопротивление:
небольшое сопротивление R  помещенное параллельно гальванометру G для получения амперметра; чем больше измеряемый ток, тем меньше должно быть R ; большая часть тока, протекающего через счетчик, шунтируется через R для защиты гальванометра
.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.