webdonsk.ruЧто надо сделать чтобы амперметр показывал как можно меньшее влияние на силу измеряемого им тока
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 07.09.2024
Цифровые приборы усиливают сигнал, дают ему количественную оценку и выводят информацию на дисплей, а аналоговые основаны на использовании поворота катушки в магнитном поле. Угол поворота катушки зависит от силы тока, протекающего по катушке.
2. Для измерения какой физической величины используется амперметр? Почему сопротивление амперметра должно быть малым?
Амперметр - прибор для измерения силы тока. Он включается в цепь последовательно, и его сопротивление должно быть много меньше сопротивления цепи. В противном случае амперметр сильно увеличит сопротивление цепи, что исказит показания прибора (то есть он покажет меньшую силу тока).
3. Объясните необходимость использования шунта к амперметру. Чему равно сопротивление шунта?
Максимальный угол поворота рамки в аналоговом амперметре ограничивает показания прибора (сила тока возрастает, а поворачиваться уже некуда). Шунт - проводник, который включают в цепь для того, чтобы по нему пошла часть тока. Тогда рамка с током повернется на меньший угол, и, исходя из угла поворота рамки и сопротивления шунта, можно рассчитать настоящую силу тока.
4. Для измерения какой физической величины используется вольтметр? Почему сопротивление вольтметра должно быть большим?
Вольтметр - прибор для измерения напряжения. Если в цепь включить вольтметр, то сопротивление цепи уменьшится. Чтобы свести это уменьшение к минимуму, следует делать сопротивление вольтметра намного большим по сравнению с сопротивлением цепи.
5. Объясните необходимость использования добавочного сопротивления к вольтметру. Как выбирается величина добавочного сопротивления?
Для увеличения пределов измерения вольтметра к нему можно подключить дополнительное сопротивление. Если необходимо увеличить Umax в n раз, то дополнительное сопротивление должно быть в n раз больше сопротивления вольтметра. Напряжение на дополнительном сопротивлении и на вольтметре будут различаться в (n-1) раз. Используя это соотношение, легко можно вычислить напряжение в цепи.
Приветствую всех, сегодня в рамках курса "Основы электроники" мы рассмотрим основные способы измерения силы тока, напряжения и других параметров электрических цепей. Естественно, без внимания не останутся и основные измерительные приборы, такие как вольтметр и амперметр.
Измерение тока. Амперметр.
И начнем с измерения тока. Прибор, используемый для этих целей, называется амперметр, и в цепь он включается последовательно. Рассмотрим небольшой пример:
Как видите, здесь источник питания подключен напрямую к резистору, символизирующему полезную нагрузку. Кроме того, в цепи присутствует амперметр, включенный последовательно с резистором. По закону Ома сила тока в данной цепи:
Получили величину, равную 0.12 А, что в точности совпадает с практическим результатом, который демонстрирует амперметр в цепи ?
Важным параметром этого прибора является его внутреннее сопротивление r_А . Почему это так важно? Смотрите сами - при отсутствии амперметра ток определяется по закону Ома, как мы и рассчитывали чуть выше. Но при наличии амперметра в цепи ток изменится, поскольку изменится общее сопротивление, и мы получим следующее значение:
Если бы амперметр был абсолютно идеальным, и его сопротивление равнялось нулю, то он бы не оказал никакого влияния на работу электрической цепи, параметры которой необходимо измерить, но на практике все не совсем так, и сопротивление прибора не равно 0. Конечно, сопротивление амперметра достаточно мало (поскольку производители стремятся максимально его уменьшить), поэтому во многих примерах и задачах им пренебрегают, но не стоит забывать, что оно все-таки и есть и оно ненулевое.
При разговоре об измерении силы тока невозможно не упомянуть о способе, который позволяет расширить пределы, в которых может работать амперметр. Этот метод заключается в том, что параллельно амперметру включается шунт (резистор), имеющий определенное сопротивление:
В этой формуле n - это коэффициент шунтирования - число, которое показывает во сколько раз будут увеличены пределы, в рамках которых амперметр может производить свои измерения. Возможно это все может показаться не совсем понятным и логичным, поэтому сейчас мы рассмотрим практический пример, который позволит во всем разобраться.
Пусть максимальное значение, которое может измерить амперметр составляет 1 А. А схема, силу тока в которой нам нужно определить имеет следующий вид:
Отличие от предыдущей схемы заключается в том, что напряжение источника питания на этой схеме в 100 раз больше, соответственно, и ток в цепи станет больше и будет равен 12 А. Напряжение в 1200 В взято исключительно ради примера, сокровенного практического смысла в этом нет ) Итак, из-за ограничения на максимальное значение измеряемого тока напрямую использовать наш амперметр мы не сможем. Так вот для таких задач и нужно использовать дополнительный шунт:
В данной задаче нам необходимо измерить ток I . Мы предполагаем, что его значение превысит максимально допустимую величину для используемого амперметра, поэтому добавляем в схему еще один элемент, который будет выполнять роль шунта. Пусть мы хотим увеличить пределы измерения амперметра в 25 раз, это значит, что прибор будет показывать значение, которое в 25 раз меньше, чем величина измеряемого тока. Нам останется только умножить показания прибора на известное нам число и получим нужное значение. Для реализации задумки мы должны поставить шунт параллельно амперметру, причем сопротивление его должно быть равно значению, которое мы определяем по формуле:
В данном случае n = 25, но мы проведем все расчеты в общем виде, чтобы показать, что величины могут быть абсолютно любыми, принцип шунтирования будет работать одинаково.
Итак, поскольку напряжения на шунте и на амперметре равны, мы можем записать первое уравнение:
Выразим ток шунта через ток амперметра:
Измеряемый ток равен:
Подставим в это уравнение предыдущее выражение для тока шунта:
Но сопротивление шунта нам также известно ( R = \frac
Вот мы и получили то, что и хотели. Значение, которое покажет амперметр в данной цепи будет в n раз меньше, чем сила тока, величину которой нужно измерить.
С измерениями тока в цепи все понятно, давайте перейдем к следующему вопросу, а именно определению напряжения.
Измерение напряжения. Вольтметр.
Прибор, предназначенный для измерения напряжения, называется вольтметр. И, в отличие от амперметра, в цепь он включается параллельно участку цепи, напряжение на котором необходимо определить. И, опять же, в противоположность идеальному амперметру, имеющему нулевое сопротивление, сопротивление идеального вольтметра должно быть равно бесконечности. Давай разберемся, с чем это связано:
Если бы в цепи не было вольтметра, ток через резисторы был бы один и тот же и определялся по Закону Ома следующим образом:
Итак, величина тока составила бы 1 А, а соответственно напряжение на резисторе 2 было бы равно 20 В. С этим все понятно, а теперь мы хотим измерить это напряжение вольтметром и включаем его параллельно с R_2 . Если бы сопротивление вольтметра было бы бесконечно большим, то через него просто не потек бы ток ( I_B = 0 ), и прибор не оказал бы никакого воздействия на исходную цепь. Но поскольку r_В имеет конечную величину и не равно бесконечности, то через вольтметр потечет ток. В связи с этим напряжение на резисторе R_2 уже не будет таким, каким бы оно было при отсутствии измерительного прибора. Вот поэтому идеальным был бы такой вольтметр, через который не проходил бы ток.
Как и в случае с амперметром, есть специальный метод, который позволяет увеличить пределы измерения напряжения для вольтметра. Для осуществления этого необходимо включить последовательно с прибором добавочное сопротивление, величина которого определяется по формуле:
Это приведет к тому, что показания вольтметра будут в n раз меньше, чем значение измеряемого напряжения. По традиции давайте рассмотрим небольшой практический пример:
Здесь мы добавили в цепь добавочное сопротивление R_3 . Перед нами стоит задача измерить напряжение на резисторе R_2:\medspace U_2 = R_2\medspace I_2 . Давайте определим, какой результат при таком включении выдаст нам вольтметр:
Подставим в эту формулу выражение для расчета сопротивления добавочного резистора:
Таким образом: U_В = \frac . То есть показания вольтметра будут в n раз меньше, чем величина напряжения, которое мы измеряли. Так что, используя данный метод, возможно значительно увеличить пределы измерения вольтметра.
В завершении статьи пару слов об измерении сопротивления и мощности.
Для решения обеих задач возможно совместное использование амперметра и вольтметра. В предыдущих статьях (про мощность и сопротивление) мы подробно останавливались на понятиях сопротивления и мощности и их связи с напряжением и сопротивлением, таким образом, зная ток и напряжение электрической цепи можно произвести расчет нужного нам параметра. Ну а кроме того есть специальные приборы, которые позволяют произвести измерения сопротивления участка цепи (омметр) и мощности (ваттметр).
В общем-то, на этом, пожалуй, на сегодня закончим, следите за обновлениями!
2. \u0412\u043e\u043b\u044c\u0442\u043c\u0435\u0442\u0440 \u043f\u043e\u0434\u043a\u043b\u044e\u0447\u0430\u0435\u0442\u0441\u044f \u0442\u0430\u043a\u0438\u043c \u0441\u043f\u043e\u0441\u043e\u0431\u043e\u043c, \u0447\u0442\u043e\u0431\u044b \u0435\u0433\u043e \u043c\u043e\u0449\u043d\u043e\u0435 \u0441\u043e\u043f\u0440\u043e\u0442\u0438\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u0435 \u043d\u0435 \u043c\u0435\u043d\u044f\u043b\u043e \u043f\u043e\u043a\u0430\u0437\u0430\u0442\u0435\u043b\u0438 \u0438\u0437\u043c\u0435\u0440\u0435\u043d\u0438\u0439. \u041f\u0440\u0438 \u043f\u043e\u0441\u043b\u0435\u0434\u043e\u0432\u0430\u0442\u0435\u043b\u044c\u043d\u043e\u043c \u043f\u043e\u0434\u0441\u043e\u0435\u0434\u0438\u043d\u0435\u043d\u0438\u0438 \u043c\u043e\u0449\u043d\u043e\u0441\u0442\u044c \u0442\u043e\u043a\u0430 \u0432 \u0446\u0435\u043f\u0438 \u0441\u0442\u0430\u043d\u0435\u0442 \u043c\u0438\u043d\u0438\u043c\u0430\u043b\u044c\u043d\u043e\u0439.
3.R=U:I; I=U:R; U= IR">,\u041f\u043e\u0447\u0435\u043c\u0443 \u0430\u043c\u043f\u0435\u0440\u043c\u0435\u0442\u0440 \u043f\u043e\u0434\u043a\u043b\u044e\u0447\u0430\u0435\u0442\u0441\u044f \u043f\u043e\u0441\u043b\u0435\u0434\u043e\u0432\u0430\u0442\u0435\u043b\u044c\u043d\u043e?
\u0412\u0441\u043f\u043e\u043c\u043d\u0438\u043c, \u0447\u0442\u043e \u043f\u0440\u0438 \u043f\u043e\u0441\u043b\u0435\u0434\u043e\u0432\u0430\u0442\u0435\u043b\u044c\u043d\u043e\u043c \u0441\u043e\u0435\u0434\u0438\u043d\u0435\u043d\u0438\u0438 \u0441\u0438\u043b\u0430 \u0442\u043e\u043a\u0430 \u043d\u0430 \u0430\u043c\u043f\u0435\u0440\u043c\u0435\u0442\u0440\u0435 \u0431\u0443\u0434\u0435\u0442 \u0440\u0430\u0432\u043d\u0430 \u0441\u0438\u043b\u0435 \u0442\u043e\u043a\u0430 \u043d\u0430 \u0442\u043e\u043c \u0443\u0447\u0430\u0441\u0442\u043a\u0435 \u0446\u0435\u043f\u0438, \u0433\u0434\u0435 \u0435\u0451 \u0441\u043b\u0435\u0434\u0443\u0435\u0442 \u0438\u0437\u043c\u0435\u0440\u0438\u0442\u044c. \u0422.\u0435. \u0430\u043c\u043f\u0435\u0440\u043c\u0435\u0442\u0440 \u0431\u0443\u0434\u0435\u0442 \u043d\u0430 \u0441\u0430\u043c\u043e\u043c \u0434\u0435\u043b\u0435 \u0438\u0437\u043c\u0435\u0440\u044f\u0442\u044c \u0441\u0438\u043b\u0443 \u0442\u043e\u043a\u0430 \"\u043d\u0430 \u0441\u0435\u0431\u0435\", \u0430 \u0440\u0435\u0437\u0443\u043b\u044c\u0442\u0430\u0442 \u0431\u0443\u0434\u0435\u0442 \u0441\u043f\u0440\u0430\u0432\u0435\u0434\u043b\u0438\u0432 \u0434\u043b\u044f \u0442\u043e\u0433\u043e \u0443\u0447\u0430\u0441\u0442\u043a\u0430 \u0446\u0435\u043f\u0438, \u043d\u0430 \u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u043e\u043c \u043d\u0443\u0436\u043d\u043e \u0431\u044b\u043b\u043e \u0438\u0437\u043c\u0435\u0440\u0438\u0442\u044c \u0441\u0438\u043b\u0443 \u0442\u043e\u043a\u0430.
2. \u0412\u043e\u043b\u044c\u0442\u043c\u0435\u0442\u0440 \u043f\u043e\u0434\u043a\u043b\u044e\u0447\u0430\u0435\u0442\u0441\u044f \u043f\u0430\u0440\u0430\u043b\u0435\u043b\u044c\u043d\u043e \u043a \u0442\u043e\u043c\u0443 \u0443\u0447\u0430\u0441\u0442\u043a\u0443 \u0446\u0435\u043f\u0438, \u043d\u0430 \u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u043e\u043c \u043d\u0443\u0436\u043d\u043e \u0438\u0437\u043c\u0435\u0440\u0438\u0442\u044c \u043d\u0430\u043f\u0440\u044f\u0436\u0435\u043d\u0438\u0435, \u0442\u0430\u043a \u0436\u0435 \u0441\u043e\u0431\u043b\u044e\u0434\u0430\u044f \u043f\u043e\u043b\u044f\u0440\u043d\u043e\u0441\u0442\u044c.
\u041f\u043e\u0447\u0435\u043c\u0443 \u0432\u043e\u043b\u044c\u0442\u043c\u0435\u0442\u0440 \u0441\u043b\u0435\u0434\u0443\u0435\u0442 \u043f\u043e\u0434\u043a\u043b\u044e\u0447\u0430\u0442\u044c \u043f\u0430\u0440\u0430\u043b\u043b\u0435\u043b\u044c\u043d\u043e?
\u0412\u0441\u043f\u043e\u043c\u043d\u0438\u043c, \u0447\u0442\u043e \u043f\u0440\u0438 \u043f\u0430\u0440\u0430\u043b\u043b\u0435\u043b\u044c\u043d\u043e\u043c \u0441\u043e\u0435\u0434\u0438\u043d\u0435\u043d\u0438\u0438 \u043d\u0430\u043f\u0440\u044f\u0436\u0435\u043d\u0438\u0435 \u043d\u0430 \u0432\u043e\u043b\u044c\u0442\u043c\u0435\u0442\u0440\u0435 \u0431\u0443\u0434\u0435\u0442 \u0440\u0430\u0432\u043d\u043e \u043d\u0430\u043f\u0440\u044f\u0436\u0435\u043d\u0438\u044e \u043d\u0430 \u0442\u043e\u043c \u0443\u0447\u0430\u0441\u0442\u043a\u0435 \u0446\u0435\u043f\u0438, \u0433\u0434\u0435 \u0435\u0433\u043e \u0441\u043b\u0435\u0434\u0443\u0435\u0442 \u0438\u0437\u043c\u0435\u0440\u0438\u0442\u044c. \u041f\u043e\u044d\u0442\u043e\u043c\u0443 \u0432\u043e\u043b\u044c\u0442\u043c\u0435\u0442\u0440, \u0438\u0437\u043c\u0435\u0440\u044f\u044f \u043d\u0430\u043f\u0440\u044f\u0436\u0435\u043d\u0438\u0435 \"\u043d\u0430 \u0441\u0435\u0431\u0435\", \u043e\u0434\u043d\u043e\u0432\u0440\u0435\u043c\u0435\u043d\u043d\u043e \u0431\u0443\u0434\u0435\u0442 \u043f\u043e\u043b\u0443\u0447\u0430\u0442\u044c \u0440\u0435\u0437\u0443\u043b\u044c\u0442\u0430\u0442 \u0434\u043b\u044f \u0442\u043e\u0433\u043e \u0443\u0447\u0430\u0441\u0442\u043a\u0430 \u0446\u0435\u043f\u0438.
3. \u041d\u0430\u043f\u0440\u044f\u0436\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0440\u0430\u0432\u043d\u043e \u043f\u0440\u043e\u0438\u0437\u0432\u0435\u0434\u0435\u043d\u0438\u044e \u0441\u0438\u043b\u044b \u0442\u043e\u043a\u0430 \u043d\u0430 \u0441\u043e\u043f\u0440\u043e\u0442\u0438\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0446\u0435\u043f\u0438 \u043f\u043e \u0437\u0430\u043a\u043e\u043d\u0443 \u041e\u043c\u0430">]" data-testid="answer_box_list">
1. Амперметр присоединяется последовательно к тому участку цепи, на котором надо измерить силу тока, при этом соблюдая полярность (+ амперметра к + источника, - амперметра к - источника).
Почему амперметр подключается последовательно?
Вспомним, что при последовательном соединении сила тока на амперметре будет равна силе тока на том участке цепи, где её следует измерить. Т.е. амперметр будет на самом деле измерять силу тока "на себе", а результат будет справедлив для того участка цепи, на котором нужно было измерить силу тока.
2. Вольтметр подключается паралельно к тому участку цепи, на котором нужно измерить напряжение, так же соблюдая полярность.
Почему вольтметр следует подключать параллельно?
Вспомним, что при параллельном соединении напряжение на вольтметре будет равно напряжению на том участке цепи, где его следует измерить. Поэтому вольтметр, измеряя напряжение "на себе", одновременно будет получать результат для того участка цепи.
3. Напряжение равно произведению силы тока на сопротивление цепи по закону Ома
1. В электрическую цепь амперметр включается последовательно с тем участком электрической цепи, силу тока в котором измеряют. Поэтому, чем ниже внутреннее сопротивление амперметра (в идеале — 0), тем меньше будет влияние прибора на исследуемый объект, и тем выше будет точность измерения.
2. Вольтметр подключается таким способом, чтобы его мощное сопротивление не меняло показатели измерений. При последовательном подсоединении мощность тока в цепи станет минимальной.
3.R=U:I; I=U:R; U= IR
Новые вопросы в Физика
Дід, взявшись за ріпку, розвиває силу 500 Н, Баба – 150 Н, Онучка – 40 Н, Жучка – 25 Н, Варварка – 15 Н, Мишка – 4 Н. Знайти рівнодійну їхньої сили, щ … о намагаються діяти в один бік вздовж однієї прямої?
На свинцеву і алюмінієву кулі однакового об'єму подіяли однакові сили і . Чи однаково змінять свою швидкість кулі, якщо час дії обох сил однаковий?
1)какое давление на рельсы оказывает вагон,массой 32 000 кг,а площадь соприкосновения колеса с рельсом 0,0008m? 2)какое давление на пол производит але … ксей владимирович,если его масса 98кг,а площадь подошв его обуви 98см?
Massasi 200g bo'lgan yuk osilganda uzunligi 8 mm bo'lgan prujina 12 mm bo'lib qoldi. Uning bikirligini toping?7-класс
Який максимальний тиск може створити чоботар масою 90 кг за умови, що, шиючи чоботи, він тисне на шило з площею вістря 0,3 мм2?
37. На земле — высокая стопка кирпичей. В каком случае надо приложить большую горизонтальную силу: чтобы вытащить четвёртый сверху кирпич, придерживая … третий и или сдвинуть пять верхних кирпичей, придерживая шестой сверху? Во сколько раз большую? заранее спасибо!
Помогите плез. Вода с первоначальной температурой t0=60?C подается в отопительную систему жилых домов, а покидает отопительную систему при темпе … ратуре t1=40?C. Оказалось, что мощность тепловых потерь в отапливаемом таким образом доме составила N=100 киловатт. Диаметр труб отопительной системы постоянен по всей ее длине и составляет D=100 мм. Найдите скорость воды в трубах. Удельная теплоемкость воды c=4200 Дж/(кг??C), плотность воды составляет r=1000 кг/м3. Ответ дайте в м/c и округлите до сотых.
1. Определите давление на глубине 0,6 м в воде, керосине, ртути. 2. Вычислите давление воды на дно одной из глубочайших морских впадин, глубина которо … й 10 900 м. Плотность морской воды кг 1030 м 3 3. На рисунке 105 изображена футбольная ка- мера, соединенная с вертикально расположенной стеклянной трубкой. В камере и трубке находится вода. На камеру положена дощечка, а на нее — гиря массой 5 кг. Высота столба воды в трубке 1 м. Опре- делите площадь соприкосновения дощечки с каме- рой. Помогите пожалуйста
Всем нам известно, что амперметр – это прибор для измерения тока, который измеряется в Амперах. Меряет амперы – значит, амперметр.
Но, для того, чтобы замерить ток, необходимо амперметр правильно подключить в цепь. Будь то цепь постоянного или переменного тока. Ведь неправильное включение прибора может привести к выходу его из строя.
Амперметр подключается к электрической цепи последовательно
То есть у нас есть провод, по нему течет электрический ток от источника этого самого тока к потребителю, которым может выступать электрический прибор.
Чтобы измерить ток амперметром, нам необходимо обесточить (отключить) источник питания. Затем необходимо разорвать цепь – в прямом и переносном смысле. Грубо говоря, разрезать провод.
Теперь у нас получится два провода. Берем амперметр, подключаем к прибору две половины разрезанного провода. Нужно учесть тот факт, что ток, протекающий в цепи должен быть меньше максимально измеряемого тока прибора. Максимально измеряемый ток прибора должен быть написан на самом приборе или в документации к нему.
Максимальный ток в цепи можно рассчитать, зная напряжение, нагрузку и сечение провода. Провода должны быть изолированы (покрыты изоляцией), а на концах зачищены.
После того, как провода подключены и надежно закреплены в амперметре, можно включать питание и прибор покажет величину тока в цепи, который и пройдет через амперметр.
Но так никто не делает, потому что разрезанные провода до добра не доводят.
У амперметра малое внутреннее сопротивление, это сделано для того, чтобы оно минимально влияло на величину измеряемого тока. При подключении амперметра в цепь переменного тока не имеет значения, куда подключать прибор.
При подключении амперметра в цепь постоянного тока, если стрелка будет отклоняться в другую сторону, или же будет показывать ноль – следует поменять полярность, поменять провода местами.
Подключение амперметра через шунт
Если ток в цепи окажется больше, чем ток прибора, то можно рассчитать и использовать шунт для измерения тока большей величины. В этом случае цепь разделится на две ветви. У одной будет малое сопротивление амперметра, а у второй большое сопротивление подобранного шунта. Большой ток разделится пропорционально сопротивлениям и по амперметру пройдет малый ток, по шунту – большой. (Более подробно об этом явлении).
Измерение тока амперметром через трансформатор тока или клещи
Бывают случаи, когда надо замерить ток в кабеле, на шине… изолированной шине. Шина – это медная полоса определенного сечения, по которой протекает ток, не автомобильное колесо…
Разрезать кабель или шину бывает накладно, да и бессмысленно. В этом случае можно воспользоваться измерительными клещами или трансформатором тока.
Такой же принцип используется и в измерительных клещах, только и амперметр и ТТ находятся в одном корпусе. Да и плюс ко всему первичная обмотка клещей размыкается одним нажатием кнопки на корпусе и потом замыкается.
Эти два описанных решения гораздо удобнее, чем разрезать провод и садить к амперметру. Главное следить за диапазонами измеряемых приборами и протекаемых в электрических цепях токов.
Ну, и в конце хотелось бы еще раз повторить основную мысль всего повествования:
Читайте также: