Каким образом включают в электрическую цепь вольтметр

Физика 8 класс. ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА В УЧАСТКЕ ЦЕПИ

Для измерения силы тока существует измерительный прибор – амперметр.

Условное обозначение амперметра на электрической схеме:

При включении амперметра в электрическую цепь необходимо знать :

1. Амперметр включается в электрическую цепь последовательно с тем элементом цепи,
силу тока в котором необходимо измерить.

2. При подключении надо соблюдать полярность: “+” амперметра подключается к “+” источника тока,
а “минус” амперметра – к “минусу” источника тока.

ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
НА УЧАСТКЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Для измерения напряжения существуют специальный измерительный прибор — вольтметр.

Условное обозначение вольтметра на электрической схеме:

При включении вольтметра в электрическую цепь необходимо соблюдать два правила:

1. Вольтметр подключается параллельно участку цепи, на котором будет измеряться напряжение;

2. Соблюдаем полярность : “+” вольтметра подключается к “+” источника тока,
а “минус” вольтметра – к “минусу” источника тока.

Для измерения напряжения источника питания вольтметр присоединяют непосредственно к его зажимам.

ИЗМЕРЕНИЕ РАБОТЫ И МОЩНОСТИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Для определения работы или мощности тока можно использовать специальный измерительный прибор – ваттметр.
При отсутствии ваттметра пользуются одновременным подключением двух измерительных приборов к нужному участку цепи: амперметра и вольтметра.

Далее проводится расчет работы и мощности тока по формулам.

P = UI . и . A = UIt

1. Что изменилось на участке цепи, если включенный параллельно вольтметр
показывает уменьшение напряжения?

2. Какими способами можно определить напряжение в городской сети,
имея в своем распоряжении любые приборы, кроме вольтметра?

Измерение тока и напряжения. Вольтметр и амперметр.

Приветствую всех читателей на нашем сайте и сегодня в рамках курса “Электроника для начинающих” мы будем изучать основные способы измерения силы тока, напряжения и других параметров электрических цепей. Естественно, без внимания не останутся и основные измерительные приборы, такие как вольтметр, амперметр и др.

Измерение тока.

И начнем мы с измерения тока. Прибор, используемый для этих целей, называется амперметр и в цепь он включается последовательно. Рассмотрим небольшой примерчик:

Как видите, здесь источник питания подключен напрямую к резистору. Кроме того, в цепи присутсвует амперметр, включенный последовательно с резистором. По закону Ома сила тока в данной цепи должна быть равна:

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 . 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 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 1А. 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. 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 . 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 мы получим нужное нам значение. Для реализации нашей 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 (). В итоге мы получаем:

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 нам и нужно измерить 🙂

С измерениями тока в цепи все понятно, давайте перейдем к следующему вопросу, а именно определению напряжения.

Измерение напряжения.

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 . Если бы сопротивление вольтметра было бы бесконечно большим, то через него просто не потек бы ток (), и прибор не оказал бы никакого воздействия на исходную цепь. Но поскольку имеет конечную величину и не равно бесконечности, то через вольтметр потечет ток и, в связи с этим напряжение на резисторе 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 . Перед нами стоит задача измерить напряжение на резисторе : . Давайте определим, что при таком включении будет на экране вольтметра:

Подставим в эту формулу выражение для расчета сопротивления добавочного резистора:

Таким образом: . То есть показания вольтметра будут в n раз меньше, чем величина напряжения, которое мы измеряли. Так что, используя данный метод, возможно 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 и заходите к нам на сайт! До скорых встреч!

Как подключается вольтметр в электрическую цепь. Большая энциклопедия нефти и газа

Подключение измерительных приборов к точке, в которой проводится измерение, в машинах небольшого объема осуществляется вручную, путем вставления штеккера с входным проводом измерительного прибора в соответствующее гнездо наборного поля.

Подключение измерительного прибора к отрезку линии практически создает короткое замыкание. Входное сопротивление линейного вольтметра оказывается очень большим, и он не оказывает заметного влияния на цепь, в которой измеряется напряжение.

Подключение измерительных приборов к точке, в которой производится измерение, в машинах небольшого объема осуществляется вручную включением штеккера с входным проводом-измерительного прибора в соответствующее гнездо наборного поля.

Подключение измерительного прибора к электронной цепи может нарушить процессы, происходящие в измеряемой цепи, а неправильный выбор прибора может быть причиной ошибочных измерений. Степень вносимых измерительными приборами искажений надо оценивать; для этого нужно знать параметры входных цепей используемых приборов.

Подключение измерительного прибора к электронной цепи может нарушить процессы, происходящие в измеряемой цепи, а неправильный выбор прибора может быть причиной ошибочных измерений. Степень вносимых измерительными приборами искажений надо оценивать, поэтому нужно знать параметры входных цепей используемых приборов.

Подключение измерительного прибора к электронной цепи может нарушить происходящие в ней процессы, а неправильный выбор прибора стать причиной ошибочных результатов измерений. Степень вносимых измерительными приборами искажений необходимо оценивать, поэтому следует знать параметры входных цепей используемых приборов. Так, влияние входной цепи прибора уменьшается с уменьшением его входной емкости и увеличением входного активного сопротивления. При каждом измерении появляется некоторая ошибка – погрешность, определяемая как отклонение измеренного значения от истинного.

При выполнении электротехнических работ, монтаже электрических цепей, ремонте электротехнических устройств возникает необходимость использовать электроизмерительные приборы .
Самый простой из таких приборов — электрический пробник для проверки целостности электрических проводников, участков электрических цепей.
Простейший пробник состоит из источника питания постоянного тока G — гальванического элемента или батареи гальванических элементов, светового индикатора HL — лампочки накаливания для карманного фонаря или светодиода, соединительных проводов со щупами-контактами (Х1 и Х2) на концах. Из этих элементов собирают цепь (рис. 20).
Необходимо учесть, что напряжение гальванического элемента должно соответствовать рабочему напряжению лампочки или светодиода. Причем светодиод всегда подключают с соблюдением полярности, которую определяют по справочнику или опытным путем. Также по справочнику можно определить напряжение питания светодиода.

Рис. 20. Электрические схемы пробников для проверки целостности проводников: а — с лампой накаливания; б — со светодиодом

Последовательно с ним обязательно включают резистор R с сопротивлением 150-300 Ом (Ом — единица сопротивления), который ограничивает ток в светодиоде, предотвращая его выход из строя.
Когда щупами-контактами касаются концов исследуемого провода, через него проходит небольшой ток от гальванического элемента пробника. Если в проводе нет обрыва, лампочка (или светодиод) пробника загорится. Таким образом, чтобы проверить исправность проводов питающего шнура лампы с помощью пробника, необходимо отключить лампу от сети и проверить целостность каждой жилы шнура. На рисунке 21 показана схема подключения пробника к проверяемым участкам.

Рис. 21. Схема подключения электрического пробника при проверке питающего шнура

Для проверки выключателя щупами пробника касаются его контактов или концов провода, подключенного к выключателю. При включении исправного выключателя лампочка пробника должна гореть, а при выключении — гаснуть. Если этого не происходит, то выключатель неисправен.
Принцип действия омметра как простейшего пробника основан на пропускании небольшого тока от источника питания омметра через исследуемый проводник. Но вместо лампочки в цепь омметра включен измеритель тока (амперметр), шкала которого проградуирована в омах. В случае проверки целостности проводников значение их сопротивления не играет никакой роли, — любое отклонение стрелки омметра будет говорить об отсутствии обрыва в проводнике, о его исправности. При исследованиях омметр подключается к проверяемым участкам так же, как и простейший пробник.
Обычно электромонтеры-ремонтники, как и другие специалисты в области электротехники и электроники, используют в своей практике комбинированный электроизмерительный прибор — авометр (ампервольтомметр), который позволяет измерять три параметра: силу тока (А), напряжение (В), сопротивление (Ом). В зависимости от положения ручек управления и подключения проводов прибора он может использоваться соответственно как амперметр, вольтметр и омметр.
Используя электроизмерительные приборы – амперметр, вольтметр, авометр, необходимо знать: на измерение каких предельных значений силы тока или напряжения рассчитан прибор.

Внимание! При измерениях электроизмерительными приборами электрических величин нельзя прикасаться к оголенным участкам проводников, иначе может быть поражение электрическим током!

Чтобы проводить измерения c амперметрами и вольтметрами (рис. 22), необходимо знать правила их включения в электрическую цепь.
Электроизмерительные приборы включают в цепь следующим образом :
1. Амперметр А подключают последовательно с тем потребителем R, в котором измеряют силу тока / (рис. 23, а).
2. Вольтметр V подключают параллельно с тем потребителем R, на участке которого измеряют напряжение (рис. 23, б).
3. Авометр подключают так же, как амперметр, если измеряют силу тока, и как вольтметр — если измеряют напряжение.

Рис. 22. Электроизмерительные приборы: а — авометр; б — амперметр; в — вольтметр

Рис. 23. Схемы подключения электроизмерительных приборов: а — амперметра; б — вольтметра

При эксплуатации электроизмерительных приборов следует обращать внимание на то, для какого тока (переменного или постоянного) они предназначены. Это можно узнать по символам, изображенным на шкалах приборов. Если возле шкалы стоит знак «-», это означает, что прибор предназначен для измерения в цепях постоянного тока, а если знак «

», — то в цепях переменного тока. Кроме того, при всех измерениях необходимо знать цену деления шкалы прибора.
При измерениях силы тока амперметром следует быть особенно осторожным, так как этот прибор обладает малым внутренним электрическим сопротивлением, поэтому при неправильном подключении он может стать причиной короткого замыкания. Вольтметр в этом отношении не опасен — он обладает большим внутренним сопротивлением.

В электротехнике много внимания уделяется вопросам безопасности использования электроэнергии, автоматизации процессов управления электрическими цепями. Для этого разрабатываются различные чувствительные элементы — датчики, которые способны реагировать на изменения в электрических цепях. Одним из таких замечательных элементов является биметаллическая пластина. Ее изготовляют из тонких (толщиной несколько десятых долей миллиметра) и узких (шириной несколько миллиметров) полосок двух разных металлов — например, стали и меди, стали и алюминия, стали и латуни, склепанных или сваренных между собой. Если один конец такой пластины жестко закрепить, а второй оставить свободным, то при нагревании пластина изгибается. Это объясняется просто. При нагревании разные металлы расширяются неодинаково — сталь расширяется меньше, чем, скажем, медь или другие металлы. Поэтому медная полоска будет удлиняться больше, чем стальная. А так как полоски скреплены, то произойдет изгиб биметаллической пластины в сторону стальной полоски. Этот изгиб используют для замыкания и размыкания контактов в электрических цепях.
Нагревание биметаллической пластины может осуществляться электрическим током, проходящим через нее, или специальным электронагревательным элементом, расположенным рядом с пластиной.
Такие биметаллические пластины применяют в автоматических выключателях для разрыва электрических цепей при недопустимо больших токах в них. В электронагревательных приборах (например, электроутюгах, электрорадиаторах, чайниках) биметаллические пластины используют для автоматического отключения или регулирования температуры. При достижении определенной температуры пластина изгибается и отключает электропитание нагревательного элемента, находящегося в управляемой цепи. После остывания пластина возвращается в первоначальное положение и вновь включает его (рис. 24).

Рис. 24. Устройство терморегулятора (термореле) на биметаллической пластине: 1 — биметаллическая пластина; 2 — неподвижный контакт; 3 — нагревательный элемент

Тема: ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

1. Общие сведения об электроизмерительных приборах

Электроизмерительные приборы предназначены для измерения различных величин и параметров электрической цепи: напряжения, силы тока, мощности, частоты, сопротивления, индуктивности, емкости и других.

На схемах электроизмерительные приборы изображаются условными графическими обозначениями в соответствии с ГОСТ 2.729-68. На рис.1.1 приведены общие обозначения показывающих и регистрирующих приборов.

Рис. 1.1 Условные графические обозначения электроизмерительных приборов.

Для указания назначения электроизмерительного прибора в его общее обозначение вписывают конкретизирующее условное обозначение, установленное в стандартах, или буквенное обозначение единиц измерения прибора согласно ГОСТ в соответствии с табл.1.1.

Вольтметр.

Вольтметр– это тот прибор, без которого не обойтись при работе с электричеством. Он применяется при необходимости измерения ЭДС – электродвижущей силы, а также напряжения в электрических цепях. Схема подключения прибора к нагрузке- параллельная.

Вольтметры, как и любые электрические приборы должны регулярно проверяться на соответствие техническим характеристикам, ремонтироваться и обслуживаться.

Определение технических характеристик вольтметра, виды вольтметров.

Чтобы определить технические характеристики вольтметра учитываются следующие показатели:

• Внутреннее сопротивление. Хорошо, если такой показатель очень высокий. Значит, влияние прибора к подключенной электрической цепи уменьшается. А соответственно, измерение вольтметром будет точнее.
• Диапазон измеряемых напряжений- также является важнейшей характеристикой при измерении.

Стандартный вольтметр может измерять напряжение от милливольт до тысячи вольт. Но могут использоваться и специальные вольтметры.

Существуют миливольтметры и микровольтметры, которые могут измерить самые маленькие значения напряжения, но сохраняют высокую точность- до миллионных частей вольта. А есть киловольтметры- приборы, для измерения очень высокого напряжения, до 1000 вольт.

Чтобы работать с такими приборами нужны специальные навыки и опыт, допуск к эксплуатации электрических установок с напряжением более 1000 вольт. Это необходимо для избежания поломок приборов, работая с милли- и микровольтметрами или травм при работе с киловольтметрами.

Точность измерения (погрешность). С помощью этого параметра можно установить возможные отличия данных прибора от действующего напряжения в сети.

Вольтметры и их классификация.

Классификация вольтметров зависит от их конструкции, области применения, других параметров. Вольтметры подразделяются по следующим принципам:

1.По принципу действия – вольтметры делят на электромеханические (магнитоэлектрические и электромагнитные и на электронные, например, цифровые, аналоговые.

2.По прямому назначению – например, импульсные, с учетом постоянного, переменного тока и прочие.

3.По способу применения – изначально встроенные (щитовые) и переносные.

Вольтметры электромеханического типа.

Большая чувствительность, а значит и точность имеется у магнитоэлектрических вольтметров. Данные приборы используются чаще в лабораториях. Самыми распространенными вольтметрами являются электромагнитные.

Они недорогие, а их эксплуатация не вызовет затруднений. Хотя есть у них и недостатки – достаточно высокое энергопотребление, примерно 5-7 Вт, а также высокая индуктивность обмоток. Поэтому частота переменного напряжения ведет к существенному влиянию на показания вольтметра. Приборы данного вида оборудуются в распределительных щитках электростанций и производственных помещений, объектов.

Вольтметры электронного типа.

Электронные вольтметры подразделяют на аналоговые и цифровые. В аналоговых приборах есть шкала и стрелка, которая показывает величину напряжения, отдаляясь от нуля. Такие приборы работают следующим образом: входное переменное напряжение переводится в постоянное, увеличивается и направляется на детектор. После этого выходной сигнал и приводит к отклонению стрелки. Чем сильнее отклоняется стрелка, тем сильнее входное напряжение.

При измерении напряжения аналоговыми вольтметрами важно соблюдать полярность подключения прибора. При отрицательном напряжении стрелка будет двигаться в левую сторону от нуля, при положительном – в правую. Если шкала вашего вольтметра не имеет возможности отклонения стрелки в двух направлениях, тогда необходимо красным щупом коснуться точки, которую касалась до этого белым щупом- для измерения отрицательного напряжения. Либо наоборот (цвета щупов могут быть различными).

В цифровых вольтметрах показания о значении напряжения выносятся на электронное табло.

Благодаря схеме универсальных вольтметров можно определять и постоянное и переменное напряжение, в зависимости от установленных переключателей режимов работы и их положения.

Вольтметры цифрового типа.

Измерения цифровыми вольтметрами будут точнее, чем аналоговыми. Измерение осуществляется путем превращения аналогового входного напряжения в цифровой код, который направится на цифровое отсчетное устройство, а затем трансформирует полученный двоичный код в десятичную цифру, которая появится на табло.

Корректность измерения напряжения обусловлена дискретностью входящего в состав прибора аналого-цифрового преобразователя.

Установление типа вольтметра по названию.

Чтобы узнать тип вольтметра, не нужна его техническая документация. Так, в первой букве названия вольтметра содержится информация о типе прибора и принципе его работы. Первая буква «Д» в названии – значит, электродинамический вольтметр; «М» – магнитоэлектрический; «С» – электростатический, «Т» – термоэлектрический; «Ф, Щ» – электронный; «Э» – электромагнитный; «Ц» – вольтметр выпрямительного типа.

Название радиоизмерительных вольтметров начинается с буквы «В». За ней идет цифра, которая обозначает тип прибора, а через тире – две цифры, по которым можно установить модель вольтметра: В2, В3, В4 – приборы постоянного, переменного или импульсного тока. В5 – фазочувствительные вольтметры, В6 – селективные; В7 – универсальные.

Техника безопасности при использовании вольтметров.

Требования соблюдения техники безопасности являются одинаковыми для всех электрических приборов. Во время измерения напряжения важно правильно поставить на приборе тип измеряемого напряжения. Если неверно установить постоянное напряжение, то при подключении к цепи с имеющимся там переменным напряжением, этот прибор может сломаться. Чтобы не ошибиться, нужно знать следующее.

Постоянное напряжение всегда идет со знаком +27 В или -5 В. Также переменное напряжение может обозначаться знаком волны

220 В. Перед самими измерениями необходимо определить диапазон измерения, это очень важно. Например, если нужно исследовать наличие напряжение +27 В, то нужно установить: постоянное напряжение, пределы измерения больше измеряемого напряжения.

Если показатель напряжения в цепи неизвестен, то установите максимально возможный предел измерения. После потихоньку уменьшайте до появления показаний. Если сделать наоборот, то прибор выйдет из строя вследствие перенапряжения.

Оценка статьи:

Загрузка...

Сохранить себе в: