Расчёт шунтирующего сопротивления амперметра. Супер онлайн калькулятор. :: АвтоМотоГараж

Для контроля величины тока применяется прибор называемый амперметром. Из практики могу сказать, что не всегда под рукой оказывается прибор с нужным диапазоном измерения. Как правило, диапазон либо мал, либо велик. Здесь мы разберем, как изменить рабочий диапазон амперметра.  Амперметры на большие токи от 20 ампер и выше имеют в своём составе внешний шунтирующий резистор. Он подключается параллельно амперметру. На рисунке 1 приведена схема включения амперметра с шунтирующем резистором.

 

В качестве примера в экспериментах будет использован амперметр M367 со шкалой до 150 ампер, соответственно при таком токе амперметр используется с внешним шунтирующим сопротивлением.

Если убрать шунтирующий резистор, то амперметр станет миллиамперметром с максимальным током отклонения стрелки 30 мА (далее будет пояснение, откуда это значение взялось). Таким образом, используя разные шунтирующие сопротивления можно сделать амперметр практически с любым диапазоном измерения.

Рассмотрим подробнее имеющийся измерительный прибор. Из его маркировок можно узнать следующее. Маркировка в верхнем правом углу (цифра 1 на изображении). Модель измерительной головки М367. Сделан на краснодарском заводе измерительных приборов (это можно определить по ромбику с буковками ЗИП). Год выпуска 1973. Серийный номер 165266.

Маркировка в нижнем левом углу (цифра 2 на изображении). Слева на право. Прибор предназначен для измерения постоянного тока. Магнитоэлектрический прибор с подвижной рамкой. Напряжение между корпусом и мангнитоэлектрической системой не должно превышать 2 КВ. Рабочее положение шкалы прибора вертикальное. Класс точности прибора в процентах 1,5. ГОСТ8711-60. Измерительная головка рассчитана на измерения силы тока до 150 ампер с использованием внешнего шунтирующего сопротивления рассчитанного на падение на нём напряжения номиналом в 75 милливольт.

Итак, это максимум что удалось узнать из маркировки амперметра. Теперь перейдём к расчетам. Сопротивление шунта определяется по формуле:

где :
Rш — сопротивление шунтирующего резистора;
Rприб — внутреннее сопротивление амперметра;
Iприб — максимально измеримый ток амперметром без шунта;
Iраб — максимально измеримый ток с шунтом (требуемое значение)

Если все данные для расчёта имеются, то можно приступать к самому расчёту. Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором ниже:

 

В нашем случае из формулы видно, что данных не достаточно. Нам известен только максимальный измеряемый ток с шунтом. То есть, то, что мы хотим видеть в случае максимального отклонения стрелки амперметра.

Из маркировки прибора удалось узнать падение напряжения на шунтирующем сопротивлении. И это уже что-то. Из этого параметра ясно, что при подаче на прибор напряжения номиналом 0,075 вольт (75мВ) стрелка отклониться до крайнего значения на шкале 150 ампер.

Таким образом, получается, что максимальное отклонение стрелки прибора достигается подачей напряжения 75 мВ. Вроде как данных для расчета по-прежнему не хватает. Необходимо узнать сопротивление прибора и ток, при котором стрелка откланяется до максимального значения без шунтирующего резистора. Далее предлагаю несколько способов для определения нужных параметров и решения задачи.

Способ первый. При помощи блока питания выясняем максимальное отклонение стрелки по току и напряжению без шунта. В нашем случае напряжение уже известно. Его замерять не будем. Измеряем ток и отклонение стрелки. Так как блока питания под рукой не оказалось, то пришлось воспользоваться очень разряженой батарейкой типа АА. Ток, который батарейка могла ещё отдать, составил 12 мА (по показаниям мультиметра). При этом токе стрелка прибора отклонилась до значения на циферблате 60А. Далее определяем цену деления и рассчитываем полное (максимальное) отклонение стрелки. Поскольку шкала циферблата амперметра размечена равномерно, то не составит труда узнать (рассчитать) ток максимального отклонения стрелки.

Цена деления прибора рассчитывается по формуле:

где:
х1 – меньшее значение,
х2 – большее значение,
n – количество промежутков (отрезков) между значениями

Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором ниже:

 

 

Расчёт показал, что цена деления прибора штатной шкалы составляет 5 ампер. При токе 12 мА стрелка отклонялась до показания 60А. Таким образом, цена одного деления без шунта составляет 1 мА. Всего делений 30, соответственно максимальное отклонение стрелки до значения 150А без шунта составляет 30 мА.

Далее при помощи закона Ома находим сопротивление прибора. 0,075/0,03=2,5 Ом

Расчёт:
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(10-0,03)=0,00752 Ом для шкалы 10А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(5-0,03)=0,01509 Ом для шкалы 5А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(3-0,03)=0,02525 Ом для шкалы 3А мах

Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором расчёта сопротивления шунтирующего сопротивления выше.

Второй вариант. При помощи прецизионного мультиметра замеряем сопротивление амперметра и далее при помощи закона Ома (зная напряжение максимального отклонения стрелки) находим ток максимального отклонения стрелки. Измерения выполнялись прецизионными мультиметрами Mastech MS8218 и Uni-t UT71E. При измерении сопротивления амперметра значение составило 2,50-2,52 Ом прибором UT71E и 2,52-2,53 прибором MS8218.

Формула для расчёта тока отклонения стрелки до максимального значения:

Расчёт: 0.075/2.52=0.02976А

Для упрощения вычислений максимального тока отклонения стрелки амперметра можно воспользоваться калькулятором ниже:

 

Далее, как и в первом варианте выполняем расчёт сопротивления шунтирующего резистора (калькулятор выше). Для расчёта было принято среднее показание измеренного сопротивления амперметра двумя мультиметрами Rприб = 2,52Ом

Расчёт:
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(10-0,02976)=0,00752 Ом для шкалы 10А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(5-0,02976)=0,01508 Ом для шкалы 5А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(3-0,02976)=0,02524 Ом для шкалы 3А мах

Если сравнить расчёты двух методик между собой, то получились совпадение данных до четвёртого знака после запятой, а в некоторых случаях даже до пяти знаков.

О тонкостях изготовления шунтирующего сопротивления расскажу в следующей статье: Как сделать шунт (шунтирующий резистор) для амперметра. Самый простой метод подбора.

И ещё одно продолжение этой тематики: Как изменить предел измерения амперметра. Как переделать амперметр постоянного тока на переменный.

изготовление своими руками, расчет шунта для амперметра постоянного тока, схема включения устройства

Амперметр – прибор, замеряющий силу проходящего в электрической цепи тока, который часто бывает немалым. По закону Ома, чтобы пропустить больший ток, амперметр должен иметь как можно меньшее сопротивление. Решение – включение параллельно прибору шунта, обеспечивающего такое низкое значение сопротивления.

Зачем нужен шунт?

Шунт – это полосковая линия (усиленная дорожка на плате) или отрезок провода с достаточно толстым сечением, низкоомная (менее 1 Ом) катушка или резистор с мощностью от 10 Вт. Он используется, когда, например, амперметр, рассчитанный на ток в 10 А, не может замерить, скажем, 50-амперный ток, потребляемый включёнными в электроцепь источника питания устройствами.

На жаргоне электриков это явление называется «на шкале не хватает ампер». А точнее – диапазон замеров по току на этом же амперметре не охватывает такие высокие токи.

Расчёт сопротивления шунта

Кроме закона Ома для участка цепи – её разрыва, в который включён амперметр, – в расчёт берётся и формула Кирхгофа. Общий ток, протекающий в месте включения прибора, равен сумме токов, проходящих через сам амперметр и его шунт.

Сопротивление амперметра в разы больше внешнего шунта. Ток, проходящий по внешнему шунту, в эти же несколько раз больше, чем на самом амперметре.

В случае с цифровым прибором, где вместо измерительной головки используется датчик тока и аналого-цифровой преобразователь, распределение токов, составляющих общий ток цепи, не меняется.

Схема включения устройства

Амперметр включается последовательно в разрыв цепи. Последний может находиться в любом её месте. Сам прибор показывает, сколько ампер в час потребляет эта цепь. Внешний шунт также включается последовательно в цепь, но в тот же самый разрыв, получается, параллельно самому амперметру.

Что можно использовать?

В идеале используют отрезок провода или проволоки из металла или сплава, незначительно меняющего своё электрическое сопротивление при нагреве. А нагреваться шунт будет обязательно – хотя бы до нескольких десятков градусов, так как по нему протекает ток в единицы и десятки ампер. Специалисты рекомендуют использовать сплав манганина. Манганиновая проволока (или лента) считается наиболее устойчивым электротехническим элементом: её температурный коэффициент сопротивления в 200 раз меньше, чем у меди, и в 300 раз ниже по сравнению с железом. Использование медных и стальных шунтов способно нести ощутимую погрешность при значительных токах, вызывающих их нагрев.

Но для приблизительной оценки иногда используют распрямлённую канцелярскую скрепку или отрезок провода.

Если речь идёт о внушительной силе тока от сотен до тысяч ампер – например, при старте двигателя «КамАЗа», где создаётся пусковой ток в 500 и более ампер для раскручивания стартером вала двигателя, – простой шунт здесь попросту расплавится. Необходимо использовать токовые клещи – они являются более мощной версией шунта. Аналогично поступают в электроустановках и распределителях с высоким напряжением, где общий ток потребителей довольно высок.

Что требуется?

Для изготовления шунта, кроме проволоки, проводов, диэлектрика и крепежа, потребуются следующие приборы.

• Готовый миллиамперметр. Можно использовать и гальванометр – измерительную головку без внутренних шунтов, резисторов и так далее.
• Лабораторный блок питания, выдающий требуемый ампераж. Можно воспользоваться и автомобильным аккумулятором, в цепь с которым последовательно включена, например, фара на 100/90 Вт на основе лампы накаливания. Если такой фары нет, можно подключить отрезок нихромовой электроспирали или мощный керамический резистор на десятки ватт. Ни в коем случае не подключайте шунт с прибором «накоротко», без нагрузки.
• При работе с бытовой осветительной сетью – выпрямительный диодный мост (или одиночные высоковольтные диоды) и дополнительный защитный автомат на 16 А, плавкие предохранители на несколько ампер.

Напряжение подаётся только после правильной сборки цепи.

Шунт своими руками

Спирально сматывать проволоку (или эмальпровод) не рекомендуется – индуктивность получившейся катушки уменьшит точность амперметра. Катушечное шунтирование имеет недостаток – гашение скачков тока, особенно в случае дросселированной (с сердечником) катушки. Если отрезок проволоки слишком длинный, расположите его в виде волнистой «змейки».

В качестве диэлектрика подойдёт любой изолятор – от керамического до текстолитового. К тому же скрученный в виде катушки провод может перегреть диэлектрик, не выдерживающий повышенной – более 150 градусов – температуры. А к перегреву устойчивы лишь керамика и закалённое стекло.

• Сначала вырезается диэлектрическая пластина, в которой сверлятся отверстия под болты с шайбами и гайками. Материал – текстолит, гетинакс, дерево или композитные материалы.
• Для существенной изоляции тепла проволоки от несущей пластины на болты устанавливаются керамические колечки. После них ставятся шайбы, зажимающие проволоку.
• Для предотвращения самопроизвольного раскручивания и выпадения проволоки и проводов перед гайками проставляются гроверные шайбы.
• Наконец, вставляются провода и концы проволоки между шайбами, а гайки затягиваются.

Полученная деталь подключается параллельно амперметру или гальванометру.

Переградуировка прибора

Новую градуировку обновлённого стрелочного амперметра под новый шунт нужно произвести следующим образом.

1. Снимите переднюю часть корпуса (смотровое окно прибора) вместе со стеклом.
2. Подключите одну из лампочек известного номинала последовательно с амперметром к батарее или сетевому адаптеру питания. Так, на лампочках накаливания указывается ток в амперах и напряжение в вольтах. Если вы подключаете светодиодную панель или фару, на которой, например, указано напряжение 12 В и мощность в 24 Вт – вашим рабочим током будет 2 А (мощность, делённая на напряжение источника питания).
3. Отметьте, на какой угол отклонилась стрелка прибора, точкой с числом (в данном случае это 2).
4. Идеальный вариант – включите параллельно друг с другом одинаковые лампочки или фары, увеличивая их число каждый раз на одну. Так можно «прометить» всю шкалу амперметра. Этот способ хорош для переменного тока – шкала амперметра получается нелинейной за счёт влияния частоты тока и падения части напряжения на диодах. Разметка «на глаз» или с использованием транспортира (или по уже имеющейся «линейке» прибора), как часто делают при постоянном токе, не подойдёт. Лучше перестраховаться и сделать точнее.
5. Закончив разметку, соберите прибор и проверьте, надёжно ли держится крепление шунта, хорош ли электрический контакт между ним и амперметром. Если габариты амперметра позволяют, шунт часто заливают эпоксидным клеем, а затем получившийся элемент (в виде бруска) приклеивают к задней стенке измерительной головки.

Амперметр с новым шунтом готов к работе. Можно подключить щупы или токовые клещи.

С несколькими шунтами

Из амперметра получится и самодельный килоамперметр. Так, из 100-амперного прибора легко сделать амперметр на 2 кА. Более высокие значения на практике вряд ли понадобятся. Если у вас в наличии имеется прибор с одноамперным диапазоном измерений, сделайте несколько коммутируемых шунтов. Незачем переразмечать шкалу – достаточно подобрать шунты на 5, 10, 50, 100 и более ампер. Они помещаются в один внешний корпус вместе с выходными клеммами (для щупов) и многопозиционным переключателем, рассчитанным на такие значения тока.

Режимы помечаются маркером «x5», «x10» и так далее. Когда режим один, а амперметр переделан из одно- в десятиамперный, то слева от буквы «А» надпишите «x10» меньшим шрифтом.

При изготовлении многорежимного амперметра провода, соединяющие переключатель с шунтами и прибором, должны быть максимально короткими. Излишне длинные провода, подключённые к готовому шунту, имеющему точное сопротивление, и уже проградуированному прибору, приведут к заметной погрешности измерений – они включаются последовательно с шунтом и прибором, имеют своё, пусть и очень малое, сопротивление. Переключатель низкого качества со значительно окисленными контактами приведёт к тому, что прибор попросту начнёт «врать» – его токоведущие части и замыкающий подпружиненный шарик также вносят паразитное сопротивление.

Заводские амперметры проходят тщательную поверку, едва сойдя с конвейера. Недочёты учитываются при выпуске приборостроительным заводом следующей партии амперметров. Амперметры, имеющие значительную погрешность, бракуются и направляются на переработку.

О том, как произвести расчет шунта для амперметра, смотрите далее.

Как правильно измерять мощность светодиодной ленты

Часто в интернете поднимается вопрос о несоответствии мощности светодиодной ленты указанным на упаковке характеристикам.

В этом материале мы подробно объясним, как проводятся замеры мощности ленты, с чем связано падение мощности на 5 метрах, и почему мы указываем мощность для 1 метра.

Формула расчета потребляемой мощности ленты (Вт)

Потребляемая мощность (Вт) — это произведение силы тока (А) на напряжение питания (В). Обе эти характеристики мы можем измерить в домашних условиях с помощью обычного мультиметра.

Для вычисления потребляемой мощности (Вт) мы будем использовать формулу P(Вт) = U(В) * I(А), где U — напряжение в Вольтах, I — сила тока в Амперах.




Необходимое оборудование

— Блок питания 12 В
— Светодиодная лента 5 м (12 В)
— Ножницы
— Отвертка крестовая
— Мультиметр
— Переходники (коннекторы)

Какие замеры нужно произвести?

• Замер напряжения питания (В) на начальном и конечном участках ленты. Для нахождения частичной потери напряжения питания на конечном участке ленты.
• Замер потребляемого тока (А). Для дальнейшего вычисления потребляемой мощности.



Проведение измерений

5 метров ленты

Для начала необходимо подключить светодиодную ленту 5 м к блоку питания.

Подключение производится при выключенном напряжении электросети 220В с соблюдением полярности контактов подключения и сторон подключения (см. Подключение ленты к блоку питания).

Провести замер напряжения питания (В) в начале ленты. Используя вольтметр (В) (одна из функций мультиметра), произвести параллельное подключение к начальному отрезку светодиодной ленты 5 м.

Провести замер напряжения питания (В) в конце ленты. Используя вольтметр (В) (одна из функций мультиметра), произвести параллельное подключение к конечному отрезку светодиодной ленты 5 м.

Сравнить полученные результаты.

Объяснение полученных результатов:
Падение напряжения питания в конце ленты вызвано сопротивлением медной подложки, а также ограничением понижающих резисторов, участвующих в электрической схеме.

Произвести замер показания тока (А) на ленте 5 м.

Для этого:
Подключить последовательно амперметр (А) (одна из функций мультиметра), соединив в электроцепь блок питания, амперметр и светодиодную ленту 5 м. Произвести замер показания тока (А) на ленте 5 м.



Оформить полученные данные для дальнейшего сравнения.

1 метр ленты

Отрезать от катушки 5 м отрезок 1 м.

Необходимо подключить светодиодную ленту 1 м к блоку питания. Подключение производится при выключенном напряжении электросети 220В с соблюдением полярности контактов подключения и сторон подключения (см. Подключение ленты к блоку питания).

Провести замер напряжения питания (В) в начале ленты. Используя вольтметр (В) (одна из функций мультиметра), произвести параллельное подключение к начальному отрезку светодиодной ленты 1 м.

Сравнить полученные результаты.

Объяснение полученных результатов:
Падение напряжения питания на конце ленты присутствует, но гораздо меньше, чем на 5 метрах. Так как отрезок ленты короче – меньше и падение напряжения.

Произвести замер показания тока (А) на ленте 1 м.

Для этого:
Подключить последовательно амперметр (А) (одна из функций мультиметра), соединив в электроцепь блок питания, амперметр и светодиодную ленту 1 м. Произвести замер показания тока (А) на ленте 1 м.

Оформить полученные данные для дальнейшего сравнения.




0,5 метра ленты

Отрезать от катушки 5 м отрезок 0,5 м или разрезать пополам 1 м.

Необходимо подключить светодиодную ленту 0,5 м к блоку питания. Подключение производится при выключенном напряжении электросети 220В с соблюдением полярности контактов подключения и сторон подключения (см. Подключение ленты к блоку питания).

Провести замер напряжения питания (В) в начале ленты.

Используя вольтметр (В) (одна из функций мультиметра), произвести параллельное подключение к начальному отрезку светодиодной ленты 0,5 м.

Провести замер напряжения питания (В) в конце ленты.
Используя вольтметр (В) (одна из функций мультиметра), произвести параллельное подключение к конечному отрезку светодиодной ленты 0,5 м.

Сравнить полученные результаты.

Объяснение полученных результатов:

Падение напряжения питания на конце ленты присутствует, но гораздо меньше, чем на 5 метрах, и не существенно меньше, чем на 1 метре. Так как отрезок ленты короче – меньше и падение напряжения.

Произвести замер показания тока (А) на ленте 0,5 м.

Для этого:
Подключить последовательно амперметр (А) (одна из функций мультиметра), соединив в электроцепь блок питания, амперметр и светодиодную ленту 0,5 м. Произвести замер показания тока (А) на ленте 0,5 м.

Оформить полученные данные для дальнейшего сравнения.




Результаты замера

При замерах выходное напряжение питания с блока питания (в начале ленты) было стабильным 12 В.

При замере напряжения питания на конечном участке 5 метров мы получили падение напряжения на 2-2,5В. Как говорилось ранее, это связано с сопротивлением медной подложки, а также ограничением понижающих резисторов, участвующих в электрической схеме.

При замере 1 метра в начале и конце отрезка получили, что падение напряжения практически отсутствует. Показания замера стабильны.

При замере 0,5 метра в начале и конце отрезка получили, что падение напряжения практически отсутствует. Показания замера стабильны.

Теперь рассмотрим полученные измерения силы тока.

Мы видим, что для светодиодной ленты с указанной потребляемой мощностью (Вт/м) -14,4 Вт/м она имеет следующие значения:

— для 5 метров — 5,4А
— для 1 метра — 1,2А
— для 0,5 метра — 1А

В последнем случае (для отрезка 0,5 м) полученное значение силы тока превышает все ранее измеренные. Здесь стоит учитывать тот факт, что использование светодиодной ленты менее 0,5 м не рекомендуется из-за того, что в самом начале светодиодной ленты получается максимальное значение силы тока, что вызывает повышенный нагрев начального участка и приводит к быстрой деградации светодиодов.

Произведем подсчет потребляемой мощности на замеренных участках.

Для 5 метров — P(Вт) = 12В * 5,4А = 64,8 Вт
Для 1 метра — P(Вт) = 12В * 1,2А = 14,4 Вт
Для 0,5 метра — P(Вт) = 12В * 1А = 12 Вт

На самом стабильном участке ленты в 1 метр мы получаем потребляемую мощность, указываемую в характеристиках.

Рассмотрим, как получают потребляемую мощность (Вт) на ленте в 5 м.

Для этого берут значение потребляемой мощности с 1 метра и умножают его на 5 м. Полученное значение считается максимальным значением потребляемой мощности.

Т.е. мы не указываем значение — P(Вт) = 12В * 5,4А = 64,8 Вт,
а в характеристиках указывается — 14,4Вт/м * 5 м. = 72 Вт.
Максимально потребляемая мощность с 5 метров — 72 Вт.

Еще раз хотим акцентировать ваше внимание, что это прежде всего необходимо для правильного расчета потребляемой мощности (Вт) источника питания — блока питания.

В процессе создания световых решений возникает необходимость использования отрезков различной длины, и расчет необходимой потребляемой мощности блока питания может вызвать ряд затруднений.

Но, зная показания со стабильного общепринятого участка в 1 м, мы можем с уверенностью проектировать и воплощать в жизнь самые требовательные световые проекты.

Лабораторная работа 14

Цель работы: изучение свойств электротехнической стали и ознакомление с методом амперметра, вольтметра, ваттметра, как одним из способов исследования
магнитомягких материалов при динамическом перемагничевании

2.4. Правила работы на установке У5011

При работе на установке типа У5011 следует учесть, что трансформаторы тока, питающие амперметр и токовую обмотку ваттметра, соединены последовательно. Поэтому оба переключателя пределов тока всегда должны быть установлены примерно в одинаковые положения во избежание порчи одного из трансформаторов.

При установке образцов в намагничивающем аппарате их нужно зажимать до получения минимальных показаний амперметра и ваттметра. Однако не следует злоупотреблять чрезмерными усилиями при зажатии образца, так как значительные деформации концов ухудшают магнитные качества образца.

Измерение потерь энергии на образце массой 1 кг

Схемособирающий переключатель (П₂) устанавливается в положение «1 кг; 50 Гц». Левым кнопочным выключателем подключается электропитание. Рукояткой левого автотрансформатора увеличивается ток намагничивания до получения на вольтметре (V_ср) расчетной величины напряжения, соответствующего заданной величине индукции (см. формулу 21). При уходе показателя ваттметра влево за шкалу необходимо изменить полярность ваттметра. Показания ваттметра считываются в делениях α. Значение мощности вычисляется по формуле

(24)

где U_w, I_w – пределы ваттметра соответственно по напряжению и по току.

Потери энергии на перемагничивание рассчитываются по формуле (19). Постоянные, входящие в (19), имеют следующие значения: N₁ =100 витков, N₂ =600 витков, сопротивление вторичной обмотки r₂ =2 Ом. Общее сопротивление цепи вторичной обмотки находится следующим образом:

(25)

где r_w – сопротивление обмотки напряжения ваттметра, r_u.ср. и r_u – сопротивление обмоток вольтметров V_ср и V. Значения внутреннего сопротивления приборов, входящих в установку У5011, указаны в таблице 2.

Вольтметр Ц58		Вольтметр Д556		Ваттметр Д557
Предел (В)	ru.ср(Ом)	Предел (В)	ru (Ом)	Предел (В)	rw (Ом)
15	5340	15	4990	15	3000
30	12200	30	10000	30	6000
75	27300	75	24900	75	15000
150	52200	150	50000	150	3000
300	100000	300	100000	300	60300

Таблица 2. Значения внутренних сопротивлений приборов.

Определение основной кривой намагничивания

B_m(H_m)

Измерение величины Нm производится с использованием образцового сопротивления R₁, включенного в цепь тока намагничивания. Падение напряжения на сопротивлении R₁ в данной работе измеряется с помощью осциллографа С1-65, который не входит в комплект установки. По измеренному падению напряжения определяется максимальное значение тока намагничивания I_m =U_m/R₁, а затем напряженность магнитного поля в образце по формуле (20). Величина индукции Bm находится по средневыпрямленному значению напряжения в измерительной обмотке из формулы (21). Площадь сечения образца, фигурирующая в формуле (21) вычисляется как

(23)

где m – масса образца (1 кг), l – длина образца (1м), ρ – плотность материа-ла (7600 кг/м³).

Определение коэффициента формы

Определение коэффициента формы зависимости B(t) производится в соответствии с формулой (22) по результатам измерений эффективного и средневыпрямленного значений напряжения вольтметрами (V) и (V_ср).

Что определяет амперметр. §101. Измерение тока и напряжения

Если в каком-либо проводнике течет ток, то он характеризуется такой величиной, как «сила тока». Сила тока в свою очередь характеризуется количеством электронов, которые проходят через поперечное сечение проводника за единицу времени. Но мы все учились в школе и знаем, что электронов в проводнике миллиарды миллиардов и считать количество электронов было бы бессмысленно.

Поэтому ученые вывернулись из этой ситуации и придумали единицу измерения силы тока и назвали ее «Ампер», в честь французского физика-математика Андре Мари Ампера. Что же собой представляет 1 Ампер? Если сила тока в проводнике равна 1 амперу, то за одну секунду через поперечное сечение провода проходит заряд, равный 1 Кулону. Или простым языком, все электроны в сумме должны давать заряд в 1 Кулон и они должны в течение одной секунды пройти через поперечное сечение проводника. Если учесть, что заряд одного электрона 1.6х10 -19 , то можно узнать, сколько электронов в 1 Кулоне. А вот для того, чтобы измерять амперы, ученые придумали прибор и назвали его «амперметром».

Амперметр – это прибор для измерения силы тока в электрической цепи. Любой амперметр рассчитан на измерение токов определенной величины. В электронике в основном оперируют микроАмперами (мкА), миллиАмперами (мА), а также Амперами (А). Следовательно, в зависимости от величины измеряемого тока приборы для измерения силы тока делятся на амперметры (PA1), миллиамперметры (PA2) и микроамперметры (PA3).

На принципиальных схемах амперметр, как измерительный прибор обозначается вот так.

Какие бывают амперметры?

Первый тип амперметра – аналоговый. Их ещё называют стрелочными. Вот так они выглядят.

Такие амперметры имеют магнитоэлектрическую систему. Они состоят из катушки тонкой проволоки, которая может вращаться между полюсами постоянного магнита. При пропускании тока через катушку, она стремится установиться по полю под действием вращающего момента, величина которого пропорциональна току. В свою очередь повороту катушки препятствует специальная пружина, упругий момент которой пропорционален углу закручивания. При равновесии эти моменты буду равны, и стрелка покажет значение, пропорциональное протекающему через нее току. Иногда, для того, чтобы увеличить предел измерения, параллельно амперметру ставят резистор определенной величины, рассчитанной заранее. Это так называемый шунтирующий резистор – шунт .

Про шунтирующее действие измерительных приборов уже подробно рассказывалось в статье про вольтметр . Там же затрагивалось такое понятие, как входное сопротивление прибора. Так вот, применительно к вольтметру, его входное сопротивление должно быть как можно больше. Это необходимо для того, чтобы прибор не влиял на работу схемы при проведении измерений и выдавал точные результаты.

Применительно к амперметру складывается обратная ситуация. Так как амперметр для проведения измерений включается в разрыв электрической цепи, то необходимо стремиться к тому, чтобы его внутреннее сопротивление протекающему току было минимальным. Грубо говоря, сопротивление между его измерительными щупами должно быт мало. В противном случае, для электрической цепи амперметр будет представлять резистор . А, как известно, чем больше сопротивление резистора, тем меньший ток через него проходит. Таким образом, при включении амперметра в измерительную цепь, мы искусственно понижаем ток в этой цепи. Понятно, что в таком случае, показания амперметра будут некорректные. Но не стоит расстраиваться, так как измерительная техника разрабатывается с учётом всех этих особенностей.

Это лишь ещё один намёк на то, что при обращении с мультиметрами стоит внимательно относиться к выбору режима работы и правильному замеру тех или иных величин. Несоблюдение этих правил может привести к порче прибора.

Аналоговые амперметры до сих пор используются в современном мире. Их плюс таковы, что им не требуется независимое питание для выдачи результатов, так как они используют питание замеряемой цепи. Также они удобны при отображении информации. Думаю, лучше наблюдать за стрелкой, чем за цифрами. На некоторых амперметрах есть винтик корректировки для точного выставления стрелки прибора к нулю. Минусы – это большая инертность, то есть для стрелки прибора нужно какое-то время, чтобы она пришла в устойчивое состояние. Хоть этот недостаток в современных аналоговых приборах проявляется слабо, но он все-таки есть.

Второй тип амперметра – это цифровой амперметр. Он состоит из аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и преобразует силу тока в цифровые данные, который потом отображаются на ЖК-дисплее.

Цифровые амперметры лишены инертности, и выдача результатов измерений зависит от частоты процессора, который выдает результаты на дисплей. В дорогих цифровых амперметрах он может выдать до 1000 и более результатов в секунду. Также цифровые амперметры требуют меньше габаритов для установки, что немаловажно в современной аппаратуре. Минусы – это то, что для измерения им требуется собственный источник питания, который питает все внутренние узлы и микросхемы прибора. Есть, конечно, и такие цифровые амперметры, которые используют питание измеряемой цепи, но они все равно редко используются в виду своей дороговизны.

Амперметры делятся на амперметры для измерения силы тока постоянного напряжения и для измерения силы тока переменного напряжения. Но, допустим, у вас нет амперметра, чтобы измерить силу тока переменного напряжения. Что же тогда делать? Можно собрать очень простую схемку. Выглядит она вот так:

Но чтобы не собирать самостоятельно измерительную схему и доводить её до ума, купите себе мультиметр . В хорошем мультиметре есть функции измерения силы тока, как для постоянного, так и для переменного напряжения.

Схема для измерения силы тока выглядит вот так:




Это означает, что амперметр мы должны подключать последовательно нагрузке.

Для того чтобы правильно измерить силу тока, нам надо знать, какое напряжение вырабатывает источник питания: переменное или постоянное. Если будем замерять силу тока постоянного напряжения, то и амперметр нам нужен для измерения силы тока постоянного напряжения, а если для переменного, то и амперметр нужен соответствующий. В нашем случае нагрузкой может быть любой прибор или схема, которая потребляет ток. Это может быть лампочка, сотовый телефон или даже компьютер.

Измерение силы тока с помощью амперметра.

Давайте рассмотрим на практике, как замерять силу тока с помощью цифрового мультиметра DT-9202A .

В красном кружочке у нас буковка «А~ » означает, что ставя переключатель на этот участок, мы сможем замерить силу тока переменного напряжения, а ставя переключатель на секцию со значком «А= » (в синем кружке), мы сможем замерять силу тока постоянного напряжения.




Чтобы измерить силу тока до 200 мА (200m) как переменного, так и постоянного напряжения, нужно поставить щупы такого мультиметра в определенные клеммы:




Если же мы будем измерять силу тока более чем в 5 Ампер, то я рекомендую вам переставить щуп в другую клемму:




Если даже примерно не знаете, сколько должно потреблять ваше устройство или нагрузка, то всегда ставьте щуп и переключатель на самый большой предел измерения. Тем самым вы сохраните своему прибору жизнь.

На фото снизу я измеряю силу тока, которая кушает лампочка на 12 Вольт. С трансформатора я снимаю переменное напряжение 10 Вольт. Как мы видим, сила тока, потребляемая лампочкой — 1.14 Ампер . Обратите особое внимание, что переключатель мультиметра поставлен на измерение силы тока переменного напряжения (А~ ).




А вот так мы замеряем постоянный ток, который потребляет автомобильная сирена. Орет она так, что даже уши закладывает .




Обратите также внимание, так как у нас аккумулятор постоянного напряжения 12 Вольт, то и переключатель режимов мультиметра мы поставили на измерение постоянного тока.

А вот столько у нас кушает лампочка: 1.93 Ампера . Здесь замеряется постоянный ток, который потребляется лампой накаливания от аккумулятора.




Меры предосторожности:

Никогда не подключайте амперметр в розетку без всякой нагрузки! Тем самым вы просто-напросто спалите прибор. Как уже говорилось, амперметр обладает малым входным сопротивлением.

При измерении силы тока не касайтесь голых проводов, а также оголённых частей измерительных щупов. Это исключит электрический удар током. Будьте внимательны со схемой подключения амперметра.

Если Вы хотите узнать больше про измерения электрических величин, то загляните на сайт Практическая электроника . Там вы найдёте много познавательной информации по электронике.

Всякий вольтметр включается параллельно тому участку цепи, напряжение на котором мы хотим измерить (рис. 89), и поэтому на него ответвляется некоторый ток от основной цепи. При его включении и ток и напряжение в основной цепи несколько изменяются, так как теперь мы имеем уже другую цепь проводников, состоящую из прежних проводников и вольтметра. Присоединив, например, вольтметр с сопротивлением параллельно лампочке, сопротивление которой равно , мы найдем по формуле (50.5) их общее сопротивление :

. (54.1)

Чем больше сопротивление вольтметра по сравнению с сопротивлением лампочки , тем меньше отличается общее их сопротивление от и тем меньше искажение, вносимое вольтметром. Мы видим, что вольтметр должен иметь большое сопротивление. Для этого последовательно с его измерительной частью (рамкой, нагревающейся нитью и т. д.) нередко включают дополнительный резистор, имеющий сопротивление несколько тысяч Ом (рис. 90).

Рис. 90. К вольтметру присоединяется последовательно дополнительное сопротивление

В противоположность вольтметру, амперметр всегда включают в цепь последовательно (§ 44). Если сопротивление амперметра равно , а сопротивление цепи равно , то при включении амперметра сопротивление цепи становится равным

. (54.2)

Для того чтобы амперметр не изменял заметно общего сопротивления цепи, собственное его сопротивление, как следует из формулы (54.2), должно быть малым по сравнению с сопротивлением цепи. Поэтому амперметры делают с очень малым сопротивлением (несколько десятых или сотых долей Ома).

54.1. Сопротивление амперметра равно 0,1 Ом. Чему равно напряжение на амперметре, если он показывает силу тока 10 А?

54.2. Сопротивление вольтметра равно 12 кОм. Какой ток проходит через вольтметр, если он показывает напряжение 120 В?

54.3. Вольтметр со шкалой 0-120 В имеет сопротивление 12 кОм. Какое сопротивление и каким способом нужно подключить к этому вольтметру, чтобы им можно было измерять напряжение до 240 В? Начертите схему включения. Изменится ли чувствительность вольтметра в предыдущей задаче, если указанное сопротивление включить параллельно вольтметру?

54.4. Вольтметр, присоединенный к горящей лампочке накаливания, показывает 220 В, а амперметр, измеряющий силу тока в лампочке, -0,5 А. Чему равно сопротивление лампочки? Начертите схему включения вольтметра и амперметра.

Амперметр это измерительный прибор для определения силы тока, измеряемой в амперах. В соответствии с возможностями прибора, его шкала имеет градуировку, обозначающую микроамперы, миллиамперы, амперы или килоамперы. Для проведения измерений, производится последовательное включение амперметра в с тем участком, где необходимо измерить силу тока. Чтобы увеличить пределы измерений, производится включение амперметра через шунт или трансформатор.

Наиболее распространенной является схема амперметра, где движущаяся стрелка совершает поворот на такой угол наклона, который пропорционален величине измеряемой силы.

Виды амперметров

По своему действию все амперметры разделяются на электромагнитные, магнитоэлектрические, тепловые, электродинамические, детекторные, индукционные, фото- и термоэлектрические. Все они предназначены для измерения силы постоянного или переменного тока. Среди них, наиболее чувствительными и точными, являются электродинамические и магнитоэлектрические амперметры.

Во время работы магнитоэлектрического амперметра, создается крутящий момент, через взаимодействие между полем в и током, проходящим через обмотку рамки. С этой рамкой и соединяется стрелка, движущаяся по шкале. Поворот стрелки осуществляется на величину угла, пропорциональную силе тока.

Устройство амперметра

В состав электродинамического амперметра входят подвижная и неподвижная катушки, соединенные последовательно или параллельно. Токи, проходящие через катушки, взаимодействуют между собой, в результате чего происходит отклонение подвижной катушки, с которой соединяется стрелка. При включении в электрический контур, осуществляется последовательное соединение амперметра с нагрузкой. В случае большой силы тока или высокого напряжения, соединение производится через трансформатор.

Принцип работы

Упрощенная классическая схема амперметра работает следующим образом. Параллельно с постоянным магнитом на оси кронштейна устанавливается стальной якорь со стрелкой. Постоянный магнит, воздействуя на якорь, придает ему магнитные свойства. При этом, расположение якоря проходит вдоль силовых линий, которые также проходят вдоль магнита. Такое положения якоря соответствует нулевому положению стрелки на шкале прибора.




При прохождении тока батареи или генератора по шине, вокруг нее происходит возникновение магнитного потока. Его силовые линии в месте нахождения якоря, перпендикулярны с силовыми линиями в постоянном магните. Создаваемый электрическим током магнитный поток, воздействует на якорь, стремящийся к повороту на 90 градусов. Повернуться относительно исходного положения ему мешает поток, образующийся в постоянном магните.

От того, какой величины и направления электрический ток, проходящий по шине, зависит степень взаимодействия двух магнитных потоков. На такую же величину происходит и отклонение стрелки по шкале, от нулевого деления.

Амперметр: как измерять ток

В амперметрах ток, проходящий по прибору, создает вращающий момент, вызывающий отклонение его подвижной части на угол, зависящий от этого тока. По этому углу отклонения определяют величину тока амперметра.

Для того, чтобы амперметром измерить ток в каком-то приемнике энергии, необходимо амперметр соединить последовательно с приемником с тем, чтобы ток приемника и амперметра был один и тот же. Сопротивление амперметра должно быть мало по сравнению с сопротивлением приемника энергии, последовательно с которым он включен, с тем, чтобы его включение практически не влияло на величину тока приемника (на режим работы цепи). Таким образом, сопротивление амперметра должно быть малым и тем меньшим, чем больше его номинальный ток. Например, при номинальном токе 5 А сопротивление амперметра составляет r а= (0,008 — 0,4) ом. При малом сопротивлении амперметра мала и мощность потерь в нем.



Рис. 1. Схема включения амперметра и вольтметра

При номинальном токе амперметра 5 А мощность потерь P а = I а 2 r = (0,2 — 10) Ва . Напряжение, приложенное к зажимам вольтметра вызывает в его цепи ток. При постоянном ток зависит только от напряжения, т.е. Iv = F(Uv ). Этот ток, проходя но вольтметру, так же как и в амперметре, вызывает отклонение его подвижной части на угол, зависящий от тока. Та ким образом, каждому значению напряжения на зажимах вольтметр будут соответствовать вполне определенные значения тока и угла поворота подвижной части .

Для того чтобы по показанию вольтметра определить напряжение на зажимах приемника энергии или генератора, необходимо его зажимы соединить с зажимами вольтметра так, чтобы напряжение на приемнике (генераторе) было равно напряжению на вольтметре (рис. 1).

Сопротивление вольтметра должно быть большим по сравнению с сопротивлением приемника энергии (или генератора) с тем, чтобы его включение не влияло на измеряемое напряжение (на режим работы цепи).





Пример. К зажимам цепи с двумя последовательно соединительными приемниками (рис. 2), имеющими сопротивления

r1 = 2000 ом и r2 = 1000 ом , приложено напряжение U =120 В.


Рис. 2. Схема включения вольтметра

При этом на первом приемнике напряжение

U1 =80 В, а на втором U 2=40 В.

Если параллельно первому приемнику включить вольтметр с сопротивлением

rv= 2000 ом для измерения напряжения на его зажимах, то напряжение как на первом, так и на втором приемниках будет иметь значение U » 1 = U » 2 =60 В.

Таким образом, включение вольтметра вызвало изменение напряжения на первом приемнике с

U1= 80 В до U » 1 = 60 В , т. е. погрешность в измерении напряжения, обусловленная включением вольтметра равна ((60 В — 80 В)/80 В) х 100% = -25%

Таким образом, сопротивление вольтметра должно быть большим и тем большим, чем больше его номинальное напряжение. При номинальном напряжении 100 В сопротивление вольтметра

rv = (2000 — 50000) ом. Вследствие большого сопротивления вольтметра мала мощность потерь в нем .

При номинальном напряжении вольтметра 100 В мощность потерь Р

v = (Uv 2 /rv ) Ва.


Из изложенного следует, что амперметр и вольтметр могут иметь измерительные механизмы одинакового устройства, отличающиеся только своими параметрами. Но амперметр и вольтметр различным образом включаются в измеряемую цепь и имеют разные внутренние (измерительные) схемы.

Знать силу тока, проходящую через определенный участок цепи довольно важно. Это помогает рассчитать сечение кабеля и избежать перегрева токопроводящих жил. Эта статья поможет начинающим электрикам разобраться в нюансах работы и подключения измерительного прибора. Но сначала вспомним немного азов из школьной программы.

Как известно, амперметром называется измерительный прибор, позволяющий определить силу постоянного и переменного тока в электрической цепи. В зависимости от планируемой сферы применения, шкалу измерительного устройства градуируют в амперах, микро- или миллиамперах. Для измерений больших величин используется прибор, шкала которого разделена на килоамперы.

Схема и особенности подключения

Чтобы точно произвести замеры и не вывести прибор из строя, его нужно правильно включить в электрическую цепь. Амперметр подключается последовательно к участку сети, на котором нужно произвести замеры. Для единичного измерения используют щупы, а для постоянного снятия показаний устройство подключается при помощи зажимов.

Важно! Обязательно нужно соблюдать полярность подключения! К фазному проводу подключается положительный щуп, а к нулевому выводу – отрицательный щуп.

Особенностью амперметра является возможность повысить предел его измерений. Для этого измерительный прибор включается в сеть при помощи таких дополнительных устройств:

• Для замеров постоянного тока требуется дополнительно подключить магнитный усилитель;
• При замерах переменного значения в цепь дополнительно включается трансформатор;
• Подключение через шунт. Этот способ считается универсальным и подходит для измерений не только переменного, но и постоянного тока.

Именно поэтому чаще всего используется этот вид подключения. Рассмотрим подробнее, что это такое.

Устройство и подключение шунта

Для подключения амперметра используют стандартный шунт, представляющий собой медную пластину, закрепленную на изоляторе из карболита. На медной пластине с каждой стороны имеется по два винта: потенциальные и токовые зажимы. В комплекте идут заводские изделия, имеющие установленное сопротивление и рассчитанные на определенную силу тока. Чтобы правильно включить шунт в цепь измерения, придерживайтесь следующего алгоритма:

• Выбирать изделие следует с большими показателями предполагаемых значений. Например, если предполагаемая сила тока в проверяемой линии составляет 12–15 A, выбирается изделие, позволяющее проводить замеры до 20 A;
• Далее подключаются измерительные провода от амперметра к потенциальным зажимам на медной планке;
• Измеряемая линия обесточивается;
• Затем отсоедините питающие провода от устройства, на котором нужно проверить потребляемое значение;
• Шунт включается в разрыв электрической линии: отсоединенные провода подключаются к токовым зажимам.
Теперь включается питание, и снимаются показания с амперметра. После этого линия опять обесточивается, измеряющее устройство отключается, а соединения восстанавливаются.

Обратите внимание! Полученные показания умножаются на коэффициент, который указывается на изоляционной пластине шунта. Если этот коэффициент не указан, можно самостоятельно рассчитать цену деления прибора. Для этого максимальное значение шкалы умножается на расчетные показатели дополнительной пластины.

Особенности расчета

Если стандартные шунты с заводскими обозначениями отсутствуют, эти значения можно рассчитать самостоятельно, если вместо сопротивления использовать промышленные резисторы. В этом случае поступают следующим образом:

1. Чтобы расширить диапазон шкалы измерений, параллельно к устройству подсоединяется резистор, через который проходит основная часть тока. При этом через измеряющее устройство проходит незначительная часть, достаточная для замеров;
2. Следующим шагом определяется максимальное значение тока. Для этого вольтметром, соблюдая полярность, измеряется напряжение на источнике питания. Также определяется общее сопротивление цепи, на которое делится величина напряжения;
3. Теперь нужно узнать сопротивление обмотки амперметра. Эта величина указывается в паспорте к прибору или измеряется самостоятельно;
4. Остается рассчитать требуемое сопротивление резистора, используемого в качестве шунта. Для этого максимальный ток умножается на общее сопротивление линии, а полученное значение делится на номинальное напряжение источника питания.

Теперь вы знаете не только как , но и как правильно его подключить в электрическую цепь. Надеемся, что этот материал помог вам выйти из ситуации, когда шкалы измерения прибора не хватает для точных замеров. Мы разобрались, что для этого нужно подключить стандартный шунт или рассчитать его самостоятельно.

Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр. Измерение силы тока

1. Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр. Измерение силы тока.

2. Сила тока.

Количественной характеристикой
электрического тока является физическая
величина называемая силой тока.
Сила тока — физическая величина, равная
отношению заряда, проходящего через
поперечное сечение проводника за время, к
этому промежутку времени:
I = q/t


3. Формула

I
q
t
I – сила тока
q – электрический
заряд
t — время


4. Единицы силы тока. Амперметр. Измерение силы тока.

За единицу силы тока принимают
такую силу тока, при которой отрезки
параллельных проводников длиной 1 м,
находящиеся на расстоянии 1 м друг
от друга, взаимодействуют с силой
2*107Н.
Единицу силы тока называют ампером
(1А), в честь французского ученого
Андре Ампера.
В 1948 г. было предложено в основу
определения единицы силы тока
положить явление взаимодействия
проводников с током.


5. Андре Ампер (1775-1836)

Ввел в физику
понятие
«электрический
ток»
Прибор, с помощью которого
измеряют силу тока в цепи,
называется амперметром.
Амперметр и по своему принципу действия,
и по устройству похож на гальванометр.
Его работа основана на электромагнитном
действии тока.
При измерении силы тока, амперметр включается в цепь
последовательно с тем прибором, силу тока в котором
нужно измерить.
Включение амперметра в цепь.


7. Амперметр

8. Что нужно помнить, включая прибор в эл цепь

1.Клему плюс амперметра нужно
соединять с проводом, идущим от
положительного полюса источника.
2.Амперметр рассчитан на
определённую силу тока, превышать
которую нельзя.
3.Имеет очень маленькое
сопротивление.
Экспериментальное задание
1. Собрать электрическую цепь по схеме
2. Измерить силу тока на различных участках цепи
3. Сделать вывод.
Вывод:
Сила тока во всех участках
последовательно соединенной цепи
одинакова.


10. Задачи

Задача 1
Через спираль электроплитки за 12 мин прошло
3000 Кл электричества Какова сила тока в
спирали?
Задача 2
Ток в электрическом паяльнике 500 мА. Какое
количество электричества пройдет через
паяльник за 2 мин?
Задача 3
Сколько времени продолжается перенос 7,7 Кл
при силе тока 0,5 А?
Проверь себя:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Сила тока – это…
Сила тока измеряется в…
1 ампер – это…
Сила тока показывает…
Прибор для измерения силы тока
называется…
Он включается в электрическую
цепь…
На схемах амперметр
изображается…


Как решать задачи с реостатом

Знакомство с реостатом впервые происходит в школе в 8-м классе на теме «Электрические явления». Выполняется ряд лабораторных работ по электричеству, рассматривается ряд электрических схем.

Но к 10-му классу непонятные вопросы при решении задач все-таки остаются.

Давайте разберёмся с этим физическим прибором и рассмотрим ряд примеров и задач, которые встречались на экзамене и вполне могут встретиться.

В основе решения задач с реостатом надо знать формулу зависимости сопротивления проводников от его геометрических размеров. Именно эта формула лежит в основе принципа работы реостата.

Необходимо научиться определять «активную часть» реостата, то есть эта та часть реостата, по которой течет электрический ток. Чем больше длина активной части, тем большим электрическим сопротивлением обладает реостат. А от сопротивления реостата зависит сила тока в цепи.

Давайте рассмотрим два обозначения реостата на схеме, и посмотрим, отличие этих схем друг от друга. А после разберем несколько примеров.

Следствием всех перемещений ползунка реостата является изменение силы тока, согласно законам Ома для участка цепи и для полной цепи.

Ряд задач с реостатом Вы можете посмотреть на сайте. А ниже рассмотрим еще пару вопросов и задач с реостатом, чтобы закрепить материал.

Задача 1. Как будут изменяться показания электроизмерительных приборов при перемещении ползунка реостата вверх? Объяснить.

При перемещении ползунка реостата вверх, длина рабочей части реостата уменьшится. Так как реостат соединен последовательно с резистором, общее сопротивление цепи — уменьшиться. А следовательно сила тока в цепи, согласно законам Ома — увеличится. Напряжения, измеряемое на резисторе тоже увеличится.

Задача 2.
Реостат параллельно включён с резистором в электрическую цепь так, как показано на рисунке. Как будут изменяться показания амперметра, при перемещении ползунка реостата вправо? Объяснить.

При перемещении ползунка реостата вправо сопротивление реостата будет уменьшаться, а следовательно общее сопротивление электрической цепи, согласно формулам для расчета параллельного соединения — будет тоже уменьшаться. То есть сила тока в цепи будет увеличиваться.

 

Вы можете оставить комментарий, или поставить трэкбек со своего сайта.

Написать комментарий

Амперметр

— Inst Tools

Амперметр измеряет электрический ток. Он может быть откалиброван в амперах, миллиамперах или микроамперах. Для измерения тока амперметр должен быть включен последовательно с проверяемой схемой (как показано на рисунке 1 ниже).

Рисунок 1: Амперметр

Когда амперметр включен последовательно с цепью, он увеличивает сопротивление этой цепи на величину, равную внутреннему сопротивлению измерителя R _m .

Приведенное ниже уравнение представляет собой математическое представление тока без установленного счетчика.

Приведенное ниже уравнение представляет собой математическое представление тока при установленном в цепи измерителе.

Точность амперметра K _A — это отношение тока, когда измеритель находится в цепи, I _w , к току, когда измеритель вне цепи, I _o .

Приведенное ниже уравнение представляет собой математическое представление для определения точности амперметра (K _A ).

Согласно законам замещения, приведенное ниже уравнение представляет собой математическое представление точности с использованием сопротивления цепи.

Процент погрешности нагрузки — это процент погрешности из-за эффектов нагрузки, возникающих в результате добавленного сопротивления измерителя.

Приведенное ниже уравнение представляет собой математическое представление ошибки загрузки в процентах.

% погрешности нагрузки = (1 — K _A ) (100%)

Вторая ошибка амперметра — это ошибка калибровки.Ошибка калибровки — это ошибка, возникающая из-за неточной маркировки циферблатов. Типичные значения погрешности калибровки по току полной шкалы составляют около 3 процентов.

Пример:

Амперметр с отклонением полной шкалы 10 мА и внутренним сопротивлением 400 Ом помещается в цепь с источником питания 20 В и резистором 2 кОм.

Рисунок 2: Точность амперметра

Находят:

1. точность
2. % ошибка загрузки
3. истинный ток
4. измеренный ток

Расчет точности

К _А = R / (Ro + Rm)

К _А = 2000 / (2000 + 2000)

К _А = 0.833 или 83,3%

Рассчитать% погрешности загрузки

% погрешности нагрузки = (1 — K _A ) (100%)

% погрешности нагрузки = (1 — 0,833) (100%)

% погрешности загрузки = 16,7%

Рассчитать истинный ток

Io = 20/2000

Io = 0,01 A или 10 мА

Рассчитать измеренный ток

Iw = 20 / (2000 + 400)

Iw = 8,33 мА

Амперметр с полной шкалой I _м можно шунтировать с помощью резистора R _SH для измерения токов, превышающих I _м (как показано на рисунке).Причина для шунтирования амперметра состоит в том, чтобы расширить диапазон амперметра и, таким образом, измерить токи, превышающие исходное значение полной шкалы.

Рисунок 3: Амперметр с шунтом

В соответствии с действующим законодательством Кирхгофа,

I _SH = I _T — I _м

Поскольку напряжение на шунте должно быть равно напряжению на амперметре, сопротивление шунта рассчитывается следующим образом:

Следовательно, входное сопротивление шунтированного амперметра связано с сопротивлением измерителя и шунта.Приведенное ниже уравнение представляет собой математическое представление этой взаимосвязи.

ПРИМЕЧАНИЕ. При вычислении точности для шунтированного амперметра используйте R _m ‘вместо R _m

.

Приведенное ниже уравнение представляет собой математическое представление взаимосвязи между входным напряжением и током на амперметре и значением входного сопротивления.

Пример:

Амперметр с сопротивлением 100 Ом измерителя и током отклонения полной шкалы 4 мА должен быть шунтирован для измерения токов от 1 до 20 мА.

Находят:

1. R _SH
2. R _м ‘

Решение:

R _SH = (I _м R _м ) / (I _м — R _м )

R _SH = 4 x 100 / (20-4)

R _SH = 25 Ом

R _m ‘= (I _m R _m ) / I _T

R _м ‘= 4 × 100/20

R _м ‘= 20 Ом

Что такое формула амперметра? — Реабилитационная робототехника.нетто

Что такое формула амперметра?

I = V / R.

В чем разница между амперметром и напряжением?

Есть два способа измерить электричество; один заключается в измерении тока там, где используется амперметр, а другой — путем измерения напряжения там, где используется вольтметр….

Разница между амперметром и вольтметром
Амперметр	Вольтметр
Используется для измерения силы тока	Используется для измерения напряжения в двух точках

Что такое амперметр со схемой?

Итак, это устройство, измеряющее ток в амперах, называется амперметром или амперметром.Однако на практике внутреннее сопротивление этого устройства равно «0»; у него есть некоторое внутреннее сопротивление. Диапазон измерения этого устройства в основном зависит от величины сопротивления. Схема амперметра представлена ​​ниже.

В чем разница между напряжением и током?

Напряжение — это разница зарядов между двумя точками. Ток — это скорость прохождения заряда.

Почему амперметр подключен последовательно?

Почему амперметр подключается последовательно? При последовательном соединении ток, протекающий через все компоненты цепи, одинаков.Амперметр предназначен для измерения тока в цепи, поэтому он подключен последовательно, так что тот же ток, который присутствует в цепи, протекает через него и измеряется.

Что произойдет, если параллельно подключить амперметр?

Когда амперметр подключен параллельно цепи, сопротивление цепи уменьшается. Следовательно, от батареи потребляется больше тока, что приводит к повреждению амперметра.

Амперметр имеет высокое сопротивление?

1) Низкое сопротивление амперметра.Поскольку амперметр включен в цепь последовательно, эффективное сопротивление складывается из сопротивлений цепи…

Почему нельзя подключить амперметр параллельно в цепь?

Если мы подключим параллельно амперметр, через амперметр будет протекать больший ток, это вызовет короткое замыкание, что приведет к повреждению амперметра и цепи. Ответ: Амперметр всегда подключается последовательно. Амперметр имеет очень низкое сопротивление.

У вольтметров высокое сопротивление?

Вольтметр

имеет высокое сопротивление, потому что он измеряет разность напряжений между двумя разными точками, но он не должен изменять количество тока, проходящего через элемент между этими двумя точками.

Какое сопротивление у амперметра?

Внутреннее сопротивление идеального амперметра будет равно нулю, поскольку оно должно пропускать ток. Амперметр включен последовательно в цепь для измерения тока, протекающего через цепь.

У какого вольтметра или амперметра большее сопротивление?

Таким образом, из гальванометра, вольтметра и амперметра сопротивление амперметра самое низкое, а сопротивление вольтметра самое высокое. Если амперметр подключен последовательно, весь ток, протекающий в цепи, протекает через амперметр с очень низким сопротивлением.

Почему вольтметр имеет высокое сопротивление, а амперметр — низкое?

Он должен быть включен последовательно с измеряемой ветвью и должен иметь очень низкое сопротивление, чтобы избежать значительного изменения тока, который он должен измерять. Вольтметр имеет высокое сопротивление, потому что он измеряет разницу напряжений между двумя разными точками, но он не должен изменять величину проходящего тока.

Почему вольтметр имеет высокое сопротивление?

Вольтметр измеряет разность напряжений между двумя разными точками (скажем, на разных сторонах резистора), но он не должен изменять величину тока, проходящего через элемент между этими двумя точками.Поэтому он должен иметь очень высокое сопротивление, чтобы через него не проходил ток.

У амперметра высокое или низкое сопротивление?

Амперметр — прибор для измерения электрического тока в амперах в ветви электрического тока. Он должен быть включен последовательно с измеряемой ветвью и должен иметь очень низкое сопротивление, чтобы избежать значительного изменения тока, который он должен измерять.

Почему у амперметра должно быть очень маленькое сопротивление?

Поскольку мы знаем, что сопротивление препятствует прохождению тока в цепи, поэтому сопротивление в амперметре должно быть очень маленьким, потому что оно не должно изменять значение тока, протекающего в цепи, т.е.Т. е. ток должен оставаться прежним, он не должен меняться.

Что подразумевается под вольтметром?

Вольтметр — это прибор, используемый для измерения разности электрических потенциалов между двумя точками в электрической цепи. Цифровые вольтметры отображают напряжение в цифровом виде с помощью аналого-цифрового преобразователя.

Какое сопротивление должен иметь вольтметр?

Вольтметр — это устройство, используемое для измерения разности потенциалов на резисторе или комбинации резисторов.Сопротивление идеального вольтметра должно быть бесконечным. Это связано с тем, что вольтметр подключен параллельно в цепь через резистор / резисторы.

Сколько существует типов вольтметров?

Электростатические вольтметры можно разделить на три типа в зависимости от механической конфигурации. Это отталкивание, притяжение и симметричность.

Сколько существует типов вольт?

два типа

Для чего используется вольтметр?

Вольтметр, прибор, измеряющий напряжение постоянного или переменного электрического тока по шкале, обычно градуированной в вольтах, милливольтах (0.001 вольт) или киловольт (1000 вольт). Многие вольтметры являются цифровыми и выдают показания в виде цифровых дисплеев.

Шунт амперметра — конструкция и расчет

Шунт амперметра используется для измерения сильного тока с помощью амперметра. Шунт амперметра — это, по сути, низкое сопротивление, подключенное параллельно движущейся катушке, так что большая часть тока обходится шунтом, и, следовательно, только небольшой ток течет через движущуюся катушку.

Зачем нам нужен шунт амперметра для измерения сильного тока?

Основным движением амперметра постоянного тока является прибор PMMC.Обмотка катушки PMMC Instrument небольшая и легкая и предназначена только для передачи очень низкого тока, поскольку создание точного инструмента с подвижной катушкой для передачи тока более 100 мА неосуществимо, поскольку потребуются большие размеры и вес катушки. Таким образом, если мы просто подключим амперметр для измерения более высокого тока, то ток через подвижную катушку будет намного больше, чем тот, для которого он предназначен, и будет гореть.

Материал шунта амперметра:

Основные требования к шунту амперметра можно резюмировать как

1) Сопротивление шунта не должно изменяться во времени

2) Они должны проводить ток без чрезмерного повышения температуры

3) Они должны иметь низкую тепловую электродвижущую силу с медью

Что ж, манганин обычно используется для шунтирования приборов постоянного тока, поскольку он дает низкое значение термоэдс с медью, хотя он подвержен коррозии и его трудно паять.Константан используется для цепи переменного тока.

Расчет шунта амперметра:

Предположим, что мы хотим измерить ток I, в то время как подвижная катушка амперметра рассчитана только на пропускание тока I _м (ток отклонения полной шкалы), поэтому нам необходимо использовать шунт амперметра. Мы рассчитаем стоимость подходящего шунта. На рисунке ниже показана основная схема амперметра.

На приведенном выше рисунке сопротивление шунта амперметра R _sh равно , подключенному параллельно подвижной катушке (сопротивление подвижной катушки принято равным R _м ).

Следовательно, I _sh xR _sh = I _m xR _m

⇒ _{шиллингов} = (I _м / I _{шиллингов} ) xR _м ……………………………. (1)

Но я _ш = Я — Я _м

Следовательно, из уравнения (1) мы можем записать как

R _sh = (I _m xR _m ) / (I — I _m )

Деление числителя и знаменателя на Im,

⇒ _рупий = _рупий / (I / I _м — 1)

⇒ (I / I _m — 1) = _m / R _sh

⇒ I / I _м = 1 + R _м / R _sh

Здесь отношение полного измеряемого тока к току в подвижной катушке i.е. (I / I _m ) называется умножающей мощностью шунта амперметра.

Следовательно,

Мощность умножения, м = I / I м = 1 + R m / R sh Сопротивление шунта амперметра, R sh = R м / (м-1)

Рекомендуемые чтения,

Закон Ома

— Веб-формулы

Закон Ома гласит, что ток, протекающий через устройство, прямо пропорционален разности потенциалов, приложенной к устройству.Константа пропорции называется сопротивлением устройства, когда она математически формулируется как:

В = IR
Где В, — напряжение на элементе схемы в вольтах, I — ток, проходящий через элемент в амперах и R — сопротивление элемента в омах. Учитывая любые две из этих величин, можно использовать закон Ома для определения третьей.

Соответствующие единицы СИ:
Вольт (В) = Ом (Ом) ∙ ампер (А)

Закон Ома можно переписать как:
I = V / R
R = V / I

Электрическая цепь для проверки закона Ома:
Для проверки закона Ома используется следующая схема.


На приведенной выше диаграмме показана схема, используемая в лаборатории для проверки закона Ома.
В цепи: B — батарея для подачи тока в цепь, Rh — реостат для контроля тока в цепи, K — ключ для подключения или разрыва цепи, A — амперметр для измерения тока в цепи, V — вольтметр для измерения разности потенциалов на проводе сопротивления, а R — провод сопротивления для обеспечения сопротивления.

Следует отметить:
1.Реостат Rh, ключ K, амперметр A и провод сопротивления R подключены последовательно с батареей B.
2. Положительный полюс амперметра должен быть направлен к положительному полюсу батареи.
3. Вольтметр V подключается параллельно проводу сопротивления.
4. Положительный полюс вольтметра должен быть ближе к положительному полюсу батареи.

Процедура проверки закона Ома:
1. Клавиша K закрывается, и реостат настраивается так, чтобы получить минимальные показания амперметра и вольтметра.


1. Затем реостат постепенно перемещается, так что ток в цепи увеличивается.
2. Каждый раз, когда реостат перемещается, показания тока (I), протекающего в цепи, и разности потенциалов на сопротивлении измеряются путем записи показаний амперметра и вольтметра.
3. Таким образом, различные наборы значений получаются в таблице, и соотношение тока (I) и разности потенциалов (V) вычисляется для каждого набора значений.
4. Следует отметить, что соотношение силы тока и разности потенциалов одинаковое или почти одинаковое для каждого набора значений в таблице.
5. Теперь построен график зависимости V от I, на котором разность потенциалов V берется по оси y, а ток I — по оси x.
6. Полученный график представляет собой прямую линию, и наклон этой линии представляет собой значение отношения V к стихам I.

Таким образом, доказано, что отношение V к стихам I является постоянной величиной (обозначающей сопротивление), т. Е. , V / I = постоянная = R.Таким образом подтверждается закон Ома.

Пример 1: Ток 5 мА протекает через омический проводник, к которому приложена разность потенциалов 15 В. Какое сопротивление проводника?
Решение:
Используя V = I R
Транспонирование, R = V / I
где I = 5 мА и V = 15 В
дает R = 15/5 = 3 кОм

Пример 2: Какой ток будет протекать через резистор с сопротивлением 4,7 кОм при подаче на него напряжения 12 В?
Решение:
Используя V = I R
Транспонирование, I = V / R
где V = 12 В и R = 4.7k
дает I = 12 / 4,7 = 2,55 мА

Пример 3: Каково напряжение на проводе с сопротивлением 10 Ом, когда по нему протекает ток 500 мА?
Решение:
Используя V = I R
где I = 500 мА и R = 10 Ом.
дает В = 500 × 10 ^-3 × 10 = 5 В

Что такое шунт амперметра? — Определение и расчет сопротивления шунта

Определение: Шунт амперметра — это устройство, которое обеспечивает путь с низким сопротивлением для прохождения тока . Подключается параллельно с амперметром . В некоторых амперметрах шунт встроен внутри прибора, в то время как в других он подключен к цепи извне.

Почему шунт подключается параллельно с амперметром?

Конструкции амперметра для измерения слабых токов. Для измерения сильного тока шунт подключается параллельно амперметру . Значительная часть измеряемого тока проходит на шунт из-за низкого сопротивления пути, а через амперметр проходит небольшое количество тока.

Шунт подключается параллельно амперметру, из-за чего напряжение на измерителе падает, а шунт остается прежним. . Таким образом, на движение стрелки шунт не влияет.

Расчет сопротивления шунта

Рассмотрим схему, используемую для измерения тока I. Схема имеет амперметр и шунт, подключенные параллельно друг другу. Конструкции амперметра для измерения малого тока говорят: I _m . Величина тока I , проходящего через счетчик, очень высока, и он сожжет счетчик.Для измерения тока I в цепи требуется шунт. Следующее выражение вычисляет значение сопротивления шунта.

Поскольку шунт подключается параллельно амперметру, между ними возникает одинаковое падение напряжения.

Шунтирующий ток

Следовательно, уравнение сопротивления шунта имеет вид,

Отношение полного тока к току, требующему перемещения катушки амперметра, называется умножающей мощностью шунта.

Умножающая способность определяется как, сопротивление шунта становится равным

.

Строительство шунта

Ниже приведены требования к шунту.

• Сопротивление шунта остается постоянным со временем.
• Температура материала остается прежней, даже если в цепи протекает значительный ток.
• Температурный коэффициент прибора и шунта остается низким и одинаковым. Температурный коэффициент показывает взаимосвязь между изменением физических свойств устройства и изменением температуры.

Magainin и Constantan используют для создания шунта в приборах постоянного и переменного тока соответственно.

4.10: Амперметры и вольтметры — Physics LibreTexts

Для целей этого раздела не имеет значения, как на самом деле работает амперметр. Достаточно сказать, что через амперметр протекает ток, и стрелка перемещается по шкале, чтобы указать ток, или же ток отображается в виде чисел на цифровом дисплее. Чтобы измерить ток через какой-либо элемент цепи, амперметр, конечно же, помещается в серию с элементом .Обычно амперметр имеет довольно низкое сопротивление.

Недорогой вольтметр на самом деле просто амперметр, имеющий довольно высокое сопротивление. Если вы хотите измерить разность потенциалов на каком-то элементе схемы, вы помещаете вольтметр, конечно, на этот элемент (то есть параллельно с ним). Небольшая часть тока через элемент отводится через счетчик; измеритель измеряет этот ток, и, исходя из известного сопротивления измерителя, можно вычислить разность потенциалов — хотя на практике никто не делает никаких вычислений — шкала отмечена в вольтах.Размещение измерителя на элементе схемы фактически немного уменьшает разность потенциалов на элементе, то есть уменьшает то, что вы хотите измерить. Но поскольку вольтметр обычно имеет высокое сопротивление, этот эффект невелик. Существуют, конечно, современные (и более дорогие) вольтметры совершенно другой конструкции, которые вообще не потребляют ток и действительно измеряют разность потенциалов, но в этом разделе нас интересует часто встречающийся вольтметр с амперметром, повернутым на ток.Можно заметить, что потенциометр, описанный в предыдущем разделе, не принимает ток от интересующего элемента схемы и, следовательно, является настоящим вольтметром.

Существуют счетчики, известные как «мультиметры» или «авометры» (для ампер, вольт и омов), которые можно использовать как амперметры или вольтметры, и именно они рассматриваются в данном разделе.

Типичный недорогой амперметр дает полную шкалу отклонения (FSD), когда через него протекает ток 15 мА = 0,015 А. Его можно приспособить для измерения более высоких токов, подключив к нему небольшое сопротивление (известное как «шунт») .

Предположим, например, что у нас есть измеритель, который показывает FSD, когда через него протекает ток 0,015 А, и что сопротивление измерителя составляет 10 \ (\ Omega \). Мы хотели бы использовать измеритель для измерения токов до 0,15 А. Какое значение сопротивления шунта мы должны приложить к измерителю? Что ж, когда общий ток составляет 0,15 А, мы хотим, чтобы 0,015 А протекала через измеритель (который затем показывает FSD), а оставшаяся часть, 0,135 А, протекала через шунт. С током 0.015 A, протекающий через измеритель 10 \ (\ Omega \), разность потенциалов на нем составляет 0,15 В. Это также разность потенциалов на шунте, и, поскольку ток через шунт равен 0,135 А, сопротивление шунта должно быть 1.11 \ (\ Omega \).

Также можно использовать счетчик как вольтметр. Предположим, например, что мы хотим измерить напряжения (ужасное слово!) До 1,5 В. Мы помещаем большое сопротивление R в серии с измерителем, а затем помещаем сопротивление измерителя плюс последовательно разность потенциалов к измеренной.Общее сопротивление измерителя плюс последовательное сопротивление составляет (10 + R ), и он будет отображать FSD, когда ток через него составляет 0,015 А. Мы хотим, чтобы это происходило, когда разность потенциалов на нем составляет 1,5 вольт. Это 1,5 = 0,015 × (10 + R ), поэтому R = 90 \ (\ Omega \).

Как рассчитать показания амперметра и вольтметра В классе 12 по физике CBSE

Подсказка: В этом вопросе мы будем использовать основной закон Ома, согласно которому мы имеем отношение между током, напряжением и сопротивлением данной цепи.Теперь, применяя заданные значения и решая, мы получим требуемый результат. Мы также узнаем об основах закона Ома.

Используемая формула:
$ \ eqalign {& I \ propto V \ cr
& I = \ dfrac {V} {R} \ cr} $

Полное пошаговое решение:
По закону Ома при постоянной температуре ток I, проходящий через проводник, прямо пропорционален разности потенциалов V на его концах.
$ \ eqalign {
& I \ propto V \ cr
& I = \ dfrac {V} {R} \ cr} $

Из схемы (а): мы видим, что обе батареи подключены последовательно.Итак, общее напряжение будет:
$ \ eqalign {& V = 9V + 6V \ cr
& \ Rightarrow V = 15V \ cr} $

Теперь мы видим, что сопротивление последовательно составляет 2 Ом. Итак, ток определяется по формуле:
$ I = \ dfrac {V} {R} $

Подставляя значение напряжения и сопротивления в приведенное выше уравнение, мы получаем:
$ \ eqalign {& I = \ dfrac {{{ 15}} {2} \ cr
& \ Rightarrow I = 7.5A \ cr} $

Теперь мы находим, что падение напряжения на верхних резисторах сопротивлением 1 Ом равно
$ {V_a} = I \ times R $

Подставляя значение тока и сопротивления в приведенное выше уравнение, мы получаем:
$ {V_a} = 7.5 \ times 1 = 7.5V $
Так как правая часть положительна. Итак, вольтметр показывает $ + 7,5 В — 6 В = + 1,5 В $

Теперь в данной схеме (b):
В этой схеме подключенные источники 9 В и 6 В. находятся напротив друг друга. Таким образом, результирующее напряжение составляет всего 3 В вместо 15 В.
мы видим, что обе батареи подключены последовательно. Итак, общее напряжение будет:
$ \ eqalign {
& V = 9V — 6V \ cr
& \ Rightarrow V = 3V \ cr} $ Теперь мы видим, что сопротивление последовательно составляет 2 Ом.
Итак, ток определяется по формуле:
$ I = \ dfrac {V} {R} $

Подставляя значение напряжения и сопротивления в уравнение выше, мы получаем:
$ \ eqalign {
& I = \ dfrac {3} {2} \ cr
& \ Rightarrow I = 1.5A \ cr} $

Теперь мы находим, что падение напряжения на верхних резисторах сопротивлением 1 Ом равно
$ {V_a} = I \ times R $

Подставляя значение тока и сопротивления в приведенное выше уравнение, мы получаем:
$ {V_a} = 1,5 \ times 1 = 1,5 В $
Поскольку правая часть положительна.