Каким физическим прибором измеряется напряжение. Измерение электрических параметров тока, напряжения, сопротивления

Измерение силы тока АмперметрАМПЕРМЕТР – прибор для
измерения
тока,
протекающего по участку
цепи. Для уменьшения
искажающего влияния на
электрическую
цепь
должен обладать малым
входным сопротивлением.
Имеет
чувствительный
элемент,
называемый
гальванометром.
Для
уменьшения
сопротивления
амперметра параллельно
его
чувствительному
элементу
включают
шунтирующее
сопротивление (шунт).

Амперметр демонстрационный

Измерительный
механизм
магнитоэлектрической
системы, снабжён набором
шкал и шунтов.
Пределы
измерения
:
постоянный ток: 3 А, 10 А;
Переменный ток: 3 А, 10 А.
Чувствительность
гальванометра 5х0,00001 А/дел

Измерение силы тока

Амперметр включают в
электрическую цепь
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО
с потребителем,
соблюдая полярность.

Повышение пределов измерения амперметра

ШУНТ
–
проводник,
подключаемый
параллельно
амперметру для расширения
пределов его измерений. При
таком включении шунта часть
измеряемого тока ответвляется
и через амперметр будет идти
ток силой в n раз меньше
измеряемого тока.
Rа
I
Rш
,n
n 1
Iа

Гальванометр Д"Арсонваля

ГАЛЬВАНОМЕТР
Д"АРСОНВАЛЯ
высокочувствительный
электроизмерительный прибор для измерения слабых токов или
напряжений. Принцип его работы основан на магнитном действии тока.

Измерение электрического напряжения Вольтметр

ВОЛЬТМЕТР
– прибор для
измерения
напряжения
на
участке электрической цепи.
Для
уменьшения
влияния
включенного вольтметра на
режим
цепи
он
должен
обладать большим входным
сопротивлением.
Вольтметр
имеет
чувствительный
элемент,
называемый
гальванометром.
Для
увеличения
сопротивления
вольтметра последовательно с
его чувствительным элементом
включают
добавочное
сопротивление.

Регулирование силы тока и напряжения реостатом

Регулирование силы тока реостатом
Регулирование напряжения реостатом

Вольтметр демонстрационный

Измерительный механизм
магнитоэлектрической
системы, снабжён набором
шкал и дополнительных
сопротивлений.
Постоянный ток:
5 В, 15 В.
Переменный ток:
15 В, 250 В.
Чувствительность
гальванометра
5х0,00001 В/дел

10. Измерение напряжения

Вольтметр
включают
ПАРАЛЛЕЛЬНО
участку цепи, на
котором измеряют
напряжение,
соблюдая
полярность.

11. Повышение пределов измерения вольтметра

ДОБАВОЧНОЕ
СОПРОТИВЛЕНИЕ
–
дополнительный
резистор,
подключаемый последовательно с
вольтметром для расширения его
пределов измерения. При таком
включении
добавочного
сопротивления напряжение на
вольтметре будет в n раз меньше
измеряемого.

12. Потенциометр

Принцип действия потенциометра
Схема питания лампы через потенциометр

13. Измерение сопротивления методом амперметра и вольтметра

Варианты сборки измерительной схемы
Схема I
Схема II

14. Методы измерения сопротивления

МОСТ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ
(мост
Уитстона)
–
измерительная
цепь,
применяемая для измерения
методом
сравнения
с
эталонным
значением
неизвестных
значений
сопротивления,
индуктивности, ёмкости и др.
величин.
Измерительным
мостом
называют
также
измерительные
приборы,
содержащие эту цепь.

15. Измерение сопротивления Омметр

ОММЕТР
–
прибор
для
измерения
электрического
сопротивления,
позволяющий
производить отсчёт измеряемого
сопротивления непосредственно
по шкале.
В современных приборах для
измерения сопротивления и
других электрических величин
используются другие принципы и
выдаются
результаты
в
цифровом виде.

16. Принцип действия омметра

Простейший омметр состоит
из
источника
тока,
переменного
резистора
и
чувствительного измерителя
тока (микрометра), шкала
которого проградуирована в
омах.
При
подключении
неизвестного сопротивления
стрелка
микроамперметра
отклонится тем больше, чем
меньше
подключенное
сопротивление. Поэтому на
шкале
омметра
нулевое
деление находится справа, а
крайнее левое обозначено
знаком «бесконечность».
Принципиальная схема омметра

17. Заключение

измерение электрических величин, таких,
как напряжение, сопротивление, сила тока
и др. производятся с помощью различных
средств – измерительных приборов, схем
и специальных устройств. Тип
измерительного прибора зависит от вида и
размера (диапазона значений)
измеряемой величины, а также от
требуемой точности измерения.

Страница 1 из 2

Электрические приборы для измерения различных величин

Обычно под термином «измерение» понимают процесс сравнения измеряемой величины с физически однородной ей величиной известного размера, называемой мерой. Следовательно, измерение представляет собой информационный процесс, результатом которого является получение измерительной информации - количественной (числовой) информации об измеряемых величинах.
Для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем (человеком), предназначен измерительный прибор. По способу образования показаний измерительные приборы делятся на показывающие и регистрирующие.

Регистрирующий прибор содержит механизм регистрации показаний. Если в приборе предусмотрена запись показаний в форме диаграмм, то его называют самопишущим прибором.
Электрические измерительные приборы предназначены для измерения не только электрических величин - напряжения, силы, частоты и мощности тока, сопротивления, но и неэлектрических величин - температуры, влажности, уровня, давления и т. д. Электрические измерительные приборы, показания которых считывают с неподвижной градуировочной шкалы, относительно которой плавно перемещается стрелочный или световой указатель, называются аналоговыми. Приборы, показания которых представлены в цифровой форме на специальном отсчетном устройстве и изменяются дискретно (ступенями) при плавном изменении измеряемой величины, называются цифровыми.

Аналоговые электроизмерительные приборы имеют электромеханический измерительный механизм, преобразующий электрическую величину в отклонение подвижной системы и связанного с ней указателя (стрелки). Преобразование электрической энергии измеряемой величины в механическую энергию отклонения подвижной системы и указателя происходит в результате взаимодействия магнитных и электрических полей.
Всю информацию о принципе действия прибора, единицах измерения, точности, безопасности и т. п. указывают на шкале прибора (рис. 1).
На приборы обычно наносят следующие условные обозначения.

Основные единицы измерени я: ампер - А, килоампер - кА, миллиампер - тА, микроампер - μΑ, киловольт - kV, вольт - V, милливольт - mV, киловатт - kW, ватт - W, ом - Ω, килоом - κΩ, мегом - ΜΩ ит д.

Рис. 1. Шкала аналогового прибора

Тип прибора. Маркировка прибора состоит из буквы и четырехзначного числа. Буква показывает принцип действия прибора (М - магнитоэлектрический, Э - электромагнитный, Д - электродинамический и т. д.).
Род тока. Постоянный обозначают знаком -, переменный ~, постоянный и переменный =.
Принцип действия прибора. Электроизмерительные приборы классифицируют в зависимости от физического принципа получения механической силы, перемещающей подвижную часть с указателем прибора, на несколько основных групп (табл. 1).

1. Классификация электроизмерительных приборов

Наименование прибора	Условное обозначение	Физическое явление
Магнитоэлектрический с подвижной рамкой		Взаимодействие магнитных полей постоянного магнита и проводника с током
Магнитоэлектрический с выпрямителем
Электромагнитный		Втягивание стального сердечника магнитным полем катушки с током
Электродинамический		Взаимодействие двух проводников с током

5. Безопасность. Внутри пятиконечной звездочки указана цифра испытательного напряжения в киловольтах.
6. Используемое положение: прибор применять при вертикальном положении шкалы - _1_; при горизонтальном положении шкалы - I 1; при наклонном положении (под углом, например, 60°) - Ζ 60°.

Класс точности - характеризует погрешность, которую внесет данный прибор в результат. При измерениях всегда неизбежны погрешности. Разность между показанием прибора х„ и действительным значением измеряемой величины х, называют абсолютной погрешностью: Ах ==хп -хг. Однако по значению абсолютной погрешности трудно судить о точности измерений. Поэтому для указания и нормирования погрешности прибора используют приведенную относительную погрешность, представляющую собой отношение абсолютной погрешности к максимально возможной измеряемой величине - верхнему пределу измерений хпр.

Приведенная относительная погрешность

Класс точности прибора определяет наибольшую основную приведенную погрешность в процентах. Согласно стандарту аналоговые электроизмерительные приборы по степени точности делят на классы: 6; 4; 2,5; 1,5; 1,0; 0,5; 0.2; 0,1; 0,05; 0,02; 0,01 и т. д.

Магнитоэлектрический прибор.

Схема магнитоэлектрического прибора изображена на рисунке 2. Он состоит из постоянного магнита 1 и подвижной обмотки 3 из медного провода, намотанной на прямоугольный алюминиевый каркас. Один конец обмотки присоединен к спиральной пружине 5, а другой - к пружине 6. Каркас с обмоткой может поворачиваться вокруг неподвижного стального сердечника 2. Вместе с каркасом и обмоткой могут поворачиваться ось 4, а следовательно, и указательная стрелка 7.

Рис. 2. Схема магнитоэлектрического прибора:
1 - постоянный магнит; 2 - сердечник; 3 - обмотка; 4 - ось; 5, 6 - пружины; 7 - стрелка

В магнитоэлектрическом приборе измеряемый ток пропускается через обмотку. Следовательно, проводники обмотки с током оказываются в магнитном поле постоянного магнита. Тогда, согласно закону Ампера (проводник с током выталкивается из магнитного поля) на каждый проводник обмотки начинает действовать механическая сила F, пропорциональная силе тока в обмотке прибора. Под действием этой силы рамка с обмоткой, а вместе с ней и стрелка поворачиваются в направлении действия силы F.
При повороте стрелки происходит закручивание спиральных пружин 5 и 6 и они создают противодействующее усилие, пропорциональное углу их кручения.

Для обеспечения возможности измерений переменного тока с помощью приборов электромагнитной системы последовательно с прибором включают выпрямительное устройство, преобразующее переменный ток в постоянный. Такие приборы называют выпрямительными.

Электромагнитный прибор.

Принцип действия этого прибора основан на втягивании сердечника магнитным полем плоской катушки.
В электромагнитном измерительном механизме, показанном на рисунке 3, плоская катушка из медного провода имеет воздушный промежуток, в который при появлении магнитного поля (тока в катушке) втягивается эксцентрично укрепленный на оси 1 сердечник 6, изготовленный из электротехнической стали. На оси 4 укреплены также движущиеся части электромагнитного успокоителя.

Рис. 3. Схема прибора электромагнитной системы:
1 - катушка; 2, 3 - детали успокоителя; 4 - ось; 5 - постоянный магнит успокоителя; 6 - сердечник; 7,9 - части стрелки; 8- пружина

Электромагнитные приборы просты по конструкции и пригодны для работы в цепях как постоянного, так и переменного тока. Но поскольку чувствительность и точность этих приборов сравнительно невелики, то их в основном используют как щитовые приборы классов 1,5 и 2,5, работающие на переменном токе промышленной частоты 50 Гц.

Электродинамические приборы.

Рис. 4. Схема электродинамического прибора:

1, 2- части неподвижной катушки; 3- подвижная катушка; 4- воздушный успокоитель

Эти приборы оснащены измерительным механизмом с неподвижной и подвижной катушками (рис. 4). Неподвижная катушка состоит из двух частей (катушек) 1 и 2, соединенных последовательно так, что их магнитные поля складываются. Для быстрого уравновешивания стрелки прибора, как правило, устанавливают воздушный успокоитель 4.
Если через неподвижную катушку пропустить ток 1, а через подвижную - ток 2, то механическое усилие, воздействующее на подвижную систему прибора, будет пропорционально произведению токов. Следовательно, электродинамическим прибором можно измерять силу, напряжение и мощность электрического тока в цепях как постоянного, так и переменного тока.

Цифровые измерительные приборы.

Принцип действия их основан на автоматическом преобразовании непрерывной или аналоговой измеряемой величины в дискретные сигналы в виде кода, в соответствии с которым ее значение отображается на отсчетном устройстве в цифровой форме. Преимущества цифровых приборов по сравнению с аналоговыми: удобство и точность отсчета (отсутствие субъективных ошибок наблюдателя); высокая точность измерений, практически недостижимая для аналоговых приборов; возможность документально регистрировать (печатать) результаты измерений и в виде цифрового кода вводить их в компьютер или передавать по каналам связи.

Рис. 5. Функциональная схема цифрового измерительного прибора
В современной технике цифровые измерительные приборы используют для измерения электрических величин в основном в виде универсальных измерительных приборов (мультиметров), которые могут одновременно измерять напряжение, ток, сопротивление и частоту электрического сигнала.
На рисунке 5. показана функциональная схема цифрового измерительного прибора. Он состоит из двух функциональных устройств: аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и цифрового отсчетного устройства (ЦОУ).

Тема: Измерение электрических параметров тока, напряжения, сопротивления.

Попробуем разобраться и чётко уяснить, каким образом осуществляется измерение таких первостепенных электрических параметров, как напряжение, сила тока и сопротивление. Между собой они взаимозависимы. К примеру, если в электрической цепи имеется постоянное значение напряжения, а сила тока увеличилась, то обязательно в этой цепи уменьшилось сопротивление. Либо же при понижении величины напряжения, но при постоянном сопротивлении, будет понижаться и сила тока в электрической цепи. Зная это можно не проводить все три измерения электрических параметров сопротивления, тока и напряжения, а измерив два - посчитать третье. Следует использовать закон Ома.

А теперь о самих электрических измерениях. Начнём с измерения напряжения. Итак, как известно, электрическое напряжение - это разность потенциалов между двумя точками, оно обуславливает непосредственное различие в величинах силы электрических зарядов, находящихся на разных участках цепи. Следовательно, и измерять напряжение следует относительно этих двух точек, что бы выяснить наличие и числовое значение данной разности в потенциалах. Для этого на специальных измерительных приборах, называемые вольтметрами, прежде выставляют диапазон измерений (так как на практике встречаются рабочие напряжения от милливольт и до киловольт, что представляет собой довольно широкий спектр мерности). Далее касаются щупами вольтметра измеряемых контактом, где проводится снятие значений электрического напряжения. Данное измерение проводится в параллель цепи схемы. Учтите, что измерение постоянного и переменного напряжения, это не одно и тоже.

Измерение электрических параметров силы тока отличается от рассмотренного выше измерения напряжения. Если в первом случае щупы просто прикладывались к двум точкам электрической схемы, то в случае с силой тока возникает необходимость разрыва того участка электрической цепи, где проводятся измерения, а к месту разрыва и присоединяются измерительные щупы прибора. Этот прибор, для измерения силы тока, называется амперметром. Данный разрыв цепи можно не делать, если у вы имеете дело с переменным током, и у вас имеется специальные токовые клещи. При таком измерении достаточно обхватить токовыми клещами тот проводник с током, где имеется необходимость в проведении измерения и выяснения значений электрического параметра. Следует учитывать, постоянный и переменный ток - разные вещи, и измеряют их по разному.

Теперь что касается измерения электрических параметров сопротивления. Измерительный прибор называется омметр. Для проведения измерений сопротивления следует также выбрать наиболее подходящий диапазон (предел) на приборе и щупами прикоснутся к измеряемому элементу. Если заранее не известно примерное значение измеряемого сопротивление, то начинайте с максимально возможного. То есть, выставляете на омметре (мультиметре, тестере) наибольший предел измерения (это обычно мегаомы) и смотрите на индикатор. Нет показаний, ставите на более низкий предел измерения, и так пока измеритель не выдаст конкретное значение величины сопротивления. Измерения сопротивления следует проводить независимо от электрической цепи, то есть прежде чем померить сопротивления детали, элемента, проводника его следует отсоединить от имеющейся схемы, так как велика вероятность, что омметр покажет неверное значение из-за захвата лишних участков электрической цепи.

В целом же, в настоящее время существует огромное количество электронных универсальных измерительных устройств, имея под рукой которые можно легко при необходимости измерить тот или иной электрический параметр с максимальной скоростью, точностью и удобством. Приобретите, если у вас ещё нет, обычный электронно-цифровой мультиметр (стоимость у него вполне доступная). На нём имеются все «жизненно» необходимые функции - измерения постоянного и переменного тока и напряжения, сопротивления, проводимости полупроводниковых элементов (проверка работоспособности диодов, транзисторов), прозвонка наличия обрыва в цепи. На более совершенных моделях помимо основных возможностей измерения электрических параметров имеются вдобавок - измерение ёмкости, частоты, индуктивности, температуры и т.д.