Яким фізичним приладом вимірюється напруга? Вимірювання електричних параметрів струму, напруги, опору

Вимірювання сили струму АмперметрАМПЕРМЕТР – прилад для
вимірювання
струму,
протікає дільницею
ланцюги. Для зменшення
спотворює вплив на
електричну
ланцюг
повинен мати малий
вхідним опором.
Має
чутливий
елемент,
званий
гальванометр.
Для
зменшення
опору
амперметра паралельно
його
чутливому
елементу
включають
шунтуюче
опір (шунт).

Амперметр демонстраційний

Вимірювальний
механізм
магнітоелектричної
системи, забезпечений набором
шкал та шунтів.
Межі
вимірювання
:
постійний струм: 3 А, 10 А;
Змінний струм: 3А, 10А.
Чутливість
гальванометра 5х0,00001 А/поділ

Вимірювання сили струму

Амперметр включають
електричний ланцюг
НАСЛІДНО
зі споживачем,
дотримуючись полярності.

Підвищення меж вимірювання амперметра

Шунт
–
провідник,
підключається
паралельно
амперметру для розширення
меж його вимірів. При
такому включенні шунта частина
вимірюваного струму відгалужується
і через амперметр йтиме
струм силою в n разів менший
вимірюваного струму.
Rа
I
Rш
,n
n 1
Іа

Гальванометр Д"Арсонваля

ГАЛЬВАНОМЕТР
Д"АРСОНВАЛЯ
високочутливий
електровимірювальний прилад для вимірювання слабких струмів або
напруги. Принцип його роботи ґрунтується на магнітній дії струму.

Вимірювання електричної напруги Вольтметр

ВОЛЬТМЕТР
– прилад для
вимірювання
напруги
на
ділянці електричного ланцюга.
Для
зменшення
впливу
включеного вольтметра на
режим
ланцюги
він
повинен
мати великий вхідний
опором.
Вольтметр
має
чутливий
елемент,
званий
гальванометр.
Для
збільшення
опору
вольтметра послідовно з
його чутливим елементом
включають
додаткове
опір.

Регулювання сили струму та напруги реостатом

Регулювання сили струму реостатом
Регулювання напруги реостатом

Вольтметр демонстраційний

Вимірювальний механізм
магнітоелектричної
системи, забезпечений набором
шкал та додаткових
опорів.
Постійний струм:
5, 15 ст.
Змінний струм:
15, 250 Ст.
Чутливість
гальванометра
5х0,00001 В/справ

10. Вимірювання напруги

Вольтметр
включають
ПАРАЛЕЛЬНО
ділянці ланцюга, на
якому вимірюють
напруга,
дотримуючись
полярність.

11. Підвищення меж вимірювання вольтметра

ДОДАВНЕ
ОПІР
–
додатковий
резистор,
підключається послідовно з
вольтметром для розширення його
меж виміру. При такому
включенні
додаткового
опору напруга на
вольтметрі буде в n разів менше
вимірюваного.

12. Потенціометр

Принцип дії потенціометра
Схема живлення лампи через потенціометр

13. Вимірювання опору методом амперметра та вольтметра

Варіанти збирання вимірювальної схеми
Схема I
Схема ІІ

14. Методи виміру опору

МІСТ
ВИМІРЮВАЛЬНИЙ
(Міст
Вітсона)
–
вимірювальна
ланцюг,
застосовувана для виміру
методом
порівняння
з
еталонним
значенням
невідомих
значень
опору,
індуктивності, ємності та ін.
величин.
Вимірювальним
мостом
називають
також
вимірювальні
прилади,
що містять цей ланцюг.

15. Вимір опору Омметр

ОМЕТР
–
прилад
для
вимірювання
електричного
опору,
що дозволяє
проводити відлік вимірюваного
опору безпосередньо
за шкалою.
У сучасних приладах для
вимірювання опору та
інших електричних величин
використовуються інші принципи та
видаються
результати
в
цифровий вигляд.

16. Принцип дії омметра

Найпростіший омметр складається
з
джерела
струму,
змінного
резистора
і
чутливого вимірника
струму (мікрометра), шкала
якого проградуйовано в
омах.
При
підключенні
невідомого опору
стрілка
мікроамперметра
відхилиться тим більше, чим
менше
підключене
опір. Тому на
шкалою
омметра
нульове
розподіл знаходиться праворуч, а
крайнє ліве позначено
знаком «нескінченність».
Принципова схема омметра

17. Висновок

вимірювання електричних величин, таких,
як напруга, опір, сила струму
та ін виробляються за допомогою різних
засобів – вимірювальних приладів, схем
і спеціальних пристроїв. Тип
вимірювального приладу залежить від виду та
розміру (діапазону значень)
вимірюваної величини, а також від
необхідної точності виміру.

Сторінка 1 з 2

Електричні прилади для вимірювання різних величин

Зазвичай під терміном «вимірювання» розуміють процес порівняння вимірюваної величини з фізично однорідною їй величиною відомого розміру, що називається мірою. Отже, вимір є інформаційний процес, результатом якого є отримання вимірювальної інформації - кількісної (числової) інформації про вимірювані величини.
Для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, доступної безпосереднього сприйняття спостерігачем (людиною), призначений вимірювальний прилад. За способом утворення показань вимірювальні прилади поділяються на що показують та реєструють.

Реєструючий пристрій містить механізм реєстрації показань. Якщо в приладі передбачено запис показань у формі діаграм, його називають самопишущим приладом.
Електричні вимірювальні прилади призначені для вимірювання не тільки електричних величин - напруги, сили, частоти і потужності струму, опору, але і неелектричних величин - температури, вологості, рівня, тиску і т. д. Електричні вимірювальні прилади, показання яких зчитують з нерухомої шкали , Щодо якої плавно переміщається стрілочний або світловий покажчик, називаються аналоговими. Прилади, показання яких представлені у цифровій формі на спеціальному відліковому пристрої та змінюються дискретно (ступенями) при плавній зміні вимірюваної величини, називаються цифровими.

Аналогові електровимірювальні прилади мають електромеханічний вимірювальний механізм, що перетворює електричну величину відхилення рухомої системи і пов'язаного з нею покажчика (стрілки). Перетворення електричної енергіївимірюваної величини механічну енергіювідхилення рухомої системи та покажчика відбувається в результаті взаємодії магнітних та електричних полів.
Всю інформацію про принцип дії приладу, одиниці виміру, точність, безпеку тощо вказують на шкалі приладу (рис. 1).
На прилади зазвичай наносять такі умовні позначення.

Основні одиниці виміруя: ампер - А, кілоампер - кА, міліампер - тА, мікроампер - μΑ, кіловольт - kV, вольт - V, мілівольт - mV, кіловат - kW, ват - W, ом - Ω, кілоом - κΩ, мигом - ΜΩ буд.

Рис. 1. Шкала аналогового приладу

Тип приладу. Маркування приладу складається з літери та чотиризначного числа. Літера показує принцип дії приладу (М – магнітоелектричний, Е – електромагнітний, Д – електродинамічний і т. д.).
Рід струму. Постійний позначають знаком -, змінний ~, постійний та змінний =.
Принцип дії пристрою. Електровимірювальні прилади класифікують залежно від фізичного принципу одержання механічної сили, що переміщає рухому частину з покажчиком приладу на кілька основних груп (табл. 1).

1. Класифікація електровимірювальних приладів

Найменування приладу	Умовне позначення	Фізичне явище
Магнітоелектричний з рухомою рамкою		Взаємодія магнітних полів постійного магніту та провідника зі струмом
Магнітоелектричний з випрямлячем
Електромагнітний		Втягування сталевого осердя магнітним полем котушки зі струмом
Електродинамічний		Взаємодія двох провідників зі струмом

5. Безпека. Усередині п'ятикутної зірочки вказано цифру випробувального напруженняу кіловольтах.
6. Положення, що використовується: прилад застосовувати при вертикальному положенні шкали - _1_; при горизонтальному положенні шкали – I 1; при похилому положенні (під кутом, наприклад, 60°) - 60°.

Клас точності – характеризує похибку, яку внесе даний прилад у результат. При вимірах завжди неминучі похибки. Різниця між показанням приладу х„ і дійсним значенням вимірюваної величини х називають абсолютною похибкою: Ах ==хп -хг. Однак за значенням абсолютної похибки важко судити про точність вимірів. Тому для вказівки та нормування похибки приладу використовують наведену відносну похибку, що є відношенням абсолютної похибки до максимально можливої вимірюваної величини - верхньої межі вимірювань хпр.

Наведена відносна похибка

Клас точності приладу визначає найбільшу основну наведену похибку у відсотках. Відповідно до стандарту аналогові електровимірювальні прилади за рівнем точності поділяють на класи: 6; 4; 2,5; 1,5; 1,0; 0,5; 0.2; 0,1; 0,05; 0,02; 0,01 і т.д.

Магнітоелектричний прилад.

Схема магнітоелектричного приладу зображена на малюнку 2. Він складається з постійного магніту 1 і рухомої обмотки 3 мідного дроту, намотаний на прямокутний алюмінієвий каркас. Один кінець обмотки приєднаний до спіральної пружини 5, а інший - до пружини 6. Каркас з обмоткою може повертатися навколо нерухомого сталевого осердя 2. Разом з каркасом і обмоткою можуть повертатися вісь 4, а отже, і вказівна стрілка 7.

Рис. 2. Схема магнітоелектричного приладу:
1 - постійний магніт; 2 - сердечник; 3 – обмотка; 4 – вісь; 5, 6 – пружини; 7 - стрілка

У магнітоелектричному приладі струм, що вимірювається, пропускається через обмотку. Отже, провідники обмотки зі струмом опиняються у магнітному полі постійного магніту. Тоді, згідно із законом Ампера (провідник зі струмом виштовхується з магнітного поля) на кожен провідник обмотки починає діяти механічна сила F, пропорційна силі струму в обмотці приладу. Під дією цієї сили рамка з обмоткою, а разом із нею і стрілка повертаються у напрямі дії сили F.
При повороті стрілки відбувається закручування спіральних пружин 5 і 6 і вони створюють зусилля, що протидіє, пропорційне куту їх кручення.

Для забезпечення можливості вимірів змінного струмуза допомогою приладів електромагнітної системи послідовно з приладом включають випрямляючий пристрій, що перетворює змінний струм на постійний. Такі прилади називають випрямляючими.

Електромагнітний пристрій.

Принцип дії цього приладу заснований на втягуванні сердечника магнітним полем плоскої котушки.
В електромагнітному вимірювальному механізмі, показаному на малюнку 3, плоска котушка з мідного дроту має повітряний проміжок, який при появі магнітного поля (струму в котушці) втягується ексцентрично укріплений на осі 1 сердечник 6, виготовлений з електротехнічної сталі. На осі 4 укріплені також рухомі частини електромагнітного заспокійника.

Рис. 3. Схема приладу електромагнітної системи:
1 – котушка; 2, 3 – деталі заспокійника; 4 – вісь; 5 – постійний магніт заспокійника; 6 – сердечник; 7,9 – частини стрілки; 8- пружина

Електромагнітні прилади прості за конструкцією та придатні для роботи в ланцюгах як постійного, так і змінного струму. Але оскільки чутливість і точність цих приладів порівняно невеликі, їх переважно використовують як щитові прилади класів 1,5 і 2,5, які працюють на змінному струмі промислової частоти 50 Гц.

Електродинамічні прилади

Рис. 4. Схема електродинамічного приладу:

1, 2 частини нерухомої котушки; 3-рухлива котушка; 4- повітряний заспокоювач

Ці прилади оснащені вимірювальним механізмом з нерухомою та рухомою котушками (рис. 4). Нерухома котушка складається з двох частин (котушок) 1 і 2, з'єднаних послідовно так, що їх магнітні поляскладаються. Для швидкого врівноваження стрілки приладу, як правило, встановлюють заспокійник повітря 4.
Якщо через нерухому котушку пропустити струм 1, а через рухому - струм 2, то механічне зусилля, що впливає на рухому систему приладу, буде пропорційно до твору струмів. Отже, електродинамічний прилад можна вимірювати силу, напругу і потужність електричного струмуу ланцюгах як постійного, так і змінного струму.

Цифрові вимірювальні прилади

Принцип дії їх заснований на автоматичному перетворенні безперервної або аналогової вимірюваної величини дискретні сигнали у вигляді коду, відповідно до якого її значення відображається на відліковому пристрої в цифровій формі. Переваги цифрових приладів порівняно з аналоговими: зручність та точність відліку (відсутність суб'єктивних помилок спостерігача); висока точність вимірювань практично недосяжна для аналогових приладів; можливість документально реєструвати (друкувати) результати вимірювань та у вигляді цифрового коду вводити їх у комп'ютер або передавати каналами зв'язку.

Рис. 5. Функціональна схема цифрового вимірювального приладу
У сучасній техніці цифрові вимірювальні прилади використовують для вимірювання електричних величин переважно у вигляді універсальних вимірювальних приладів (мультиметрів), які можуть одночасно вимірювати напругу, струм, опір і частоту електричного сигналу.
На малюнку 5. показано функціональну схему цифрового вимірювального приладу. Він складається з двох функціональних пристроїв: аналого-цифрового перетворювача (АЦП) та цифрового відлікового пристрою (ЦОУ).

Тема: Вимірювання електричних параметрів струму, напруги, опору.

Спробуємо розібратися і чітко усвідомити, як здійснюється вимірювання таких першорядних електричних параметрів, як напруга, сила струму і опір. Між собою вони взаємозалежні. Наприклад, якщо в електричному ланцюзі є постійне значення напруги, а сила струму збільшилася, то обов'язково в цьому ланцюзі зменшився опір. Або ж при зниженні величини напруги, але при постійному опорі буде знижуватися і сила струму в електричному ланцюзі. Знаючи це можна проводити всі три вимірювання електричних параметрів опору, струму і напруги, а вимірявши два - порахувати третє. Слід використати закон Ома.

А тепер про самих електричних вимірах. Почнемо з виміру напруги. Отже, як відомо, електрична напруга - це різниця потенціалів між двома точками, воно зумовлює безпосередню різницю у величинах сили електричних зарядів, що знаходяться на різних ділянках ланцюга. Отже, і вимірювати напругу слід щодо цих двох точок, щоб з'ясувати наявність і числове значенняданої різниці у потенціалах. Для цього на спеціальних вимірювальних приладах, звані вольтметрами, насамперед виставляють діапазон вимірювань (оскільки на практиці зустрічаються робочі напруги від мілівольт і до кіловольт, що є досить широким спектром мірності). Далі торкаються щупами вольтметра вимірюваних контактом, де проводиться зняття значень електричної напруги. Даний вимір проводиться паралель ланцюга схеми. Врахуйте, що вимір постійного та змінної напруги, Це не одне і те ж.

Вимірювання електричних параметрів сили струму відрізняється від розглянутого вище вимірювання напруги. Якщо в першому випадку щупи просто прикладалися до двох точок. електричної схеми, то у випадку із силою струму виникає необхідність розриву тієї ділянки електричного ланцюга, де проводяться вимірювання, а до місця розриву і приєднуються вимірювальні щупи приладу. Цей прилад для вимірювання сили струму називається амперметром. Даний розрив ланцюга можна не робити, якщо у вас є справа зі змінним струмом, і у вас є спеціальні струмові кліщі. При такому вимірі достатньо обхопити струмовими кліщами той провідник зі струмом, де є необхідність проведення вимірювання і з'ясування значень електричного параметра. Слід враховувати постійний і змінний струм - різні речі, і вимірюють їх по-різному.

Тепер щодо вимірювання електричних параметрів опору. Вимірювальний пристрій називається омметр. Для проведення вимірювань опору слід також вибрати найбільш відповідний діапазон (межа) на приладі і щупами торкнуться вимірюваного елемента. Якщо заздалегідь не відоме зразкове значення вимірюваного опір, то починайте з максимально можливого. Тобто виставляєте на омметрі (мультиметрі, тестері) найбільшу межу виміру (це зазвичай мегаоми) і дивіться на індикатор. Немає показань, ставте на нижчу межу виміру, і так поки вимірювач не дасть конкретного значення величини опору. Виміри опору слід проводити незалежно від електричного ланцюга, тобто перш ніж поміряти опору деталі, елемента, провідника його слід від'єднати від наявної схеми, оскільки велика ймовірність, що омметр покаже невірне значення через захоплення зайвих ділянок електричного ланцюга.

В цілому ж, в даний час існує величезна кількість електронних універсальних вимірювальних пристроїв, маючи під рукою які можна легко при необхідності виміряти той чи інший електричний параметр з максимальною швидкістю, Точністю та зручністю. Придбайте, якщо у вас ще немає, звичайний електронно-цифровий мультиметр (ціна у нього цілком доступна). На ньому є все «життєво» необхідні функції- Вимірювання постійного та змінного струму і напруги, опору, провідності напівпровідникових елементів (перевірка працездатності діодів, транзисторів), продзвонювання наявності обриву в ланцюгу. На більш досконалих моделях крім основних можливостей вимірювання електричних параметрів є також - вимірювання ємності, частоти, індуктивності, температури тощо.