Ток измеряется: В чем измеряется сила тока: единица измерения, формула

определение, единицы измерения, переменный и постоянный

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Электрическим током называют направленное перемещение заряженных частиц, которое происходит под влиянием электрического поля.

Как образуется электрический ток?

Электрический ток появляется в веществе при условии наличия свободных (несвязанных) заряженных частиц. Носители заряда могут присутствовать в среде изначально, либо образовываться при содействии внешних факторов (ионизаторов, электромагнитного поля, температуры).

В отсутствие электрического поля их передвижения хаотичны, а при подключении к двум точкам вещества разности потенциалов становятся направленными – от одного потенциала к другому.

Количество таких частиц влияет на проводимость материала – различают проводники, полупроводники, диэлектрики, изоляторы.

В каким материалах возникает ток?

Процессы образования электрического тока в различных средах имеют свои особенности:

1. В металлах заряд перемещают свободные отрицательно заряженные частицы – электроны. Переноса самого вещества не происходит – ионы металла остаются в своих узлах кристаллической решетки. При нагревании хаотичные колебания ионов близ положения равновесия усиливаются, что мешает упорядоченному движению электронов, — проводимость металла уменьшается.
2. В жидкостях (электролитах) носителями заряда являются ионы – заряженные атомы и распавшиеся молекулы, образование которых вызвано электролитической диссоциацией. Упорядоченное движение в этом случае представляет собой их перемещение к противоположно заряженным электродам, на которых они нейтрализуются и оседают.
   

   Катионы (положительные ионы) движутся к катоду (минусовому электроду), анионы (отрицательные ионы) – к аноду (плюсовому электроду). При повышении температуры проводимость электролита возрастает, так как растет число разложившихся на ионы молекул.

3. В газах под действием разности потенциалов образуется плазма. Заряженными частицами являются ионы, плюсовые и минусовые, и свободные электроны, образующиеся под воздействием ионизатора.
4. В вакууме электрический ток существует в виде потока электронов, которые движутся от катода к аноду.
5. В полупроводниках в направленном движении участвуют электроны, перемещающиеся от одного атома к другому, и образующиеся при этом вакантные места – дырки, которые условно считают плюсовыми.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

При низких температурах полупроводники приближаются по свойствам к изоляторам, так как электроны заняты ковалентными связями атомов кристаллической решетки. При увеличении температуры валентные электроны получают достаточную для разрыва связей энергию, и становятся свободными. Соответственно, чем выше температура – тем лучше проводимость полупроводника.

Посмотрите видео ниже с подробным рассказом об электрическом токе:

Возникновение тока в различных материалах

От чего зависит электрический ток?

На количество свободных заряженных частиц и на скорость их упорядоченного передвижения влияют следующие факторы:

1. Материал проводящего вещества;
2. Заряд и масса частиц;
3. Величина разности потенциалов;
4. Окружающая температура;
5. Наличие дополнительных внешних факторов – магнитного поля, ионизирующего излучения.

В чем измеряется электрический ток? Единицы измерения

Для измерения электрического тока пользуются понятиями силы тока и его плотности. Измеряется сила тока специальным приборам — амперметром.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Сила тока измеряется в Амперах (А) и представляет собой величину заряда, который проходит через поперечное сечение проводящего материала за единицу времени. Единица измерения силы тока называется Ампер (А). Один ампер приравнивают к отношению одного Кулона (Кл) к одной секунде.

Плотностью тока называют отношение силы тока к площади этого сечения. Единицей измерения измеряют в Амперах на квадратный метр (А/м2).

Ниже представлено видео о силе электрического тока в рамках школьной программы:

Постоянный и переменный ток

Электрический ток, который всегда имеет одно направление, называется постоянным. Если же периодически он устремляется в обратную сторону, а также меняет свою величину, то называется переменным.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Сети с переменным током используют для передачи энергии по проводам на значительные расстояния. Это связанно с тем, что переменный ток легко трансформируется по классам напряжения, т.е. для того чтобы передать большое количество энергии необходимо высокое напряжение и провод или кабель с небольшим сечением. Сети постоянного тока больше распространены в Европе, т.к. там нет больших расстояний как в России.

Генерация такого тока основана на явлении электромагнитной индукции. Происходит она за счет вращения магнита вокруг катушки с замкнутым проводящим контуром. Поэтому сила переменного тока при разворачивании ее по времени представляет собой синусоиду.

В чем измеряется сила тока и чем его можно измерять

Сила тока — скалярная величина, выведенная Андре-Мари Ампером и занесенная в международную измерительную систему. Более подробно о том, как называется единица тока, как правильно измерить электроэнергию и от чего она зависит далее.

Единица измерения силы тока

Это физическая и скалярная величина, которая равна заряду, прошедшему через определенное время на поверхность. Измеряется в амперах, что равно одному кулону, поделенному на секунду, в дополнение к теме, в каких единицах измеряют силу электрического тока. Ампер — единица измерения, названная в честь своего создателя — французского физика, математика и естествоиспытателя. Стоит указать, что именно он впервые представил миру понятие электротока и отметил его значение для общества.

Единица измерения

Формула

Это явление, изучаемое в электростатике, магнитостатике, электродинамики и электроцепи. Равно количеству заряда, поделенному на время, напряжению, поделенному на проводниковое сопротивление. Вычисляется по закону Ома для полной электроцепи. Для этого необходимо источник напряжения поделить на выражение сопротивления внешних сетевых элементов и внутреннего сопротивления источника напряжения. При этом значение электродвижущей силы источника напряжения может быть меньше или больше, чем сопротивление, если токовая энергия зависит от величины нагрузки или нет.

Обратите внимание! Стоит указать, что электроток может быть найдет через перемножение заряда, его концентрации, среднего напряжения и косинуса угла площади, если поверхность имеет плоскую форму. Также электроток может быть найдет через перемножение всех указанных ранее элементов и интеграла по поверхности.

Формула измерения

Приборы для измерения силы тока

Прибором для измерения токовой силы называется амперметр, в дополнение к теме, чем измеряют ток. Бывает стрелочным, цифровым и электронным. Активно применяется в электролаборатории, автомобилестроении, точной науке и строительстве. По принципу действия бывает электромагнитным, магнитоэлектрическим, термоэлектронным, ферродинамическим, электродинамическим и цифровым. Измеряет как переменный, так и постоянный электроток.

Работает благодаря взаимодействию магнитного поля с подвижной катушкой или сердечником, который находится в корпусе. Пользоваться всеми типами очень просто. Все что нужно от пользователя, это внимательно изучить инструкцию и руководство к эксплуатации. Как правило, для начала измерения необходимо с помощью щупов прикоснуться к проводнику и нажать соответствующую кнопку. После на экране будет выведено значение в амперах. Стоит указать, что измеряет токовую силу также вольтметр, мультиметр и измерительная отвертка.

Амперметр

От чего зависит ток

Поскольку токовая сила является скалярной величиной, имеющей положительный и отрицательный заряд, то зависит она от мощности заряда, концентрации сосредоточенных в заряде частиц, скорости их движения и площади проводника. Стоит также указать, что зависит она от значения сопротивления с напряжением, величиной магнитного поля, числом катушечных витков, мощностью работы ротора, диаметром проводника и параметром генераторной установки.

Зависимости электротока от сопротивления и напряжения

Источники

Источником тока называется генератор, любой источник электрической энергии. Бывают механическими, тепловыми, световыми и химическими. К первым относятся газовые и паровые генераторы, турбогенераторы и механические преобразователи. Ко вторым относятся радиоизотопные термоэлектрические генераторы, а к третьим — солнечные батареи. К последним относятся гальванические солевые, щелочные или литиевые элементы, свинцово-кислотные, литий-ионные и никель-кадмиевые аккумуляторы.

Обратите внимание! Стоит указать, что источник электротока бывает идеальным и реальный. Первый — это двухполюсник, зажимы которого поддерживают электродвижущую постоянную силу. Второй же — двухполюсник, не имеющий постоянную силу из-за того, что зависит от внутреннего сопротивления. К реальному относится вторичная трансформаторная обмотка, катушка индуктивности, биполярный транзистор или генератор тока.

Виды источников

В целом, сила электротока — скалярная величина, измеряемая в амперах и равная одному кулону на секунду. Вычисляется при помощи выведенных формул, в частности по закону Ома, а также специальными измерительными приборами. Зависит от сопротивления, скорости магнитного потока и напряжения. Источниками выступают механические с тепловыми, световыми и химическими элементами, перечисленными выше.

Все способы измерения силы электрического тока.

Многие помнят из школьной физики закон Ома: сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

СИЛА ТОКА является количественной характеристикой электрического тока- это физическая величина, равная количеству электричества, протекающего через сечение проводника за единицу времени.

Измеряется в амперах.

Для электропроводки в квартире сила тока  играет огромную роль, потому что исходя из максимально возможного значения для отдельной линии, идущей от электрощита зависит сечение проводника и величина максимального тока автоматического выключателя, защищающего электрический кабель от повреждений в случае возникновения короткого замыкания или токов перегрузки.

Поэтому, если не правильно выбрано сечение и автоматический выключатель- его будет просто выбивать, а заменить его на более мощный просто не получится.

Например, самые распространенные провода и кабеля в электропроводке сечением 1.5 квадратных миллиметра- из меди или 2.5- из алюминия. Они рассчитаны на максимальный ток 16 Ампер или подключение  мощности не более 3 с половиной киловатт. Если Вы подключите мощные электропотребители превышающие эти пределы, то просто заменить автомат на 25 А нельзя- не выдержит электропроводка и придется от щита перекладывать медный кабель сечением 2. 5 кв. мм, который рассчитан на максимальный ток 25 А.

Единицы измерения мощности электрического тока.

Кроме Амперов, Мы часто сталкиваемся с понятием мощности электрического тока. Эта величина показывает работу тока, совершенную в единицу времени.

Мощность равняется отношению совершенной работы ко времени, в течение которого она была совершена. Мощность измеряется в Ваттах и обозначается буквой Р. Высчитывается по формуле  P  =  А х B, т. е. для того что бы узнать мощность- необходимо величину напряжения электросети умножить на потребляемый ток, подключенными к ней электроприборами, бытовой техникой, освещением и т. д.

На электропотребителях часто на табличках или в паспорте только указывается потребляемая мощность, зная которую легко можно высчитать ток. Например, потребляемая мощность телевизором 110 Ватт. Что бы узнать величину потребляемого тока- делим мощность на напряжение

220 Вольт и получаем 0. 5 А.
Но учтите, что это максимальная величина, в реальности она может быть меньше т. к. телевизор на низкой яркости и при других условиях будет меньше расходовать электроэнергии.

Приборы для измерения электрического тока.

Для того что бы узнать реальный расход электроэнергии с учетом работы в разных режимах для электроприборов, бытовой техники и т. п. — нам понадобятся электроизмерительные приборы:

1. Амперметр— хорошо всем знакомый с практических уроков физики в школе (рисунок 1). Но в быту и профессионалами они не используются из-за непрактичности.
2. Мультиметр— это электронное устройство выполняет многоразличных замеров, в том числе и силы тока (рисунок 2). Очень широко распространен, как среди электриков так и в быту. Как с его помощью измерять силу тока Я уже рассказывал в этой статье.
3. Тестер— то же самое практически, что и мультиметр, но без использования электронники со стрелкой, которая указывает величину измерения по делениям на экране. Сегодня редко можно встретить, но они широко использовались в советское время.
4. Измерительные клещи электрика (рисунок 3), именно ими Я пользуюсь в своей работе, потому что они не требуют разрыва проводника для измерения, нет необходимости лезть под напряжение и отключать нагрузку. Ими измерять одно удовольствие- быстро и легко.

Как правильно измерять силу тока.

Для того что бы измерить силу  для потребителей постоянного тока, необходимо  один зажим от амперметра, тестера или мультиметра присоединить к плюсовой клемме  аккумулятора или  проводу от блока питания или трансформатора, а второй зажим- к проводу идущему к потребителю и после включения режима измерения постоянного тока с запасом по верхнему максимальному пределу- делать замеры.

Будьте аккуратны при размыкании работающей цепи возникает дуга, величина которой возрастает вместе с силой тока.

Для того что бы измерить ток для потребителей подключаемых напрямую в розетку или к электрическому кабелю от домашней электросети,  измерительное устройство переводится в режим измерения переменного тока  с запасом по верхнему пределу. Далее тестер или мультиметр включаются в разрыв фазного провода. Что такое фаза читаем в этой статье.

Все работы необходимо проводить только после снятия напряжения.

После того как все готово, включаем и проверяем силу тока. Только следите, что бы Вы не касались оголенных контактов или проводов.

Согласитесь, что выше описанные методы очень не удобны и да же опасны!

Я уже давно в своей профессиональной деятельности электрика пользуюсь для измерения силы тока токоизмерительными клещами (на картинке справа). Они не редко идут в одном корпусе с мультиметром.

Мерить ими просто- включаем и переводим в режим измерения переменного тока, затем разводим находящиеся сверху усы и пропускаем во внутрь фазный провод, после этого следим что бы они плотно прилегли к друг другу и производим измерения.

Как видите- быстро, просто и можно измерять силу тока под напряжением данным способом, только будьте аккуратны не закоротите в электрощите случайно соседние провода.

Только помните, что для правильного замера- нужно делать обхват только одного фазного провода, а если обхватить цельный кабель, в котором вместе идут фаза и ноль- измерения провести будет не возможно!

Ток измеряется в разрыв цепи



Как измерить силу электрического тока в цепи?

В процессе эксплуатации различного оборудования возникает необходимость проверки основных электрических параметров его работы. Это нужно как для проверки определенных характеристик, так и для ремонтных работ. Одним из наиболее сложных и опасных измерений является определение величины токовой нагрузки. Поэтому для всех начинающих электриков будет актуально узнать, как измерить силу электрического тока в цепи правильно и безопасно.

Используемые приборы

Измерить силу тока можно различными способами, однако далеко не все из них применимы в повседневной жизни. К примеру, различные измерительные трансформаторы, подключаемые в цепь, крайне неудобно переносить по дому и даже хранить на полке в гараже. Поэтому актуальными средствами измерительной техники являются амперметры, мультиметры и клещи. Далее рассмотрим детально особенности работы и применения каждого из них.

Амперметр

Это один из наиболее простых измерительных приборов, который реагирует на изменение токовой нагрузки. С электротехнической точки зрения амперметр представляет собой нулевой или бесконечно малое сопротивление. Поэтому в случае приложения напряжения только к прибору, в нем возникнет ток короткого замыкания, из-за чего амперметр включается в цепь последовательно замеряемой нагрузке. Для наглядности стоит пояснить, что измерить силу тока в розетке нельзя, так как без нагрузки (в случае разомкнутой цепи) ток в ней не протекает, на контактах розетки присутствует только напряжение, поэтому подключение амперметра напрямую приведет к замыканию.

Под электрическим током подразумевается направленное движение заряженных частиц, которое проходит через поперечное сечение проводника за определенную единицу времени. Поэтому запомните, что токовая нагрузка возникает лишь от включения бытового электроприбора к источнику питания. Включение амперметра отдельно к точке электроснабжения или отдельно к рабочему двухполюснику никоим образом не даст информации о силе тока. Если рассмотреть пример на схеме, то чтобы замерить амперы вы должны включить прибор в линию последовательно к объекту измерения:

Рис. 1. Пример подключения амперметра

Как видите, основная сложность заключается в том, что процесс измерения происходит непосредственно в момент протекания электрической энергии, соответственно, велика вероятность поражения электрическим током в случае нарушения технологии.

Чтобы избежать плачевных последствий, необходимо соблюдать такие правила:

• Подключение производится только при отсутствии напряжения;
• Измерительные провода должны быть заизолированы, а места подключения удалены от человека, при необходимости исключена возможность прикосновения к ним;
• Выведение амперметра из цепи измерения тока также выполняется при снятом напряжении.

Так как амперметр является узконаправленным прибором для измерения силы тока, его редко кто хранит у себя дома. Поэтому если вы хотите приобрести приспособление, куда выгоднее обзавестись мультиметром, который обладает значительно более широким функционалом.

Мультиметр

Этот прибор также называют тестером, Ц-эшкой, поэтому в обиходе можно встретить разные поколения мультиметра. Принцип использования мультиметра в качестве средства для измерения тока в цепи полностью аналогично амперметру, как по схеме включения, так и по предъявляемым мерам предосторожности. Однако следует отметить, что мультиметр мультиметру рознь, поэтому перед включением тестера обязательно посмотрите, подходит ли он, чтобы измерить ток в вашем случае.

Из конструктивных особенностей сразу отметим:

• Диапазон измерения – выставляется переключателем на определенную величину силы тока. Выбирается таким, чтобы предполагаемая нагрузка его не превышала, но была соизмеримой.
• Род тока – переменный или постоянный, заметьте, что некоторые модели мультиметров предоставляют возможность измерить только один вариант.
• Разделение на слаботочные и силовые измерения – такие приборы имеют отдельную шкалу на мА, мкА и отдельную для А. Также в них могут располагаться отдельные разъемы, чтобы подключить щупы.
• Наличие защиты от перегрузки при подключении измерительных устройств, обозначается отметкой unfused. Которая свидетельствует о наличии предохранителя, способного предотвратить выход со строя мультиметра от протекания чрезмерной силы тока.

По способу отображения информации все мультиметры подразделяются на циферблатные и дисплейные. Первые из них – довольно устаревшая модель, ориентироваться по ним смогут только искушенные электрики, знакомые с основами метрологии. Новичок же может запутаться в показаниях на шкале, цене деления или какими единицами измеряется нагрузка. Поэтому применение цифрового прибора куда проще и удобнее, на дисплее отображается конкретное число.

Токоизмерительные клещи

Это наиболее удобный прибор, так как чтобы измерить силу тока токоизмерительными клещами, нет нужды разрывать цепь. Конструктивно клещи представляют собой разъемный магнитопровод, в который и помещается проводник, на котором вы хотите померить силу тока. Токоизмерительные клещи имеют схожесть с тем же мультиметром, а в более продвинутых моделях вы встретите такой же переключатель с функцией определения мощности, напряжения, сопротивления, силы тока и разъемы для подключения щупов.

Как измерить силу тока в цепи

Для измерения электрического тока в цепи куда удобнее использовать современные устройства – мультиметры или клещи, особенно для одноразовых операций. А вот стационарный амперметр подойдет для тех ситуаций, когда вы планируете постоянно контролировать силу тока, к примеру, для контроля заряда батарейки или аккумулятора в автомобиле.

Постоянного тока

Разрыв электрической цепи организовывается до начала измерений при отключенном напряжении. Даже в низковольтных цепях вы можете вызвать замыкание батарейки, которое моментально приведет к потере электрического заряда. Далее рассмотрим пример измерения в цепи постоянного тока с помощью мультиметра, для этого:

Рис. 2. Использование мультиметра для измерения постоянного тока

• подключите щупы к соответствующим вводам в тестер – черный в COM, красный в разъем с пометкой mA, A или 10A, в зависимости от устройства;
• при помощи «крокодилов» соедините щупы тестера с цепью измерения последовательно;
• установите переключателем нужный род тока и предел измерений;
• можете подключить нагрузку и произвести измерения, на дисплее мультиметра отобразится искомое значение.

Но заметьте, подключать мультиметр следует на короткий промежуток времени, так как он может перегреться и выйти со строя.

Переменного тока

Цепь переменного напряжения может измеряться как мультиметром, так и токоизмерительными клещами. Но, в связи с опасностью переменного бытового напряжения для жизни человека, эту процедуру целесообразнее выполнять клещами без измерительных щупов и без разрыва цепи.

Рис. 3. Использование клещей для измерения переменного тока

Для этого вам нужно:

• переключить ручку в положение переменных токов на нужную позицию нагрузки, если она изначально неизвестна, то сразу выбирают максимальный диапазон;
• нажать боковую скобу, которая разомкнет клещи;
• поместить внутрь клещей токоведущую жилу и отпустить кнопку.
• данные измерений отобразятся на дисплее, при необходимости их можно зафиксировать соответствующей кнопкой.

Производить измерения можно как на изолированных, так и на оголенных жилах. Но заметьте, в область обхвата должен попадать только один проводник, сразу в двух измерить не получится.

Реальные примеры измерения тока

Далее рассмотрим несколько вариантов того, как подключить измерительный прибор в бытовых нуждах. При замерах батареек вам необходимо один щуп приложить к контакту батарейки, а второй к контакту нагрузки, второй контакт нагрузки подключается к свободной клемме батарейки.

Рис. 4. Измерение силы тока в цепи батарейки

Если вы хотите проверить токовую нагрузку в обмотках трехфазного электродвигателя, измерительный прибор подключается поочередно в каждую фазу или если у вас есть три амперметра, можете использовать их одновременно. Для этого щупы подключаются одним концом к выводам обмоток в борно, а вторым, к питающему проводу соответствующей фазы.

Рис. 5. Измерение силы тока в цепи электродвигателя

Способы на видео

Источник

Как измерить силу тока мультиметром

На приборах сила тока, которую они могут выдержать, указывается редко. Основными считаются напряжение и потребляемая мощность. Но в некоторых случаях без определения этой характеристики не обойтись. Мы расскажем, как измерить силу тока мультиметром и как можно использовать полученные данные.

Для чего измерять силу тока

Измерение силы тока в электротехнике проводится реже, чем напряжения или сопротивления. Но она необходима:

• Для определения фактической мощности электроприбора P. Зная напряжение источника U и применив формулу Р=UxI, можно получить значение работы в ваттах.
• Для проверки цепей или отдельных устройств на соответствие данной нагрузке. Если она слишком большая, возможен перегрев проводников и выход приборов из строя.
• Для поиска утечки тока в аккумуляторе. Зачастую автовладельцы обнаруживают, что он разрядился при отсутствии нагрузки в гараже или на стоянке. Простая проверка помогает найти активных потребителей и отключить их, тем самым решить проблему.
• Для расчета необходимой емкости источника. Например, при измерении светодиодной лампы установлено, что сила тока потребления равна 20 мА, а батарейка при данном сопротивлении нагрузки может обеспечить 900 мА. Тогда тока источника хватит на 45 часов работы светодиода.
• Для поиска неисправностей при ремонте бытовой техники. Какие-либо отклонения в потреблении тока в меньшую сторону будут свидетельствовать о наличии неработающих участков.

В электротехнике или радиотехнике сила тока не менее важна, чем напряжение. Для ее определения в профессиональной работе раньше использовались амперметры. С появлением универсальных мультиметров эти исследования стали значительно проще и доступнее.

Особенности измерений

Если представить, что электрический ток — это текущая по трубе вода, а напряжение — действующий напор, то многие понятия и формулы становятся понятными. Когда труба перекрыта, то напор есть, а воды нет. Пока не появится потребитель, то есть нагрузка, он не потечет. А сопротивление — это подводные камни в русле, мешающие свободному прохождению потока, но заставляющие его работать.

Сила тока в физическом понимании — это количество заряженных частиц, протекающих в единицу времени через определенную точку системы. Измеряется она в амперах А или миллиамперах мА.

Измерения проводятся с помощью амперметров, а также бытовых или профессиональных мультиметров. Цифровые измерители просты и удобны в работе. Они позволяют установить не только силу тока и напряжение, но и другие характеристики — сопротивление, емкость конденсаторов, частоту переменного тока и т.д. Опасной для человека считается сила тока, превышающая 15 мА, при которой происходит спазм мышц. А удар в 100 мА — это практически всегда смертельный исход. Поэтому все работы, связанные с сетями под напряжением, должны производиться строго с соблюдением техники безопасности.

Алгоритм измерения силы тока мультиметром

Универсальные тестеры с питанием от батареек помогут быстро и точно определить нужные параметры цепи. Порядок стандартных действий:

• выставляется нужный режим;
• щупы подключаются к разъемам на измерительном приборе;
• мультиметр встраивается в цепь;
• после подключения источника питания снимаются показания.

Главное условие — обязательно должна присутствовать нагрузка, которая собственно и определяет значение силы тока. Это могут быть любые электроприборы с сопротивлением больше 0.

Выбор режима

На корпусе мультиметра расположен переключатель, который нужно перевести в сектор для измерения силы тока. Постоянный ток можно исследовать практически на всех мультиметрах. На шкале для него есть обозначения — А с прямой чертой и 3 пунктирами под ней, DCA и/или значок 10А. Профессиональными приборами можно измерять силу тока до 20 А.

Если параметры тока неизвестны, рекомендуется устанавливать переключатель на максимальный диапазон. Так вы убережете прибор от короткого замыкания и порчи. Затем, когда порядок величины будет установлен, ручку можно повернуть в другую позицию для получения более точных данных.

В некоторых моделях не предусмотрено измерение переменного тока. Но покупать другой мультиметр совсем необязательно. В этом случае можно использовать различные приспособления, например, готовые или самодельные резисторы. Их сопротивлением должно соответствовать 1 Ом. Тогда согласно закону Ома I=U/R снимаемое напряжение численно будет равно силе тока на данном участке цепи.

Также используется метод с выпрямлением диодным мостом. На вход подается переменный ток, а на выходе он постоянный. Затем можно проводить измерения своим мультиметром.

Подключение щупов

Щупы, прилагаемые к мультиметру, изготовлены в разных цветах — черный «минусовый» и красный для нагрузки. Они вставляются в гнезда на корпусе:

• черный в СОМ;
• красный в VΩmA или 10А.

Рекомендуется устанавливать проводники в разъемы с заведомо большим диапазоном, то есть сразу в 10 А. Особенно это важно, если верхний предел величины точно не известен. Измеряемый ток будет сначала определяться грубо, а при необходимости переключатель можно перевести в более тонкий регистр.

Измерение

Мультиметр для определения силы тока всегда подключается в цепь последовательно с нагрузкой или в разрыв. В качестве источника питания можно использовать бытовую электросеть или блок питания. По правилам электробезопасности сначала необходимо собрать всю систему, а затем подключить электричество.

Если на дисплее мультиметра высветились нули, значит, произошел обрыв и проводимость отсутствует. Иногда это показывает, что предел измерений установлен высоковато. В последнем случае нужно отключить питание и перенастроить мультиметр в соответствии с ожидаемой величиной, то есть переставить в другой разъем красный щуп и выставить более низкий предел измерений.

Переменный ток

В большинстве сетей — бытовых или промышленного назначения — протекает переменный ток. Он гораздо легче трансформируется и меньше теряет при передаче на дальние расстояния, чем постоянный.

При измерении напряжения или сопротивления мультиметр подключается параллельно нагрузке, но для определения силы тестер нужно встроить в разрыв цепи. В этом заключается определенная сложность. Но не обязательно резать провода. Можно использовать разборные разъемы. Например, специальную пару проводников со штырьками на одном конце и с «крокодилами» на другом. Штырьки вставляются в розетку, а «крокодилами» замыкают цепь на клеммах или вилке.

Самодельные приспособления также удобны. Если приходится проводить много измерений, то без них не обойтись. На рисунке вы видите устройство, которое поможет в работе без всякой опасности получить удар током.

Важно распределить правильно все проводники: фаза подключается к контакту одной розетки, ноль — к другой, между остальными устанавливается перемычка. Чтобы измерить силу тока, нагрузка подключается к первой розетке, а мультиметр ко второй. При подаче питания в замкнутой цепи легко определить силу тока.

Не разрывая проводника можно провести измерения с помощью токовых клещей. Они предназначены для работы как с переменным, так и постоянным током. Прибор внешне похожи на мультиметр с двумя круглыми зажимами. Между ними помещается исследуемый провод. Принцип установки режимов и диапазона аналогичен мультитестеру.

Постоянный ток

Источники такого тока — это аккумуляторы, блоки питания, генераторы и батареи. Поскольку отсутствует пульсация, «плюс» и «минус» всегда постоянны.

Постоянный ток при низком напряжении менее опасный, чем переменный. Он не вызывает патологических изменений в организме при разряде до 500 В, но свыше уже становится гораздо разрушительнее постоянного. В любом случае при работе с электричеством необходимо быть очень осторожным. Даже банальная батарейка в 9 В при определенных условиях может выдать достаточно травмирующий ток.

Измерение силы постоянного тока производится также в разрыве цепи. Допускается напрямую без нагрузки подключать к мультиметру батарейки с малой емкостью, но снимать показания нужно очень быстро, чтобы не вывести тестер из строя. При этом переключатель выставляется на максимум, а красный щуп помещается в разъем на 10 А.

Определение утечек

Иногда даже после небольшого простоя автомобильная аккумуляторная батарея отказывается давать необходимый заряд для запуска двигателя. В связи с этим владельцев авто интересует, как измерить силу тока аккумулятора мультиметром и откуда появилась утечка.

Аккумулятор — это источник постоянного тока с достаточно большой емкостью. Электроэнергия производится в нем в результате химических реакций, а после разрядки батарея вновь может восполнить нехватку тока от зарядного устройства.

Существует норма утечки тока в системе автомобиля, которая не превышает 30-50 мА. Но даже зимой это не должно стать причиной разрядки аккумулятора. Во время стоянки электроэнергия тратится на работу автомобильных гаджетов — сигнализации, часах, аудиосистемы, навигации и т.д. Энергопотребление их мало — не более нескольких десятков миллиампер.

Критические утечки, которые приводят к разрядке батареи, возникают из-за дополнительных потребителей или короткого замыкания в цепи. Определить их можно с помощью мультиметра:

1. Отключить все устройства, потребляющие энергию. Выключить зажигание и вынуть из замка ключ.
2. Установить режим измерения постоянной силы тока на 10 А.
3. Устроить в цепи разрыв — «минус» аккумулятора подключить к разъему СОМ мультиметра, красный щуп соединить с помощью крокодила с бортовой сетью автомобиля.

В таком состоянии утечек, свыше допустимых 30-50 мА, быть не должно. Но если они присутствуют, придется искать причину. Нештатные потребители могут быть среди установленных самостоятельно устройств — магнитолы, противотуманных фар, подогрева сиденья, сигнализации и т.д.

Чтобы точно определить, что именно из этого является «виновником» энергопотерь, каждый вид оборудования нужно отсоединить от цепи и повторить испытания.

Часто расположенные вблизи движущихся частей автомобиля провода перетираются, что может стать причиной короткого замыкания. Поэтому все электрические коммуникации обследуются на наличие повреждений и изолируются.

Если же и после этих мероприятий добиться устранения утечки не удалось, проверка проводится при отключенных предохранителях и реле. Причины также могут крыться в неисправном генераторе или стартере.

Как измерить силу тока мультиметром в розетке

На такой вопрос есть единственно правильный ответ — это невозможно. В розетке присутствует только напряжение на контактах. Ток появится лишь после подключения нагрузки — лампочки или электроприбора.

Если напрямую подключить мультиметр к розетке, при соединении фазы и 0 в цепи произойдет короткое замыкание, поскольку сопротивление ничтожно мало. В лучшем случае сгорит предохранитель и выйдет из строя сам мультитестер, но последствия могут быть гораздо хуже.

Автоматическая защита домовой сети отреагирует отключением электропитания. Свет погаснет везде, а розетки не будут работать. Кроме того, искры от перегоревшего тестера могут вызвать пожар, ожог и другие неприятности, поэтому не стоит измерять ток в розетке даже ради эксперимента.

Как мультиметром измерить силу тока зарядного устройства

Устройство для зарядки аккумуляторов преобразует переменный ток из сети в постоянный с помощью трансформатора, выпрямителя и стабилизатора напряжения. Для автовладельцев производятся пуско-зарядные устройства — ПЗУ, — которые сочетают функции зарядки аккумулятора и запуска двигателя при севшей батарее. При этом заряда может вовсе не быть или в течение нескольких минут создается частичный заряд, необходимый для начала работы мотора.

В некоторых моделях ЗУ отсутствует индикация заряда, поэтому есть проблема с определением ампеража. Легко проверить силу тока можно обычным мультимером:

1. Аккумулятор необходимо снять с автомобиля и подключить к зарядке.
2. На мультиметре выставить шкалу на 10 А, а красный щуп вставить в разъем тоже на 10 А.
3. «Плюс» зарядного устройства присоединить к положительному полюсу батареи.
4. «Минус» зарядника соединить черным щупом с базой мультиметра (гнездо СОМ).
5. Красный щуп подключить ко второй клемме аккумулятора.

При включении зарядного устройства в сеть мультитестер покажет силу тока в цепи. Задача будет решена даже без амперметра-индикатора.

Источник

Как работать с мультиметром

краткое содержание статьи:

Мультиметр — незаменимый цифровой помощник любого электрика, который нужен для измерения сопротивления, напряжения, величины тока, определения полярности, емкости, частоты, всяких электронных переходов и даже температуры окружающего воздуха.

Главный прибор, который всегда стоит взять с собой в командировку. Порой, можно не брать другие приборы (амперметр, прозвонку, вольтметр), с мультиком все испытания проведем. Есть, конечно, такие “специалисты”, но не стоит особо хвастаться тем, что пустил электростанцию с одной цешкой. И всегда стоит иметь свой собственный прибор, чтобы не одалживать у более продвинутых коллег. Мультик он у каждого свой, как автомобиль там, или гитара.

Если Вы вдруг впервые держите в руках этот прибор, то возможно у Вас возникает в голове множество вопросов, ответы на которые не очевидны на первый взгляд, или кроют в себе подводные камни, без знания которых можно испортить прибор. А прибор, в отдельных случаях, может и больших денег стоить.

Как правильно пользоваться мультиметром

Так как мультиметров в нашем мире потребителей и производителей великое множество, дабы удовлетворить любого, даже самого искушенного или искусанного неудачным опытом покупателя, нет смысла описывать их виды и типы.

Разбор буду вести на примере личного тестера, с которым много где бывал, и в работе которого освоился. Начало пользования мультиметром лежит обычно в его задней части, порой эта часть находится под защитным чехлом. Речь идет о батарейке. Снять правильно чехол сперва может показаться непросто и даже невозможно, однако, принаровившись, задача оказывается элементарной. В моем случае это 9 вольтовая батарейка, которая прячется под крышкой. Крышка откручивается с помощью отвертки “+”. Батарейка порою разряжается, особенно если не отключать подсветку, и тогда следует ее заменить на новую.

Если с батарейкой всё нормально, то прибор можно включать. Тут встречаются варианты. В моём случае, прибор включается кнопкой вкл., а отключается кнопкой выкл, кои совмещены в одной.

Встречаются варианты, где включение-отключение осуществляется вращением центрального вращающегося диска. Положение отключено в данном исполнении находится в крайнем левом положении (-90 градусов).

При любом виде замера следует учитывать, что у провода, радиоэлемента может быть изоляция, как в виде оболочки, так и в виде краски. Порой эту оболочку придется срезать, а краску зачищать, например отверткой. Естественно зачищать не под напряжением.

В зависимости от необходимых задач мы будем подключать провода (их еще называют концы, но не стоит опускать их в воду(шутка)) в определенные отверстия на приборе. Далее разберем использование каждого вида измерения более подробно, но сразу оговорюсь про один момент. У прибора на каждом режиме измерения есть допустимая величина.

В случае с М4583 эта информация написана в нижней части под отверстиями. Напряжение до 1кВ, ток до 10А, ток до 200мА. То есть ток величиной более 10А (если вы не в курсе, ток опасен для человека) мерить прибором не следует, так как он сгорит, сломается, придет в непригодное состояние, не будет работать.

Сразу возможная вторая ошибка — концы подключили на 200мА, а думали, что на 10А. В итоге необходимо будет покупать предохранитель. Чтобы найти предохранитель, необходимо отвинтить заднюю крышку и достать этого малыша. Покупается на местном радиомаркете или рынке в соответствии с номиналом, который написан на предохранителе. Или просто показываете продавцу и он сам подберет нужный.

Включив мультиметр, необходимо вставить концы. Тут есть 4 очевидных варианта и три не очень очевидных. У нас два конца и четыре отверстия.

• общий и “VОмГц” — измеряем сопротивление, напряжение постоянное и переменное, частоту
• общий и мА — измеряем ток, величиной до 200мА (в разных устройствах по разному)
• общий и А — измеряем ток, величиной до 10А — обычно для этого вида измерения используют клещи, так как, пока возникнет необходимость в таком измерении, данный вид измерения становится недоступным из-за неправильного пользования прибором молодым специалистом.

Включаем прибор — вставляем провода в “общий+VОмГц” — выставляем на круге сектор “диод-прозвонка” и соединяем концы. Тут возможно два варианта — если зазвонит, значит прибор исправен. Если же не звонит, то либо у Вас сломалась звонилка, либо неисправен один или оба из проводов, либо вы выставили не на прозвонку — в общем тогда прибор возможно неисправен. Вместо прозвонки можно смотреть на экран в режиме сопротивления. При замкнутых концах должно показывать значение близкое к нулю, при разомкнутых — 1.

Обычно, когда необходимо что-то измерить, мы представляем примерную величину того, что мы получим. То есть в розетке напряжение 220В, ток во вторичных цепях до 5А, в АСУшных цепях 20мА. Хотя, нет, не всегда эта информация известна. Поэтому при работе с мультиметром всегда выставляем максимальный предел измеряемой величины. Даже если в розетке 220В, лучше выставить на 700В и потом покрутить диск к уменьшению. Уменьшая предел, мы повышаем точность измерения. Я по крайней мере так думаю.

Прозвонка кабеля мультиметром

Как же нам прозвонить кабель мультиметром на разрыв? Если Вы не монтажник и далеки от электричества, то возможно стоит обратиться к тому, кто более близок. А если же Вы отважный искатель электрических приключений, то возможно Вам помогут мои советы по работе с режимом прозвонки на мультиметре.

Если начало и конец кабеля у нас в руках, или же концы мультиметра достают до начала и конца кабеля, то ситуация простая. Например, у нас трехжильный кабель, но может быть и пяти и более жильный. Выставляем сектор “прозвонка”, подключив концы на измерение сопротивления. Одним концом касаемся или сажаемся с помощью крокодила на один любой провод кабеля. Вторым концом поочередно тыкаем в жилы с другого конца кабеля. Та жила, при прикосновении к которой на экране появится значение ”0” или зазвенит прибор, и будет искомой. Лучше сразу начало и конец жилы промаркировать. Тут всё просто.

Ситуация намбер ту. У нас один конец кабеля в одном месте, а второй конец кабеля где-нибудь за тридцать километров. Вообще, прозванивать кабель полезно и жизненно необходимо. Так как бывает, что маркировка и адрес не соответствуют реальности из-за ошибок при прокладке. Подключишь такой кабель к сети, а напряжение придет не туда, куда надо. Или будешь испытывать АИДом, поставишь на другом конце кабеля человека, подашь 50кВ, а в это время на реальном конце этого кабеля будет сидеть монтажник и разделывать его. Всегда лучше перестраховаться. В общем, тут два варианта.

Вариант первый, когда рядом с обеими концами кабеля есть контур заземления. С одной стороны кабеля соединяем жилу с землей, это может делать ваш коллега. На другом конце кабеля один конец мультиметра сажаем крокодилом, чтобы не держать, на землю (провод заземления), а вторым тыкаем по каждой жиле. Та, которая зазвенит, и будет соответствовать той, которую соединили на другом конце кабеля с землей. Жилу с обеих сторон промаркировываем и аналогично расправляемся с оставшимися жилами. Естественно, прозванивать надо кабели, которые обесточены (на которых нет напряжения) и разведены (жилы не соединены между собой).

Сложнее будет прозванивать, если контура заземления нет, или он еще не приварен, не готов. Соединяем две жилы между собой с одной стороны. С другой стороны звоним жилы между собой, две должны звониться. Нашли те, что звонятся, следовательно третья, которая не звонится и есть искомая. Маркируем с обеих сторон. Также и с остальными. Но тут лучше проверять все три жилы, так как если проверять только одну, может оказаться, что она оборванная, есть разрыв. А так, мы проверяем попарно, что они целые.

Вот такие пару способов проверять провода, кабели на обрыв. Делать это можно как мультиметром, так и прозвонкой, которую можно соорудить самому.

Еще на заметку, не стоит думать, что если в кабеле три жилы и например все три разных цветов на входе, то и на выходе они будут тех же трех цветов.

Был случай, когда на входе розовый красный и синий провода, и на выходе аналогично. А при прозвонке по цветам не звонятся, хотя от автомата до токоприемника метров пять-десять через пол. Дело в том, что по пути может оказаться, что кабель состоит из нескольких частей, которые соединены через клеммник или муфту и порядок жил попутан из-за этого транзитного соединения. Поэтому всегда надо прозванивать, а не верить цветам.

Измерение напряжения мультиметром

Высокое напряжение опасно для жизни, хотя более опасен ток, но они одно без другого не протекают. В общем, перед тем, как измерить напряжение, необходимо понять с какой типом U мы имеем дело и каков порядок его величины. Большинство мультиметров позволяет произвести замер как постоянного, так и переменного напряжения величиной до 1000В. На моем приборе можно измерить до 1000В постоянки и до 700В переменки. Для измерения подключаем концы в разьемы “общий” и “вольты”. Затем выставляем на вращающемся колесе тип напряжения и его величину. Например, чтобы измерить напряжение в розетке, надо выставить переменное 700 вольт. Для батарейки будет достаточно постоянного 20В для кроны или 2В для пальчиковой. Так как напряжение мы меряем параллельно цепи, то, выставив значения на приборе, дотрагиваемся щупами до выводов батарейки или засовываем их в отверстия розетки. На экране отобразится величина напряжения в вольтах. Если она гораздо меньше выставленного предела, то можно его уменьшить для более точного измерения. При измерении необходимо держаться за изолированные части измерительных проводов и следить за их состоянием, чтобы не было перегибов и разрывов.

Как определить фазу и ноль мультиметром

Вслед за измерением напряжения может возникнуть необходимость в определении фазы и нуля с помощью тестера. Тут также возможны варианты. Например, у нас имеются два провода, которые выходят из стены. И они не подписаны. И нам необходимо понять где у нас фаза, а где ноль. Как же тут быть… Включаем мультиметр на измерение переменного напряжения. Концы подсоединяем на общий и вольты. Меряем напряжение между двумя проводами. Например 220В. Хорошо, значит далее можно один конец положить в сторонку, а вторым дотронуться по очереди до каждого из проводов. На одном из них будет ноль вольт, а на втором вольт 15-30. Тот на котором будут вольты, будет фазой. Всегда ли такое возможно? Наверно не всегда. Ведь может быть на каждом относительно земли по 130В, тогда перед вами окажутся две фазы, которые дают линейное 220В. Но тогда, вероятно и при измерении одним концом на каждом будет показывать какие то вольты. Но не стоит трогать тот, который имеет при измерении одним концом ноль вольт, руками.

Второй более затратный вариант, это прозвонить провода. Но ведь они под напряжением? Если знать, на какой автоматический выключатель они приходят, то надо всего лишь отбросить их от выключателя, предварительно отключив его, и далее как-то прозвонить, или нарастив концы, или проявив смекалку. В случае, если провода три, и например, мы знаем, что один фаза, второй N, а третий PE. То здесь, определение фазы будет еще проще. Достаточно померить напряжение между двумя проводами — это получится три измерения. Например, вышло 220В, 220В, 0В. Думаю, логика ясна. Те, между которыми ноль вольт это либо ноль и пэе, или же это сюрприз в виде двух проводов с одной фазой. Ох, и интересна же наука электрика. В любом случае самым надежным способом будет прозвонка проводов от обесточенного автомата.

Как мультиметром определить плюс и минус

Полярность очень важно соблюдать и знать. Обычно на элементах постоянного тока, будь то аккумулятор или обычная батарейка имеется обозначение плюса и минуса. А как поступить в случае, если надпись стерлась? Тут нам и пригодится цешка. Ведь у неё общий провод соответствует минусу, а напряженческий — плюсу. Подсоединяем их к выводам элемента и если величина напряжения с плюсом, значит общим мы сели на минус, а вольтовым на плюс. Если значение напряжения со знаком минус, значит наоборот. Существуют и другие, более изощренные способы определения полярности.

Измерение силы тока мультиметром

О том, как проверить ток амперметром, я писал тут. В каких случаях нам может понадобиться знать силу тока? Пусть каждый ответит на этот вопрос сам. На круговом диске цешки есть раздел тока постоянного (=) и тока переменного (

). Измеряем ток мы, предварительно разорвав цепь. То есть у нас ток течет по проводу. Мы этот провод рэжэм и с двух сторон обрезанного провода подсоединяем мультиметр. Выставляем сектор ток на цешке с нужным пределом и включаем цепь. На экране прибора отобразится ампераж цепи. А как быть, если нельзя ни в какую резать провода? Хм… Неужели нет выхода? Ан нет. Выход есть. Возьмите напрокат токовые клещи и не дурите себе голову! Или выберите и измерьте ток шунтом. Вот отличные советы. И ни в коем случае не сувайте концы цешки в розетку при выставленном секторе ток на барабане. Ток измеряется последовательно, в разрыв цепи. То есть отключаете цепь, делаете в нужном проводе разрыв (или находите существующую возможность влезть в цепь), подключаете надежно в этот разрыв прибор, выставляете предел тока, включаете цепь, измеряете ток, выключаете цепь, отключаете прибор, восстанавливаете цепь. Так как сопротивление у мультиметра малое и даже ничтожно малое, то погрешность в измерении будет невелика. Ток в розетке возникает, когда подключена нагрузка. Формула простая — P=U*I. У чайника мощностью 2,2кВт при напряжении 220В ток будет примерно 10А. А у меня у цешки предел верхний 10А, измерять такой ток предельно опасное занятие.

При измерении тока батарейки (= ток) делать это нужно быстро, иначе батарейка разрядится и не будет у вас больше батарейки.

Проверка предохранителя мультиметром

Предохранитель создан для защиты электрической цепи от токов, превышающих его уставку. Перед заменой и установкой предохранителя его можно проверить. Для этого дотрагиваемся с двух сторон предохранителя концами мультиметра или подключаем щупы. Затем выставляем на цешке прозвонку и если запищало, значит сигнал проходит и элемент исправен. Если молчит, значит — пора менять. В случае, если на мультике нет звукового сигнала, всё делаем аналогично, только выставляем не прозвонку, а измерение сопротивления. Сопротивление мало или ноль — исправен, сопротивление бесконечность (1) — неисправен.

Измерение сопротивления мультиметром

В случае с М4583 имеется возможность проверять сопротивление на пределах от 200 Ом до 20 МОм. Сопротивление измеряется на участке цепи. Подключаем к выводам общий и омы. Один конец сажаем по одну сторону, второй — по другую. Прибор покажет значение сопротивления между этими двумя точками. Регулируя диапазон измерений круговым диском, можно повысить результат измерений. Можно измерять сопротивление электронных компонентов, реле, обмоток электрических машин. Если во время измерения на экране отображается прыгающее значение или единица, попробуйте увеличить предел измерения.

Чтобы измерить, какое сопротивление в омах у резистора, необходимо его выпаять из схемы. Значит у резистора две стороны. С обеих сторон сажаем цешку и измеряем сопротивление. Полученное значение сравниваем с тем, что написано на самом резисторе. При этом не стоит держать концы мультиметра и ножки резистора пальцами, так как в этом случае значение будет не совсем корректно за счет сопротивления организма. На картинке я мерял сопротивление резистора 3 кОм, получилось 2,98 кОм.

Как прозвонить реле мультиметром

При выверке электрических схем возникает необходимость в проверке отдельных элементов — автоматов, реле. Возьмем, например, реле РТ-40. Во-первых мы должны иметь представление о схеме этого реле. Эту схему можно найти в интернете, в паспорте на изделие, в голове. Смотрим, у нас несколько пар контактов и обмотка. Проверка будет заключаться в проверке срабатывания контактов и проверке величины сопротивления обмотки. Обмотки проверяем в режиме сопротивления цешкой, должно получиться значение в омах, которое можно сравнить с паспортным, или лишь бы не был ноль ом. Контакты проверяем в режиме прозвонки, посадив концы прибора на пару контактов, имитируем работу контактов. В случае с РТ-40 двигаем контакты на срабатывание. При этом прозвонка зазвенит. В случае с замкнутым контактом — сразу будет звенеть, а при срабатывании сигнал пропадет. Аналогично вместо звука смотреть на сопротивление. Замкнуты — 0, разомкнуты — 1. Без подачи напряжения на электромеханических релюхах срабатывание контактов можно имитировать вручную.

Измерение температуры мультиметром

В случае с определением погодных условий, Вам понадобиться специальный проводок, который идет в комплекте с прибором, на конце которого находится термопара чтоли, именно она и измеряет температуру. Это видно на фото. Провод втыкается в специальный разъем, выбирается режим измерения температуры и на экране показывается значение в градусах цельсия.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Источник

Как измерить ток в цепи с любой точностью

В ряде случаев возникает необходимость в измерении тока. Например, при контроле тока отдаваемого источником питания в нагрузку или при измерениях. Конечно можно воспользоваться мультиметром, однако его точность не так велика. Рассмотрим, как измерить ток в любой цепи..

1. Как измерить ток
2. Резистор не должен ограничивать ток в цепи
3. Выделяемая на резисторе мощность
4. Точность снятие напряжения
5. Высокоточные измерения
6. Заключение

Как измерить ток

Измерить напрямую величину тока невозможно. Для измерения величины протекающего тока, в разрыв цепи устанавливается низкоомный резистор, на котором измеряется падение напряжения.

Аналогичным образом работает и обычный стрелочный амперметр, показанный в обложке статьи. Он представляет из себя вольтметр, шунтированный низкоомной проволочкой. Но сегодня стрелочные приборы уже не так актуальны.

Рассмотрим как измерить ток источника питания через нагрузку. Однако таким же образом можно мерить ток в любой цепи, в которую вы засунете резистор.

Обычно резистор для измерения тока устанавливается в разрыв между нагрузкой и землей. Падение напряжения снимается на выводах этого резистора, т.е. между точками A и B :

Зная сопротивление резистора и величину падения напряжения на нем, по закону дедушки Ома не составит труда посчитать ток в цепи:

Из закона Ома следует, что при токе величиной в 1 Ампер на резисторе, сопротивлением в 1 Ом будет падать 1 Вольт.

В качестве резистора можно использовать и отрезок проволоки из метала с высоким удельным сопротивлением. Например из константана. Добыть такую проволоку можно из проволочного переменного резистора.

На деле лучше использовать резисторы с сопротивлением меньше 1 Ома. При выборе конкретной величины сопротивления резистора следует учитывать несколько важных моментов, которые мы сейчас и рассмотрим.

Резистор не должен ограничивать ток в цепи

Допустим у нас имеется источник постоянного напряжения в 4 вольта, который может давать ток до 1 Ампера. В таком случае можно использовать резистор в 1 Ом.

Найти максимальный ток через резистор можно из того же закона Ома:

I = 4В / 1Ом = 4 A.

Максимальный ток источника ограничивается 1 Ампером, соответственно ограничение в 4 Ампера его в принципе не касается. Однако лучше взять резистор меньшего номинала. Почему? Вникаем дальше.

Выделяемая на резисторе мощность

Чем больше величина резистора, тем проще и точнее можно измерить падающее на нем напряжение, а следовательно и ток. Но обязательно стоит учитывать мощность, которая будет выделяться на резисторе в виде тепла. Мощность (P) находится из соотношения:

P = R*I2

Для примера, если предполагается измерять токи, величиной около 10 Ампер, то на резисторе сопротивлением всего 0.1 Ом будет может выделяться около 10 Ватт тепловой энергии.

Учитывая хотя бы двухкратный запас по мощности, для нормальной работы потребуется резистор мощностью в 20Ватт, а еще лучше на 50 Ватт. Проволочный резистор такой мощности выглядит например так:

Использовать кипятильник таких размеров, крайне нерезонно по двум причинам:

• Резистор будет сильно греться, а изменение температуры вызовет изменение сопротивления.
• Такой резистор создаст приличную дополнительную нагрузку для источника в те самые 10 ватт.

Логичнее использовать резистор сопротивлением 0.01 Ом и мощностью в 2 или 3 ватта. А еще лучше использовать маломощный прецизионный резистор сопротивлением 0.001 Ом.

Точность снятие напряжения

Использование резистора со столь малым сопротивлением вызывает некоторые трудности с измерениями. Величина падения напряжения на нем может лежать не намного выше уровня шумов.

По этой причине снимать падение напряжения необходимо не относительно земли, а непосредственно между выводами резистора (точки A и B ), как это было показано выше. Иначе сопротивление соединений и наводки на них могут дать ошибку измерений более 10%.

Наилучшим решением для снятия разности напряжений между двумя точками является дифференциальный усилитель. Он обладает симметричным входом, благодаря чему хорошо подавляет синфазные помехи.

Так же усилитель имеет огромное входное сопротивление, исключающее шунтирование измерительного резистора. При этом усилитель обладает низким выходным сопротивлением и к нему можно смело подключать любой вольтметр для зрительного контроля. Подробному рассмотрению схемы дифференциального усилителя посвящена отдельная статья.

Применительно к нашему случаю общая схема для измерения тока выглядит следующим образом:

Коэффициент усиления следует подбирать исходя из собственных нужд. Например, если необходимо измерять токи до 10 Ампер используя резистор 0.01 Ом, то максимальное падение напряжения на нем составит не более 0.1 вольта.

Установив коэффициент усиления равным 100, мы получим, что каждый вольт на выходе усилителя равен 1 амперу в измеряемой цепи.

Высокоточные измерения

Если вам требуется высокая точность измерений, то в описанной схеме необходимо применять прецизионные детали. В частности резисторы точностью не хуже 1% и операционный усилитель на подобии AD8066, AD8116, OPA2132 и тд. Но можно ограничиться и применением NE5532

Еще бОльшую точность при измерении тока даст применение инструментального усилителя:

Он является более совершенной версией описанного дифференциального усилителя. Это особенно актуально в случае использовании измерительного резистора сопротивлением 0.001 Ом.

Заключение

Рассмотренный способ измерения тока является классическим и применяется повсеместно. Таким образом можно производить измерение тока практически в любой цепи и с любой точностью. В одной из следующих статей будет показано, как измерить ток если он переменный.

Не стесняйтесь делиться своим мнением в комментариях 🙂

Привет! В этом окошке авторы блогов любят мериться крутостью биографий. Мне же будет гораздо приятнее услышать критику статей и блога в комментариях. Обычный человек, который любит музыку, копание в железе, электронике и софте, особенно когда эти вещи пересекаются и составляют целое, отсюда и название — АудиоГик. Материалы этого сайта — личный опыт, который, надеюсь, пригодится и Вам. Приятно, что прочитали 🙂

Источник

напряжение, сопротивление, ток и мощность

Основные электрические величины: напряжение, сопротивление, ток и мощность

В этой статье рассмотрим основные электрические величины: напряжение, сопротивление, ток и мощность.

В электротехнике не имеет смысла говорить просто «электричество». Здесь всегда необходимо конкретизировать, о чем именно идет речь. Мы можем иметь ввиду электрический заряд конденсатора, напряжение в розетке, ток текущий по проводам, либо например мощность, которую намотал за месяц электросчетчик в нашей квартире.

В любом случае, нет такой величины как электричество, есть величина «количество электричества», правильно называемая электрическим зарядом, который измеряется в кулонах. Это электрический заряд — движется по проводам, накапливается на пластинах конденсатора, периодически присутствует на клеммах (минимум — на фазном проводе) розетки, движется в форме тока при совершении электрической сетью работы. Основные электрические величины так или иначе связаны с зарядом. Об этих величинах мы сегодня и поговорим.

Напряжение

Электрическое напряжение U измеряется между двумя точками цепи. Чтобы в замкнутой цепи начало присутствовать устойчивое переменное или постоянное напряжение, необходим источник тока, который смог бы обеспечить поддержание этого напряжения на концах цепи. Данный источник будет служить источником ЭДС — электродвижущей силы, которая так же как и напряжение измеряется в вольтах.

Если к замкнутой цепи присоединен такой источник, то, во-первых, напряжение будет присутствовать между клеммами источника, то есть на концах цепи, а во-вторых, на концах всех участков данной цепи, если ее условно поделить на части.

В каждый момент времени электрическое напряжение, действующее на том или ином участке цепи, может иметь другую величину, нежели в предыдущий момент, если цепь питается от источника переменной ЭДС, либо ту же величину, если это — источник постоянной ЭДС, а цепь, соответственно, является цепью постоянного тока.

Напряжение на концах цепи постоянного тока подобно разности высот на склоне горы, а заряд в данных условиях — словно поднятая на высоту вода, только применительно к электрическому полю эта разность называется разностью (электрических) потенциалов, поскольку здесь не идет речи о гравитационном поле.

Разность потенциалов между двумя точками равна 1 вольту, если для перемещения заряда величиной 1 кулон из одной точки в другую над ним надо совершить работу величиной 1 джоуль. Вольт также равен электрическому напряжению, вызывающему в электрической цепи постоянный ток величиной в 1 ампер при мощности в 1 ватт, но об этом далее.

Ток

Когда на концах участка цепи (проводника) присутствует электрическое напряжение, то есть когда имеет место разность электрических потенциалов, — это значит, что в проводнике (по длине рассматриваемого участка) действует электрическое поле. Электрическое поле действует силовым образом на заряженные частицы.

В металлах, например, свободные электроны являются носителями отрицательного заряда, и могут приходить в поступательное движение, если вдруг оказываются во внешнем электрическом поле, источником которого служит в данном случае источник ЭДС. Когда электроны приходят в движение под действием электрического поля, они становятся движущимся зарядом, то есть электрическим током I.

Количество заряда измеряется в кулонах, а ток характеризует скорость перемещения заряда через поперечное сечение проводника (за единицу времени). Когда через поперечное сечение проводника за одну секунду проходит электрический заряд в один кулон, ток в проводнике равен 1 амперу. В аналогии с водой — чем больше воды проходит через сечение трубы за секунду — тем больше ток.

Сопротивление

Под действием электрического напряжения, заряд движется через поперечное сечение проводника, образуя ток, но движется он не беспрепятственно. Поскольку мы начали рассматривать металлический проводник, то с ним и продолжим.

Электроны в проводнике, двигаясь под действием электрического поля, натыкаются на препятствия внутри проводника — на атомы кристаллической решетки, а также друг на друга, из-за хаотической составляющей (тепловой) движения электронов и колебаний атомов.

Эти препятствия оказывают своего рода сопротивление, замедляют электроны, уменьшают ток по сравнению с тем, до какой величины он мог бы развиться если бы этих препятствий не было. Но такого рода сопротивление R в реальных проводниках (цепях) всегда есть.

Данная величина называется в электротехнике электрическим сопротивлением. Электрическое сопротивление измеряется в омах. Один Ом равен электрическому сопротивлению участка электрической цепи, между концами которого протекает постоянный электрический ток величиной в 1 ампер при напряжении на концах 1 вольт.

Чем больше сопротивление, характеризующее данный проводник, тем меньшим будет ток при одном и том же напряжении на концах этого проводника. Данная зависимость называется законом Ома для участка электрической цепи: величина тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.

Мощность

Говоря об электрической цепи, напряжении, сопротивлении и токе, нельзя не завершить тему основных электрических величин рассказом об электрической мощности P. Когда под действием напряжения в цепи устанавливается и продолжает течь ток, источник ЭДС совершает работу A над цепью.

По сути, работа совершается электрическим полем над электрическим зарядом, который в этом поле перемещается. Количество совершенной работы зависит от разности потенциалов, которую преодолел заряд и от величины этого заряда. Чем быстрее выполнялась работа — тем выше мощность процесса.

В случае с током мы говорим обычно о мощности источника, выполнившего работу, а также о мощности потребителя (цепи). Электрическая мощность, потраченная на совершение полезной работы, измеряется в ваттах. Для любого вида энергии, не только для электрической, 1 ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль.

Ранее ЭлектроВести писали, что количество энергетического угля, сжигаемого в Индии для производства электроэнергии, резко сократилось в сентябре и октябре.

По материалам: electrik.info.

§101. Измерение тока и напряжения

Измерение тока.

Для измерения тока в цепи амперметр 2 (рис. 332, а) или миллиамперметр включают в электрическую цепь последовательно с приемником 3 электрической энергии.

Для того чтобы включение амперметра не оказывало влияния на работу электрических установок и он не создавал больших потерь энергии, амперметры выполняют с малым внутренним сопротивлением. Поэтому практически сопротивление его можно считать равным нулю и пренебрегать вызываемым им падением напряжения.

Амперметр можно включать в цепь только последовательно с нагрузкой. Если амперметр подключить непосредственно к источнику 1, то через катушку прибора пойдет очень большой ток (сопротивление амперметра мало) и она сгорит.

Рис. 332. Схемы для измерения тока (а, б) и напряжения (в, г)

Для расширения пределов измерения амперметров, предназначенных для работы в цепях постоянного тока, их включают в цепь параллельно шунту 4 (рис. 332,б). При этом через прибор проходит только часть I_А измеряемого тока I, обратно пропорциональная его сопротивлению R_А. Большая часть I_ш этого тока проходит через шунт.

Прибор измеряет падение напряжения на шунте, зависящее от проходящего через шунт тока, т. е. используется в качестве милливольтметра. Шкала прибора градуируется в амперах. Зная сопротивления прибора R_A и шунта R_ш можно по току I_А, фиксируемому прибором, определить измеряемый ток:

I = I_А (R_А+R_ш)/R_ш = I_Аn (105)

где n = I/I_А = (R_A + R_ш)/R_ш — коэффициент шунтирования. Его обычно выбирают равным или кратным 10. Сопротивление шунта, необходимое для измерения тока I, в n раз большего, чем ток прибора I_А,

R_ш = R_A/(n-1) (106)

Конструктивно шунты либо монтируют в корпус прибора (шунты на токи до 50 А), либо устанавливают вне его и соединяют с прибором проводами.

Если прибор предназначен для постоянной работы с шунтом, то шкала его градуируется сразу в значениях измеряемого тока с учетом коэффициента шунтирования и никаких расчетов для определения тока выполнять не требуется. В случае применения наружных (отдельных от приборов) шунтов на них указывают номинальный ток, на который они рассчитаны, и номинальное напряжение на зажимах (калиброванные шунты).

Согласно стандартам это напряжение может быть равно 45, 75, 100 и 150 мВ. Шунты подбирают к приборам так, чтобы при номинальном напряжении на зажимах шунта стрелка прибора отклонялась на всю шкалу.

Следовательно, номинальные напряжения прибора и шунта должны быть одинаковыми. Имеются также индивидуальные шунты, предназначенные для работы с определенным прибором. Шунты делят на пять классов точности (0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5). Обозначение класса соответствует допустимой погрешности в процентах.

Для того чтобы повышение температуры шунта при прохождении по нему тока не оказывало влияния на показания прибора, шунты изготовляют из материалов с большим удельным сопротивлением и малым температурным коэффициентом (константан, манганин, никелин и пр.).

Для уменьшения влияния температуры на показания амперметра последовательно с катушкой прибора в некоторых случаях включают добавочный резистор из констан-тана или другого подобного материала.

Измерение напряжения.

Для измерения напряжения U, действующего между какими-либо двумя точками электрической цепи, вольтметр 2 (рис. 332, в) присоединяют к этим точкам, т. е. параллельно источнику 1 электрической энергии или приемнику 3.

Для того чтобы включение вольтметра не оказывало влияния на работу электрических установок и он не создавал больших потерь энергии, вольтметры выполняют с большим сопротивлением. Поэтому практически можно пренебрегать проходящим по вольтметру током.

Для расширения пределов измерения вольтметров последовательно с обмоткой прибора включают добавочный резистор 4 (R_д) (рис. 332,г). При этом на прибор приходится лишь часть U_v измеряемого напряжения U, пропорциональная сопротивлению прибора R_v.

Зная сопротивление добавочного резистора и вольтметра, можно по значению напряжения U_v, фиксируемого вольтметром, определить напряжение, действующее в цепи:

U = (R_v+R_д)/R_v * U_v = nU_v (107)

Величина n = U/U_v=(R_v+R_д)/R_v показывает, во сколько раз измеряемое напряжение U больше напряжения U_v, приходящегося на прибор, т. е. во сколько раз увеличивается предел измерения напряжения вольтметром при применении добавочного резистора.

Сопротивление добавочного резистора, необходимое для измерения напряжения U, в п раз большего напряжения прибора Uv, определяется по формуле R_д=(n— 1) R_v.

Добавочный резистор может встраиваться в прибор и одновременно использоваться для уменьшения влияния температуры окружающей среды на показания прибора. Для этой цели резистор выполняется из материала, имеющего малый температурный коэффициент, и его сопротивление значительно превышает сопротивление катушки, вследствие чего общее сопротивление прибора становится почти независимым от изменения температуры.

По точности добавочные резисторы подразделяются на те же классы точности, что и шунты.

Делители напряжения.

Для расширения пределов измерения вольтметров применяют также делители напряжения. Они позволяют уменьшить подлежащее измерению напряжение до значения, соответствующего номинальному напряжению данного вольтметра (предельного напряжения на его шкале).

Отношение входного напряжения делителя U₁ к выходному U₂ (рис. 333, а) называется коэффициентом деления. При холостом ходе U₁/U₂ = (R₁+R₂)/R2 = 1 + R₁/R₂. В делителях напряжения это отношение может быть выбрано равным 10, 100, 500 и т. д. в зависимости от того, к каким

Рис. 333. Схемы включения делителей напряжения

выводам делителя подключен вольтметр (рис. 333,б).

Делитель напряжения вносит малую погрешность в измерения только в том случае, если сопротивление вольтметра R_v достаточно велико (ток, проходящий через делитель, мал), а сопротивление источника, к которому подключен делитель, мало.

Измерительные трансформаторы.

Для включения электроизмерительных приборов в цепи переменного тока служат измерительные трансформаторы, обеспечивающие безопасность обслуживающего персонала при выполнении электрических измерений в цепях высокого напряжения.

Включение электроизмерительных приборов в эти цепи без таких трансформаторов запрещается правилами техники безопасности. Кроме того, измерительные трансформаторы расширяют пределы измерения приборов, т. е. позволяют измерять большие токи и напряжения с помощью несложных приборов, рассчитанных для измерения малых токов и напряжений.

Измерительные трансформаторы подразделяют на трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Трансформатор напряжения 1 (рис. 334, а) служит для подключения вольтметров и других приборов, которые должны реагировать на напряжение.

Его выполняют, как обычный двухобмоточный понижающий трансформатор: первичную обмотку подключают к двум точкам, между которыми требуется измерить напряжение, а вторичную — к вольтметру 2.

На схемах измерительный трансформатор напряжения изображают как обычный трансформатор (на рис. 334, а показано в круге).

Рис. 334. Включение электроизмерительных приборов посредством измерительных трансформаторов напряжения (а) и тока (б)

Так как сопротивление обмотки вольтметра, подключаемого к трансформатору напряжения, велико, трансформатор практически работает в режиме холостого хода, и можно с достаточной степенью точности считать, что напряжения U₁ и U₂ на первичной и вторичной обмотках будут прямо пропорциональны числу витков N₁ и N₂ обеих обмоток трансформатора, т. е.

U₁/U₂ = N₁/N₂ = n (108)

Таким образом, подобрав соответствующее число витков N₁ и N₂ обмоток трансформатора, можно измерять высокие напряжения, подавая на электроизмерительный прибор небольшие напряжения.

Напряжение U₁ может быть определено умножением измеренного вторичного напряжения U₂ на коэффициент трансформации трансформатора n.

Вольтметры, предназначенные для постоянной работы с трансформаторами напряжения, градуируют на заводе с учетом коэффициента трансформации, и значения измеряемого напряжения могут быть непосредственно отсчитаны по шкале прибора.

Для предотвращения опасности поражения обслуживающего персонала электрическим током в случае повреждения изоляции трансформатора один выэод его вторичной обмотки и стальной кожух трансформатора должны быть заземлены.

Трансформатор тока 3 (рис. 334,б) служит для подключения амперметров и других приборов, которые должны реагировать на протекающий по цепи переменный ток.

Его выполняют в виде обычного двухобмоточного повышающего трансформатора; первичную обмотку включают последовательно в цепь измеряемого тока, к вторичной обмотке подключают амперметр 4.

Схемное обозначение измерительных трансформаторов тока показано на рис. 334, б в круге.

Так как сопротивление обмотки амперметра, подключаемого к трансформатору тока, обычно мало, трансформатор практически работает в режиме короткого замыкания, и с достаточной степенью точности можно считать, что токи I₁ и I₂, проходящие по его обмоткам, будут обратно пропорциональны числу витков N₁ и N₂ этих обмоток, т.е.

I₁/I₂ = N₁/N₂ = n (109)

Следовательно, подобрав соответствующим образом число витков N₁ и N₂ обмоток трансформатора, можно измерять большие токи I₁, пропуская через электроизмерительный прибор малые токи I₂. Ток I₁ может быть при этом определен умножением измеренного вторичного тока I₂ на величину n.

Амперметры, предназначенные для постоянной работы совместно с трансформаторами тока, градуируют на заводе с учетом коэффициента трансформации, и значения измеряемого тока I₁ могут быть непосредственно отсчитаны по шкале прибора.

Для предотвращения опасности поражения обслуживающего персонала электрическим током в случае повреждения изоляции трансформатора один из зажимов вторичной обмотки и кожух трансформатора заземляют.

На э. п. с. применяют так называемые проходные трансформаторы тока (рис. 335). В таком трансформаторе магнитопровод 3 и вторичная обмотка 2 смонтированы на проходном изоляторе 4, служащем для ввода высокого напряжения в кузов, а роль первичной обмотки трансформатора выполняет медный стержень 1, проходящий внутри изолятора.

Рис. 335. Проходной измерительный трансформатор тока

Условия работы трансформаторов тока отличаются от обычных. Например, размыкание вторичной обмотки трансформатора тока при включенной первичной обмотке недопустимо, так как это вызовет значительное увеличение магнитного потока и, как следствие, температуры сердечника и обмотки трансформатора, т. е. выход его из строя.

Кроме того, в разомкнутой вторичной обмотке трансформатора может индуцироваться большая э. д. с, опасная для персонала, производящего измерения.

При включении приборов посредством измерительных трансформаторов возникают погрешности двух видов: погрешность в коэффициенте трансформации и угловая погрешность (при изменениях напряжения или тока отношенияU₁/U₂ и I₁/I₂ несколько изменяются и угол сдвига фаз между первичным и вторичным напряжениями и токами отклоняется от 180°).

Эти погрешности возрастают при нагрузке трансформатора свыше номинальной. Угловая погрешность оказывает влияние на результаты измерений приборами, показания которых зависят от угла сдвига фаз между напряжением и током (например, ваттметров, счетчиков электрической энергии и пр.).

В зависимости от допускаемых погрешностей измерительные трансформаторы подразделяют по классам точности. Класс точности (0,2; 0,5; 1 и т. д.) соответствует наибольшей допускаемой погрешности в коэффициенте трансформации в процентах от его номинального значения.

Электрический ток — Физика — Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

 

Основные теоретические сведения

Электрический ток. Сила тока. Сопротивление

К оглавлению…

В проводниках при определенных условиях может возникнуть непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда. Такое движение называется электрическим током. За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов, хотя в большинстве случае движутся электроны – отрицательно заряженные частицы.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t, к этому интервалу времени:

Если ток не постоянный, то для нахождения количества прошедшего через проводник заряда рассчитывают площадь фигуры под графиком зависимости силы тока от времени.

Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным. Сила тока измеряется амперметром, который включается в цепь последовательно. В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах [А]. 1 А = 1 Кл/с.

Средняя сила тока находится как отношение всего заряда ко всему времени (т.е. по тому же принципу, что и средняя скорость или любая другая средняя величина в физике):

Если же ток равномерно меняется с течением времени от значения I₁ до значения I₂, то можно значение среднего тока можно найти как среднеарифметическое крайних значений:

Плотность тока – сила тока, приходящаяся на единицу поперечного сечения проводника, рассчитывается по формуле:

При прохождении тока по проводнику ток испытывает сопротивление со стороны проводника. Причина сопротивления – взаимодействие зарядов с атомами вещества проводника и между собой. Единица измерения сопротивления 1 Ом. Сопротивление проводника R определяется по формуле:

где: l – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения, ρ – удельное сопротивление материала проводника (будьте внимательны и не перепутайте последнюю величину с плотностью вещества), которое характеризует способность материала проводника противодействовать прохождению тока. То есть это такая же характеристика вещества, как и многие другие: удельная теплоемкость, плотность, температура плавления и т.д. Единица измерения удельного сопротивления 1 Ом·м. Удельное сопротивление вещества – табличная величина.

Сопротивление проводника зависит и от его температуры:

где: R₀ – сопротивление проводника при 0°С, t – температура, выраженная в градусах Цельсия, α – температурный коэффициент сопротивления. Он равен относительному изменению сопротивления, при увеличении температуры на 1°С. Для металлов он всегда больше нуля, для электролитов наоборот, всегда меньше нуля.

Диод в цепи постоянного тока

Диод – это нелинейный элемент цепи, сопротивление которого зависит от направления протекания тока. Обозначается диод следующим образом:

Стрелка в схематическом обозначении диода показывает, в каком направлении он пропускает ток. В этом случае его сопротивление равно нулю, и диод можно заменить просто на проводник с нулевым сопротивлением. Если ток течет через диод в противоположном направлении, то диод обладает бесконечно большим сопротивлением, то есть не пропускает ток совсем, и является разрывом в цепи. Тогда участок цепи с диодом можно просто вычеркнуть, так как ток по нему не идет.

 

Закон Ома. Последовательное и параллельное соединение проводников

К оглавлению…

Немецкий физик Г.Ом в 1826 году экспериментально установил, что сила тока I, текущего по однородному металлическому проводнику (то есть проводнику, в котором не действуют сторонние силы) сопротивлением R, пропорциональна напряжению U на концах проводника:

Величину R принято называть электрическим сопротивлением. Проводник, обладающий электрическим сопротивлением, называется резистором. Это соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными. Графическая зависимость силы тока I от напряжения U (такие графики называются вольт-амперными характеристиками, сокращенно ВАХ) изображается прямой линией, проходящей через начало координат. Следует отметить, что существует много материалов и устройств, не подчиняющихся закону Ома, например, полупроводниковый диод или газоразрядная лампа. Даже у металлических проводников при достаточно больших токах наблюдается отклонение от линейного закона Ома, так как электрическое сопротивление металлических проводников растет с ростом температуры.

Проводники в электрических цепях можно соединять двумя способами: последовательно и параллельно. У каждого способа есть свои закономерности.

1. Закономерности последовательного соединения:

Формула для общего сопротивления последовательно соединенных резисторов справедлива для любого числа проводников. Если же в цепь последовательно включено n одинаковых сопротивлений R, то общее сопротивление R₀ находится по формуле:

2. Закономерности параллельного соединения:

Формула для общего сопротивления параллельно соединенных резисторов справедлива для любого числа проводников. Если же в цепь параллельно включено n одинаковых сопротивлений R, то общее сопротивление R₀ находится по формуле:

Электроизмерительные приборы

Для измерения напряжений и токов в электрических цепях постоянного тока используются специальные приборы – вольтметры и амперметры.

Вольтметр предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к его клеммам. Он подключается параллельно участку цепи, на котором производится измерение разности потенциалов. Любой вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением R_B. Для того чтобы вольтметр не вносил заметного перераспределения токов при подключении к измеряемой цепи, его внутреннее сопротивление должно быть велико по сравнению с сопротивлением того участка цепи, к которому он подключен.

Амперметр предназначен для измерения силы тока в цепи. Амперметр включается последовательно в разрыв электрической цепи, чтобы через него проходил весь измеряемый ток. Амперметр также обладает некоторым внутренним сопротивлением R_A. В отличие от вольтметра, внутреннее сопротивление амперметра должно быть достаточно малым по сравнению с полным сопротивлением всей цепи.

 

ЭДС. Закон Ома для полной цепи

К оглавлению…

Для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической замкнутой цепи устройства, способного создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения. Такие устройства называются источниками постоянного тока. Силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами.

Природа сторонних сил может быть различной. В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в результате электрохимических процессов, в генераторах постоянного тока сторонние силы возникают при движении проводников в магнитном поле. Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему в замкнутой цепи может поддерживаться постоянный электрический ток.

При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу. Физическая величина, равная отношению работы A_ст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС):

Таким образом, ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда. Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

Закон Ома для полной (замкнутой) цепи: сила тока в замкнутой цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на общее (внутреннее + внешнее) сопротивление цепи:

Сопротивление r – внутреннее (собственное) сопротивление источника тока (зависит от внутреннего строения источника). Сопротивление R – сопротивление нагрузки (внешнее сопротивление цепи).

Падение напряжения во внешней цепи при этом равно (его еще называют напряжением на клеммах источника):

Важно понять и запомнить: ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока не меняются, при подключении разных нагрузок.

Если сопротивление нагрузки равно нулю (источник замыкается сам на себя) или много меньше сопротивления источника, то тогда в цепи потечет ток короткого замыкания:

Сила тока короткого замыкания – максимальная сила тока, которую можно получить от данного источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r. У источников с малым внутренним сопротивлением ток короткого замыкания может быть очень велик, и вызывать разрушение электрической цепи или источника. Например, у свинцовых аккумуляторов, используемых в автомобилях, сила тока короткого замыкания может составлять несколько сотен ампер. Особенно опасны короткие замыкания в осветительных сетях, питаемых от подстанций (тысячи ампер). Чтобы избежать разрушительного действия таких больших токов, в цепь включаются предохранители или специальные автоматы защиты сетей.

Несколько источников ЭДС в цепи

Если в цепи присутствует несколько ЭДС подключенных последовательно, то:

1. При правильном (положительный полюс одного источника присоединяется к отрицательному другого) подключении источников общее ЭДС всех источников и их внутреннее сопротивление может быть найдено по формулам:

Например, такое подключение источников осуществляется в пультах дистанционного управления, фотоаппаратах и других бытовых приборах, работающих от нескольких батареек.

2. При неправильном (источники соединяются одинаковыми полюсами) подключении источников их общее ЭДС и сопротивление рассчитывается по формулам:

В обоих случаях общее сопротивление источников увеличивается.

При параллельном подключении имеет смысл соединять источники только c одинаковой ЭДС, иначе источники будут разряжаться друг на друга. Таким образом суммарное ЭДС будет таким же, как и ЭДС каждого источника, то есть при параллельном соединении мы не получим батарею с большим ЭДС. При этом уменьшается внутреннее сопротивление батареи источников, что позволяет получать большую силу тока и мощность в цепи:

В этом и состоит смысл параллельного соединения источников. В любом случае при решении задач сначала надо найти суммарную ЭДС и полное внутреннее сопротивление получившегося источника, а затем записать закон Ома для полной цепи.

 

Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца

К оглавлению…

Работа A электрического тока I, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, преобразуется в теплоту Q, выделяющееся на проводнике. Эту работу можно рассчитать по одной из формул (с учетом закона Ома все они следуют друг из друга):

Закон преобразования работы тока в тепло был экспериментально установлен независимо друг от друга Дж.Джоулем и Э.Ленцем и носит название закона Джоуля–Ленца. Мощность электрического тока равна отношению работы тока A к интервалу времени Δt, за которое эта работа была совершена, поэтому она может быть рассчитана по следующим формулам:

Работа электрического тока в СИ, как обычно, выражается в джоулях (Дж), мощность – в ваттах (Вт).

 

Энергобаланс замкнутой цепи

К оглавлению…

Рассмотрим теперь полную цепь постоянного тока, состоящую из источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r и внешнего однородного участка с сопротивлением R. В этом случае полезная мощность или мощность, выделяемая во внешней цепи:

Максимально возможная полезная мощность источника достигается, если R = r и равна:

Если при подключении к одному и тому же источнику тока разных сопротивлений R₁ и R₂ на них выделяются равные мощности то внутреннее сопротивление этого источника тока может быть найдено по формуле:

Мощность потерь или мощность внутри источника тока:

Полная мощность, развиваемая источником тока:

КПД источника тока:

 

Электролиз

К оглавлению…

Электролитами принято называть проводящие среды, в которых протекание электрического тока сопровождается переносом вещества. Носителями свободных зарядов в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы. К электролитам относятся многие соединения металлов с металлоидами в расплавленном состоянии, а также некоторые твердые вещества. Однако основными представителями электролитов, широко используемыми в технике, являются водные растворы неорганических кислот, солей и оснований.

Прохождение электрического тока через электролит сопровождается выделением вещества на электродах. Это явление получило название электролиза.

Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы – к положительному электроду (аноду). Ионы обоих знаков появляются в водных растворах солей, кислот и щелочей в результате расщепления части нейтральных молекул. Это явление называется электролитической диссоциацией.

Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком М.Фарадеем в 1833 году. Закон Фарадея определяет количества первичных продуктов, выделяющихся на электродах при электролизе. Итак, масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит:

Величину k называют электрохимическим эквивалентом. Он может быть рассчитан по формуле:

где: n – валентность вещества, N_A – постоянная Авогадро, M – молярная масса вещества, е – элементарный заряд. Иногда также вводят следующее обозначение для постоянной Фарадея:

 

Электрический ток в газах и в вакууме

К оглавлению…

Электрический ток в газах

В обычных условиях газы не проводят электрический ток. Это объясняется электрической нейтральностью молекул газов и, следовательно, отсутствием носителей электрических зарядов. Для того чтобы газ стал проводником, от молекул необходимо оторвать один или несколько электронов. Тогда появятся свободные носителя зарядов — электроны и положительные ионы. Этот процесс называется ионизацией газов.

Ионизировать молекулы газа можно внешним воздействием — ионизатором. Ионизаторами может быть: поток света, рентгеновские лучи, поток электронов или α-частиц. Молекулы газа также ионизируются при высокой температуре. Ионизация приводит к возникновению в газах свободных носителей зарядов — электронов, положительных ионов, отрицательных ионов (электрон, объединившийся с нейтральной молекулой).

Если создать в пространстве, занятом ионизированным газом, электрическое поле, то носители электрических зарядов придут в упорядоченное движение – так возникает электрический ток в газах. Если ионизатор перестает действовать, то газ снова становится нейтральным, так как в нем происходит рекомбинация – образование нейтральных атомов ионами и электронами.

Электрический ток в вакууме

Вакуумом называется такая степень разрежения газа, при котором можно пренебречь соударением между его молекулами и считать, что средняя длина свободного пробега превышает линейные размеры сосуда, в котором газ находится.

Электрическим током в вакууме называют проводимость межэлектродного промежутка в состоянии вакуума. Молекул газа при этом столь мало, что процессы их ионизации не могут обеспечить такого числа электронов и ионов, которые необходимы для ионизации. Проводимость межэлектродного промежутка в вакууме может быть обеспечена лишь с помощью заряженных частиц, возникших за счет эмиссионных явлений на электродах.

Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома

Добавлено в избранное Любимый 117

Текущий

Мы можем представить себе количество воды, протекающей по шлангу из бака, как ток. Чем выше давление, тем выше расход, и наоборот. С водой мы бы измерили объем воды, протекающей через шланг за определенный период времени. С помощью электричества мы измеряем количество заряда, протекающего по цепи за определенный период времени.18 электронов (1 кулон) в секунду проходят через точку в цепи. Ампер в уравнениях обозначается буквой «I».

Предположим теперь, что у нас есть два резервуара, каждый со шлангом, идущим снизу. В каждом резервуаре одинаковое количество воды, но шланг одного резервуара уже, чем шланг другого.

Мы измеряем одинаковое давление на конце любого шланга, но когда вода начинает течь, расход воды в баке с более узким шлангом будет меньше, чем расход воды в баке с более узким шлангом. более широкий шланг.С точки зрения электричества, ток через более узкий шланг меньше, чем ток через более широкий шланг. Если мы хотим, чтобы поток через оба шланга был одинаковым, мы должны увеличить количество воды (заряд) в резервуаре с помощью более узкого шланга.

Это увеличивает давление (напряжение) на конце более узкого шланга, проталкивая больше воды через резервуар. Это аналогично увеличению напряжения, которое вызывает увеличение тока.

Теперь мы начинаем видеть взаимосвязь между напряжением и током.Но здесь следует учитывать третий фактор: ширину шланга. В этой аналогии ширина шланга — это сопротивление. Это означает, что нам нужно добавить еще один термин в нашу модель:

.

• Вода = заряд (измеряется в кулонах)
• Давление = напряжение (измеряется в вольтах)
• Расход = ток (измеряется в амперах, или, для краткости, «амперах»)
• Ширина шланга = сопротивление

---

Измерение электрических токов | IOPSpark

Электрическая цепь

Электричество и магнетизм

Измеритель электрического тока

Повествование о физике для 11-14

Ток — это расход заряда

Электрический ток состоит из движущихся заряженных частиц.Итак, заряженные частицы движутся по кругу.

Чтобы разобраться в электрических цепях, вам нужно смоделировать поведение токов в цепях. Теперь мы рассмотрим, как можно измерить электрические токи и как мы можем разобраться в этих измерениях.

Электрический ток в одной части цепи измеряется амперметром, который дает значение в амперах.

Для проведения измерения в цепи делается зазор, и в этот зазор включается амперметр, так что заряженные частицы, движущиеся по цепи, должны проходить через измеритель.

Поскольку амперметр подключается непосредственно к цепи, он должен иметь низкое сопротивление, чтобы не уменьшать поток заряда, который он используется для измерения.

Повышение тока

Что на самом деле измеряет амперметр, когда он включен в цепь? Вы можете представить себе работу амперметра как подсчет зарядов по мере их прохождения через прибор, чтобы увидеть, сколько зарядов проходит каждую секунду. Количество заряда, проходящего в секунду, является мерой электрического тока:

Количество заряженных частиц, проходящих в секунду: большой ток

Мало заряженных частиц проходит в секунду: небольшой ток

Мы можем уточнить это до , электрический ток = количество заряда, проходящего в секунду .

Это эквивалентно электрическому току = скорости потока заряда .

Более формально, возможно:

ток = зарядка

Вы можете записать это символами:

I = Q т

Где I — текущий; Q — заряд; t — время, за которое течет заряд (длительность).

Вы также можете записать все отношения с помощью единиц:

ток в амперах = заряд в кулонах время в секундах

Для увеличения величины электрического тока,

• Либо нужно привести в движение больше заряженных частиц (изменить материал или толщину проволоки),
• Или нужно заставить заряженные частицы быстрее перемещаться по цепи.

Оба эти действия приводят к тому, что через любую точку цепи каждую секунду проходит больше заряда, и это больший электрический ток. В эпизоде ​​02 вы увидите, как можно увеличить электрический ток.

Ампер: мера электрического тока, который представляет собой скорость протекания заряда

Когда амперметр используется для измерения силы электрического тока, показания счетчика выражаются в единицах ампер. Подключите амперметр в цепь последовательно, чтобы не было разветвлений: ток в проводах будет таким же, как и в амперметре.

Постоянный электрический ток в 1,0 ампер означает, что в секунду проходит один кулон заряда.

Что это значит? Сколько электронов составляют заряд на один кулон? Поскольку заряд одного электрона составляет 1,6 × 10 ^-19 кулонов, то в одном кулонах заряда должно быть около 6 × 10 ¹⁸ электронов (6 миллионов, миллионов, миллионов!).

Думая об электрических токах в проводах, хорошая мысленная картина — это огромное количество электронов, дрейфующих по цепи с довольно умеренной скоростью!

Единицей измерения электрического тока является ампер.

Обозначение ампера: A

Независимо от проводника, независимо от заряда, связь между током и накопленным количеством прошедшего заряда универсальна.

Измерение тока с помощью мультиметра

Скорость, с которой протекают электроны, т. Е. Ток через проводник, измеряется амперметром. Чтобы выполнить измерение тока с помощью амперметра, цепь должна быть разомкнута, а затем измеритель вставляется последовательно или последовательно со схемой, как показано на рисунке.

Это означает, что амперметр должен быть подключен на пути прохождения тока, где ток измеряется. Эти счетчики могут быть панельными или переносными. В этой статье мы рассмотрим портативный амперметр, входящий в состав мультиметра.

Измерение тока с помощью мультиметра

Как переменный, так и постоянный токи можно измерить с помощью мультиметра, подключив его последовательно к цепи, в которой измеряется ток, при условии, что ток в этой цепи ограничен или контролируется нагрузкой или соответствующими значениями сопротивления.

Следует отметить, что амперметр — это устройство с низким сопротивлением, и обычно полное сопротивление составляет менее 0,1 Ом. Если счетчик подключен к источнику питания по незнанию, это низкое сопротивление только ограничивает ток, протекающий через счетчик.

Предположим, что этот измеритель с сопротивлением 0,1 Ом подключен к источнику питания 240, ток будет около 2400 А (240 / 0,1 = 2400 А). Этот большой ток приведет к выходу из строя амперметра.

Таким образом, амперметр должен быть подключен последовательно или параллельно цепи, в которой измеряется ток.Вот почему амперметры также называют линейными амперметрами.

Измерение тока с помощью аналогового мультиметра

Аналоговый амперметр работает так же, как измеритель PMMC. В этом случае резистор помещается поперек движения счетчика, называемого шунтом, который ограничивает количество тока, проходящего через счетчик. Поскольку движение счетчика подключено параллельно шунту, напряжение, приложенное к счетчику, представляет собой падение напряжения на шунте.

Таким образом, измеритель будет давать показания полной шкалы, когда через шунт протекает номинальный ток, как показано на рисунке ниже.Следовательно, значение шунта будет варьироваться в зависимости от желаемого показания полной шкалы амперметра.

Многие амперметры или мультиметры предназначены для работы в более чем одном диапазоне, то есть позволяют использовать несколько шкал на одном метре. Этого можно добиться, подключив к счетчику разные шунты.

Поворотный переключатель, включенный последовательно с этими шунтирующими резисторами, подключает требуемый шунт через измеритель в зависимости от измеряемого диапазона, как показано на рисунке. Опять же, значения этих шунтов рассчитываются в зависимости от показаний полной шкалы диапазона (аналогично показаниям одинарных шунтов).

Для измерения переменного тока аналоговый мультиметр состоит из схемы диодного выпрямителя, которая преобразует переменный ток в соответствующий постоянный ток. Однако этот диод имеет определенное напряжение включения, которое влияет на измерения малых токов (из-за искажения при отклонении шкалы на стороне низкого напряжения).

Это одна из причин, по которой диапазоны переменного тока в аналоговых мультиметрах ограничены, в то время как некоторые измерители могут не измерять переменный ток.

Перед тем, как измерить ток мультиметром, следует учесть следующее:

1. Ручка переключателя диапазонов для установки ручки тока
2. Форма тока постоянного или переменного тока
3. Ожидаемый диапазон тока
4. Положение красного щупа для измерения постоянного и переменного тока

Процедура измерения постоянного тока с помощью аналогового мультиметра

• Вставьте красный и черный щупы в мультиметр в соответствующие гнезда, в зависимости от измерений очень высокого или очень низкого тока.На некоторых измерителях слот символа «mA» указывает на измерения низкого тока, а слот символа «A» указывает на измерения высокого тока. В некоторых счетчиках текущие значения напрямую печатаются на соответствующих слотах. Красный зонд должен быть вставлен в эти слоты, в то время как слот символа «COM» является отрицательным (или черным) слотом зонда.
• Установите переключатель диапазона на тип измерения постоянного тока, а также выберите ожидаемый диапазон. Всегда лучше обеспечить максимальный диапазон для измерения, чем предполагалось, потому что мы также можем уменьшить диапазон позже, если это необходимо.Это позволяет избежать ненужной перегрузки, которая может повредить счетчик.
• Отключить питание цепи, в которой измеряется ток. И прервите цепь, чтобы подключить счетчик последовательно к пути тока при условии, что к этой цепи подключена нагрузка.
• Подключите красный датчик к положительной стороне (источнику) клеммы, а задний датчик — к другой стороне (стороне нагрузки или концу, который отделен от положительной стороны) клеммы. Измеритель даст отрицательное отклонение, если датчики будут подключены в обратном порядке.
• Включите источник питания и оптимизируйте диапазон мультиметра, уменьшив шаги селекторного переключателя для максимального отклонения указателя.
• Всегда не забывайте менять положение датчиков после завершения текущего считывания. А также поверните селекторный переключатель в положение максимального напряжения. Это снизит вероятность случайного подключения измерителя в следующий раз к нагрузке, когда мультиметр находится в режиме амперметра. Таким образом, можно избежать повреждения счетчика.

Процедура измерения переменного тока с помощью аналогового мультиметра

Измерение переменного тока аналогично измерению постоянного тока, как указано выше.Нет большой разницы между измерением переменного и постоянного тока; однако некоторые из необходимых шагов для измерения переменного тока приведены ниже.

• Вставьте красный зонд в слот мА или А в зависимости от диапазона измеряемого переменного тока. Вставьте черные щупы в слот COM.
• Установите переключатель диапазонов в режим переменного тока и выберите максимальный диапазон для измерения тока.
• Отключите питание цепи и убедитесь, что путь тока разделен (т.е.е., фаза цепи), на которой необходимо измерить ток, чтобы подключить счетчик к цепи.
• Подключите красный щуп к истоку фазной клеммы, а задний щуп — к другой стороне фазной клеммы.
• Включите источник питания и оптимизируйте диапазон мультиметра, уменьшив шаги селекторного переключателя для максимального отклонения указателя.

Аналоговые измерители оснащены регулировочным винтом для установки положения иглы на ноль.Поэтому убедитесь, что игла должна находиться в нулевом положении, когда показание приближается к измерению. Если нет, отрегулируйте соответственно.

Измерение тока с помощью цифрового мультиметра Цифровые мультиметры

— это широко используемый портативный измерительный прибор, который имеет расширенные функции, чем аналоговые измерители, такие как автоматическая полярность, автоматическое обнуление, автоматическое определение диапазона и автоматическое отключение.

Этот мультиметр подключается последовательно к проводу или компоненту путем размыкания цепи для измерения тока.Большинство цифровых мультиметров имеют несколько портов для разных диапазонов измерений тока.

Чтобы измерить ток (переменный или постоянный) с помощью цифрового мультиметра, внутренняя схема сначала преобразует ток на входе в напряжение, чтобы использовать его в АЦП. Это осуществляется серией переключаемых резисторов, также называемых шунтами. Согласно закону Ома, эти шунты определяют напряжения, пропорциональные измеряемым входным токам.

Переменный ток измеряется тем же методом, что и шунты, за исключением того, что напряжение на шунте направляется в цепь выпрямителя переменного тока к постоянному току перед подачей его на АЦП.

Измерение постоянного / переменного тока с помощью цифрового мультиметра

• Подключите отрицательный провод щупа (щуп черного цвета) к разъему COM, а положительный провод щупа (щуп красного цвета) к разъему очень низкого (мА или мкА) или очень высокого диапазона тока (А) в зависимости от более высокого диапазона измеряемый ток.
• Предположим, что если измеритель состоит из разъемов на 200 мА и 10 А, подключите красный датчик к разъему 200 мА для измерения максимального тока 200 мА, с другой стороны, подключите красный датчик к разъему 10 А для измерения максимального тока 10 А.
• Установите тип тока AC или DC.
• Установите переключатель выбора диапазона на желаемый диапазон, обеспечивающий максимальную чувствительность, или просто выберите высокий диапазон, чтобы в дальнейшем мы могли уменьшить шаги, если это необходимо (некоторые цифровые мультиметры имеют автоматические измерители диапазона, поэтому нет необходимости устанавливать диапазон).
• Выключите цепь и прервите ее в точке, где необходимо снять показание.
• Подключите красный щуп к более положительной стороне, а черный измерительный провод — к более отрицательной стороне цепи.
• Включите источник питания и отрегулируйте диапазон тока до более точной цифровой формы.
• Если измеритель показывает «OL», это указывает на ситуацию выхода за пределы диапазона, и, следовательно, селекторный переключатель, т.е. диапазон должен быть отрегулирован соответствующим образом.
• Если измеритель подключен к 200 мА (подключение датчика), это означает, что максимальный входной ток, разрешенный измерителем, составляет 200 мА. Если ток будет превышен, предохранитель счетчика выйдет из строя. Кроме того, когда счетчик помещен в 10 А, максимальный ток составляет 10 А, для которого не предусмотрена защита плавкими предохранителями.

Предостережения

Никогда не оставляйте мультиметр в положении амперметра после измерения тока.
Не проверяйте токи, превышающие максимальный ток, измеренный мультиметром в соответствующих диапазонах, т. Е. В мА, а также в диапазоне А.

Измерение тока с помощью клещей

Может возникнуть проблема с разрывом цепи для подключения линейного амперметра для измерения тока. Новый тип испытательного инструмента, который решает эту проблему, — это токоизмерительные клещи, которые поставляются с токоизмерительными клещами с мультиметром.

Эти клещи состоят из зондов или зажимов, встроенных в сам счетчик (автономный инструмент), как показано на рисунке.

Может возникнуть проблема с разрывом цепи для подключения линейного амперметра для измерения тока. Новый тип испытательного инструмента, который решает эту проблему, — это токоизмерительные клещи, которые поставляются с токоизмерительными клещами с мультиметром. Эти токоизмерительные клещи состоят либо из зондов с зажимами, либо из встроенных зажимов на самом измерителе (автономном инструменте), как показано на рисунке.

Самый безопасный и простой метод измерения тока — это метод зажимного щупа, чем разрыв цепи. Когда ток проходит через каждый провод, вокруг него создается магнитное поле. Когда ток увеличивается, магнитное поле также увеличивается.

Накладной датчик измеряет эту напряженность магнитного поля и преобразует ее в соответствующее значение тока. Измеритель с накладным датчиком может измерять как низкие, так и очень высокие токи в диапазоне от менее 1 А до 2000 А (в зависимости от производителя).

Можно подключить датчики тока в качестве входа к цифровому мультиметру, работающему как вольтметр, для определения силы тока. На выходе этого зонда напряжение пропорционально измеряемому току.

Показание напряжения на измерителе должно быть преобразовано в ток с использованием коэффициента преобразования тока. Эти клещи могут быть аналогового или цифрового типа. И они зажаты только вокруг одной из линий.

Процедура измерения тока с помощью клещей

• Решите, будут ли клещи измерять переменный или постоянный ток или оба, и определите тип тока, измеряемого этим измерителем.
• Подключите черный провод зажима к гнезду COM, а красный — к гнезду мА или A при условии, что зажим генерирует выходной ток. Некоторые аксессуары для зажимов создают выходное напряжение; в таком случае подключите красный щуп к гнезду V.
• Установите селекторный переключатель на постоянный или переменный ток в случае фиксации токового выхода или в постоянный или переменный ток в случае фиксации выходного напряжения.
• Регулирует диапазон тока или напряжения до максимального значения или до диапазона, подходящего для ожидаемого максимального диапазона.
• Прикрепите измеритель к измеряемой цепи и снимите показания.
• Рассчитайте показания счетчика на основе коэффициента масштабирования клещей.

Обязательно зажать глюкометр вокруг одной из линий. Если счетчик зажат вокруг двух или более линий, магнитные поля проводов нейтрализуют друг друга, и тогда счетчик показывает ноль. (Иногда измеритель показывает очень высокий ток в зависимости от полярности отдельных магнитных полей).

электросчетчиков

Вольтметры

Вольтметры — это инструменты, используемые для измерения разности потенциалов между двумя точками в цепи.Вольтметр подключается параллельно измеряемому элементу, что означает создание пути переменного тока вокруг измеряемого элемента и через вольтметр. Вы правильно подключили вольтметр, если вы можете удалить вольтметр из цепи, не разрывая цепь. На схеме справа вольтметр подключен для правильного измерения разности потенциалов на лампе. Вольтметры имеют очень высокое сопротивление, чтобы минимизировать ток, протекающий через вольтметр, и влияние вольтметра на цепь.

Амперметры

Амперметры — это инструменты, используемые для измерения тока в цепи. Амперметр включен последовательно со схемой, так что измеряемый ток протекает непосредственно через амперметр. Чтобы правильно вставить амперметр, цепь должна быть разомкнута. Амперметры имеют очень низкое сопротивление, чтобы минимизировать падение потенциала через амперметр и воздействие амперметра на цепь, поэтому включение амперметра в цепь параллельно может привести к очень высоким токам и может вывести из строя амперметр.На схеме справа амперметр подключен правильно для измерения тока, протекающего по цепи.

Вопрос: На электрической схеме справа, возможно расположение амперметра и вольтметра обозначены кружками 1, 2, 3 и 4. Где должен быть расположен амперметр, чтобы правильно измерить полный ток и где должен ли вольтметр быть правильно расположен измерить общее напряжение?

Ответ: Для измерения полного тока амперметр должен быть помещен в положение 1, так как весь ток в цепи должен проходить через этот провод, а амперметры всегда подключаются последовательно.

Для измерения общего напряжения в цепи вольтметр может быть размещен либо в позиции 3, либо в позиции 4. Вольтметры всегда размещаются параллельно с анализируемым элементом цепи, а позиции 3 и 4 эквивалентны, потому что они соединены проводами ( и потенциал всегда одинаков в любом месте идеального провода).

Вопрос: На какой схеме ниже правильно показано соединение амперметра A и вольтметра V для измерения сквозного тока и разности потенциалов на резисторе R?

Ответ: (4) показывает амперметр, включенный последовательно, и вольтметр, включенный параллельно резистору.

Вопрос: По сравнению с сопротивлением измеряемой цепи внутреннее сопротивление вольтметра спроектировано очень высоким, поэтому счетчик не будет потреблять ток из цепи

2. мало тока из цепи
3. большая часть тока от цепи
4. весь ток из схемы

Ответ: (2) вольтметр должен потреблять как можно меньше тока из схемы, чтобы минимизировать его влияние на схему, но для работы требуется небольшое количество тока.

Что сейчас? — Определение с сайта WhatIs.com

К

См. Также напряжение, сопротивление и закон Ома.

Ток — это поток носителей электрического заряда, обычно электронов или электронно-дефицитных атомов. Обычным символом тока является заглавная буква I. Стандартной единицей измерения является ампер, обозначаемый буквой A. Один ампер тока соответствует одному кулону электрического заряда (6.24 x 10 ¹⁸ носителей заряда), движущихся мимо определенной точки за одну секунду. Физики считают, что ток течет от относительно положительных точек к относительно отрицательным точкам; это называется обычным током или током Франклина. Электроны, наиболее распространенные носители заряда, заряжены отрицательно. Они перетекают из относительно отрицательных точек в относительно положительные.

Электрический ток может быть постоянным или переменным. Постоянный ток (DC) течет в одном и том же направлении во все моменты времени, хотя мгновенная величина тока может варьироваться.В переменном токе (AC) поток носителей заряда периодически меняет направление на противоположное. Количество полных циклов переменного тока в секунду — это частота, которая измеряется в герцах. Примером чистого постоянного тока является ток, производимый электрохимической ячейкой. Выход выпрямителя источника питания до фильтрации является примером пульсирующего постоянного тока. Выход из розеток общего пользования — переменный ток.

Ток на единицу площади поперечного сечения известен как плотность тока . Он выражается в амперах на квадратный метр, в амперах на квадратный сантиметр или в амперах на квадратный миллиметр.Плотность тока также можно выразить в амперах на круговой мил. Как правило, чем больше ток в проводнике, тем выше плотность тока. Однако в некоторых ситуациях плотность тока варьируется в разных частях электрического проводника. Классическим примером является так называемый скин-эффект , при котором плотность тока высока около внешней поверхности проводника и низкая — около центра. Этот эффект возникает при переменном токе на высоких частотах. Другой пример — ток внутри активного электронного компонента, такого как полевой транзистор (FET).

Электрический ток всегда создает магнитное поле. Чем сильнее ток, тем сильнее магнитное поле. Пульсирующий постоянный ток или переменный ток обычно создает электромагнитное поле. Это принцип, по которому происходит распространение беспроводного сигнала.

Последний раз обновлялся в августе 2007 г.

(Решено) — 1. Электрический ток измеряется в единицах (a) вольт, (b) … (1 ответ)

1.Электрический ток измеряется в единицах (а) вольтах, (б) кулонах, (в) амперах, (г) омах. 2 Поток заряда в проводнике требует (а) сопротивления, (б) чистого заряда, (в) металлического проводника, (г) энергии на разницу зарядов. 3. Электрический ток: (а) то же самое, что и потенциал, (б) то же самое, что и сопротивление, (с) то же самое, что и мощность, (г) поток заряда через цепь. 4. Батарея — это устройство, которое преобразует (а) электрическую энергию в механическую энергию, (б) химическую энергию в механическую энергию, (в) химическую энергию в электрическую энергию (г) ничего из вышеперечисленного.5. Противодействие материала потоку электрического тока называется (а) напряжением, (б) реактивным сопротивлением, (в) трением, (г) сопротивлением. 6.Электрическая мощность равна (а) току, умноженному на напряжение, (б) квадрату тока, умноженному на сопротивление, (в) квадрату напряжения, деленному на сопротивление, (г) всему вышеперечисленному. 7. Электроэнергия измеряется в единицах: (a) джоули, (b) джоули в секунду, (c) джоули, умноженные на секунды, (d) ни одно из этих значений. 8. Что одинаково для каждого компонента в последовательной электрической цепи? (а) мощность, (б) ток, (в) напряжение, (г) сопротивление.9. Что одинаково для каждого компонента в параллельной электрической цепи? (а) сопротивление (б) мощность, (в) ток, (г) напряжение. В последовательной электрической цепи полное сопротивление равно (а) произведению, (б) квадрату, (в) сумме, (г) обратной величине отдельных сопротивлений. 11. Ток 5 А протекает через резистор 20 Ом. Какая разница напряжений на этом резисторе? (a) 4 вольт (b) 25 вольт (c) 50 вольт (d) 100 вольт 12. Через резистор протекает ток величиной 2 А с разностью напряжений 120 В.Какое сопротивление у этого резистора? (a) 240 Ом (b) 100 Ом (c) 60 Ом (d) 80 Ом 13. В фонарике батарея обеспечивает в общей сложности 3 вольта на лампочку. Если лампа фонаря имеет рабочее сопротивление 5 Ом, ток через лампочку составляет? (a) 2 A (b) 0,6 A (c) 15 A (d) 6 A 14 Падение потенциала 40 В измеряется на резисторе 200 Ом. Какую мощность развивает резистор? (a) 8000 Вт (b) 5 Вт (c) 8 Вт (d) 10 Вт 15 A разность потенциалов 20 вольт поддерживает ток 2 ампера в резисторе.Полная энергия за 5 секунд составляет (а) 100 джоулей (б) 50 джоулей (в) 200 джоулей (г) 2 джоулей 16. Три резистора на 24 Ом, 16 Ом и 20 Ом соединены последовательно друг с другом. Какое эквивалентное сопротивление этой комбинации? (a) 40 Ом (b) 36 Ом (c) 60 Ом (d) 120 Ом 17. Три резистора на 4 Ом, 6 Ом и 12 Ом подключены параллельно друг другу. Какое эквивалентное сопротивление этой комбинации? (a) 22 Ом (b) 10 Ом (c) 8 Ом (d) 2 Ом 18. Три резистора на 24 Ом, 16 Ом и 20 Ом последовательно подключены к батарее.Через эту цепь будет протекать ток в 3 ампера, когда разность потенциалов батареи составляет (a) 20 вольт (b) 18 вольт (c) 200 вольт (d) 180 вольт 19. Как долго должна использоваться лампочка мощностью 100 ватт? чтобы рассеять 1000 джоулей электрической энергии? (а) 100000 сек (б) 10000 сек (в) 100 сек (г) 10 сек 20. Вода из нагревателя поглощает шесть тысяч джоулей энергии за 2 минуты. Какую мощность обеспечивает обогреватель? (а) 3000 Вт (б) 1000 Вт (в) 100 Вт (г) 50 Вт

Как измерить ток осциллографом

Хотя измерение тока с помощью цифрового мультиметра не является редкостью, для измерения тока, который изменяется со временем, требуется использование осциллографа.Большинство осциллографов напрямую измеряют только напряжение, а не ток, однако вы можете измерить ток с помощью осциллографа, используя один из двух методов.

1. Измерьте падение напряжения на шунтирующем резисторе: В некоторых конструкциях источников питания могут быть встроены шунтирующие резисторы для обратной связи. Один из способов — измерить падение дифференциального напряжения на таком резисторе. Обычно это резисторы небольшого номинала, часто менее 1 Ом.
2. Измерение тока с помощью токового пробника: При использовании в сочетании с возможностями измерения напряжения осциллографа, токовые пробники позволяют выполнять широкий спектр важных измерений мощности, таких как мгновенная мощность, средняя мощность и фаза.

Чтобы ваши текущие измерения были максимально точными, необходимо выбрать и правильно применить наиболее подходящую технику. У каждого из двух вышеперечисленных методов есть свои преимущества и недостатки, которые мы рассмотрим ниже.

Как измерить ток как падение напряжения на шунтирующем резисторе

Если в источник питания постоянного тока встроен резистор считывания тока («шунтирующий» резистор), это наиболее удобный подход.

Измерение падения напряжения на измерительном резисторе с помощью активного дифференциального пробника даст хорошие результаты, , если синфазный сигнал находится в пределах указанного рабочего диапазона пробника и падение напряжения достаточно велико .

Однако использование дифференциального пробника для сигналов низкого уровня требует некоторого внимания к снижению шума в системе измерения.

• Используйте наименьшее доступное затухание пробника и ограничьте полосу пропускания пробника или осциллографа, чтобы уменьшить шум системы измерения.
• Также имейте в виду, что емкость и сопротивление пробника будут параллельны чувствительному резистору, и, хотя они предназначены для минимизации воздействия на тестируемое устройство, вы должны знать, что они существуют.

Рекомендации по проектированию при измерении тока с помощью шунтирующего резистора

Включение сенсорного резистора последовательно с нагрузкой требует тщательного проектирования. По мере увеличения значения сопротивления падение напряжения на ампер увеличивается в соответствии с законом Ома, что улучшает качество измерения тока. Однако рассеиваемая мощность в резисторе увеличивается пропорционально квадрату тока, и необходимо учитывать дополнительное падение напряжения. Кроме того, резисторы добавляют цепи индуктивное сопротивление.

И не забывайте, что входная емкость дифференциального пробника появляется параллельно измерительному резистору, образуя RC-фильтр.

Если вы добавляете в схему резистор считывания, попытайтесь добавить его как можно ближе к земле , чтобы минимизировать синфазные сигналы на резисторе, которые измерительная система должна отклонить. И, в отличие от высокопроизводительных токовых пробников, характеристика подавления синфазного сигнала при измерениях дифференциального напряжения имеет тенденцию к падению по частоте, что снижает точность измерений высокочастотного тока с помощью измерительных резисторов.

Как измерить ток с помощью токоизмерительного щупа

Ток, протекающий через проводник, вызывает формирование поля электромагнитного потока вокруг проводника. Токовые пробники предназначены для определения силы этого поля и преобразования ее в соответствующее напряжение для измерения с помощью осциллографа.

Это позволяет просматривать и анализировать формы сигналов тока с помощью осциллографа. При использовании в сочетании с возможностями осциллографа для измерения напряжения пробники тока также позволяют выполнять широкий спектр измерений мощности.В зависимости от математических возможностей осциллографа по осциллографу эти измерения могут включать в себя мгновенную мощность, истинную мощность, полную мощность и фазу.

Существует два основных типа пробников тока для осциллографов:

• Пробники переменного тока
• Пробники постоянного / переменного тока.

Принцип действия трансформатора

Оба типа используют принцип действия трансформатора для измерения переменного тока (AC) в проводнике.

Для работы трансформатора через проводник должен протекать переменный ток.Этот переменный ток вызывает формирование и сжатие магнитного поля в соответствии с амплитудой и направлением тока. Когда чувствительная катушка помещается в это магнитное поле, изменяющееся магнитное поле индуцирует пропорциональное напряжение на катушке посредством простого действия трансформатора. Этот связанный с током сигнал напряжения затем преобразуется и может отображаться на осциллографе в виде волны с масштабированием по току.

Типы токовых пробников

Простейшие пробники переменного тока представляют собой пассивные устройства, которые представляют собой просто катушку, намотанную в соответствии с точными характеристиками на магнитный сердечник, такой как ферритовый материал.Некоторые из них являются сплошными тороидами и требуют от пользователя прокладки проводника через сердечник. В токовых пробниках с разъемным сердечником используется точно спроектированная механическая система, которая позволяет открывать сердечник и зажимать его вокруг проводника без разрыва цепи при испытании. Пробники тока Splitcore обладают высокой чувствительностью и работают без питания, но являются механически жесткими и обычно имеют небольшую апертуру, что может ограничивать их универсальность.

Пробники переменного тока

, основанные на технологии катушки Роговского, являются альтернативой пробникам с твердым и разъемным сердечником.Катушка Роговского использует воздушный сердечник и является механически гибкой, что позволяет открывать катушку и наматывать ее на провод или вывод компонента. И поскольку сердечник не является магнитным материалом, катушки Роговского не насыщаются магнитным полем при высоких уровнях тока, даже в тысячи ампер. Однако они, как правило, имеют более низкую чувствительность, чем пробники с разъемным сердечником, и для них требуются активные формирователи сигнала для интеграции сигнала с катушки и, следовательно, требуется источник питания.

Для многих приложений преобразования энергии пробник переменного / постоянного тока с разъемным сердечником является наиболее универсальным, точным и простым в использовании решением.