Амперметр. измерение силы тока • 8 класс • физика

Содержание

Слайд 1

Выполнил студент группы 0422:
Убугунов Михаил
Проверил преподователь:
БадретдиновТахирХанафеевич
Слайд 2
Слайд 3

Передвижение подвижной части измерительного механизма происходит в результате взаимодействия магнитных полей неподвижной катушки и одного или нескольких подвижных сердечников из ферромагнитных материалов.
Слайд 4

Среди приборов электромагнитной системы различают приборы с плоской и с круглой катушкой.
Слайд 5

При протекании тока по катушке в приборах с плоской катушкой возникает магнитное поле, сердечник намагничивается и втягивается в щель каркаса катушки, поворачивая ось со стрелкой.
Противодействующий момент создается спиральной пружиной.
Слайд 6

В приборах с круглой катушкой вращающий момент создается при взаимодействии подвижной и неподвижной пластин. При протекании тока по катушке вращающий момент создается при взаимодействии подвижной и неподвижной пластин. Обе пластины намагничиваются одинаковой полярностью и взаимодействуют друг с другом. Подвижной сердечник смещается (отталкивается), поворачивая стрелку.
Противодействующий момент создается спиральной пружиной.
Слайд 7

Сила , действующая на сердечник, пропорциональна магнитной индукции в щели катушки и в сердечнике :
Вращающий момент:
Противодействующий момент:
При равенстве моментов:
Слайд 8
Слайд 9

– возможность измерения переменного тока без использования дополнительных преобразователей;
– устойчивость к кратковременным перегрузкам (до стократной перегрузки по току в приборах специальной конструкции);
– простота конструкции, относительная дешевизна.
Слайд 10

– неравномерность шкалы;
– восприимчивость к внешним магнитным полям;
– относительно низкая чувствительность;
– невысокая точность показаний;
– большое потребление энергии.
Слайд 11

– в щитовых приборах для измерения токов и напряжений на подвижных и стационарных объектах;
– в переносных приборах для измерения токов и напряжений в устройствах автоматики, телемеханики, связи и энергетики;
– в лабораторных приборах для измерения параметров реле автоблокировки и других устройств в контрольно-измерительных пунктах
Слайд 12
Слайд 13
Слайд 14

Перемещение подвижной части прибора происходит в результате взаимодействия магнитных полей подвижной и неподвижной катушек, по которым протекает измеряемый ток. При этом подвижная катушка стремится изменить свое положение таким образом, чтобы направления магнитных полей совпали.
Слайд 15
Слайд 16

– высокая точность;
– пригодность для измерений разных физических величин в цепях переменного и постоянного токов.
Слайд 17

– малая чувствительность;
– чувствительность к перегрузкам;
– чувствительность к воздействию внешних магнитных полей;
– большая потребляемая мощность;
– ограниченный частотный диапазон (до 1,5 кГц).
Слайд 18

– в приборах для измерения постоянных и переменных токов и напряжений;
– в качестве образцовых приборов (класс точности 0,1; 0,2 и 0,5) при поверке и градуировке.
Слайд 19

1. В.А. Панфилов «Электрические измерения» Учебник 2006 –Москва –
2. http://electrono.ru/
3.Б.К. Иванов «Слесарь по КИПиА»
Слайд 20

Посмотреть все слайды

Измерение силы тока амперметром

Первое правило подключения амперметра в цепь говорит о его последовательном подключении. А есть ли разница, где именно при таком подсоединении мы расположим амперметр?

Давайте соберем электрическую цепь. Она будет состоять из источника тока, ключа, электрической лампочки и амперметра (рисунок 6).

Рисунок 6. Последовательное подключение амперметра (вариант №1)

После замыкания цепи, зафиксируем силу тока, которую показал амперметр.

А теперь давайте переместим амперметр в цепи так, чтобы он стоял после лампы, а не до нее (рисунок 7).

Амперметр покажет нам ту же величину силы тока, что и в предыдущем случае.

Рисунок 7. Последовательное подключение амперметра (вариант №2)

А теперь подключим в цепь сразу два амперметра (рисунок 8). И что мы увидим? Они будут показывать одинаковые значения силы тока, точно такие же, как и в предыдущих опытах.

Рисунок 8. Последовательное подключение двух амперметров в электрическую цепь

О чем это нам говорит?

Почему она одинакова? Дело в том, что заряд, который проходит через любое поперечное сечение проводников цепи за $t = 1 \space с$, одинаков. Ведь ток равномерно протекает по всем проводам цепи, нигде не накапливаясь. Его течение можно сравнить с протеканием воды по трубам.

{"questions":,"answer":}}}]}

Измеряем сопротивление цепи

Измерения сопротивления необходимы при проверке работоспособности электрических приборов. Например, если поверхность утюга перестала нагреваться, то первое, что нужно сделать — измерить сопротивление нагревательного элемента.

Важно! Измерять сопротивление следует только на обесточенных цепях! Это значит, что приборы следует отключить от питания, а проводку — обесточить на щитке. Перед началом работы необходимо проверить исправность мультиметра

Для этого нужно включить устройство, следуя инструкции ниже, после чего замкнуть щупы между собой. Показания дисплея должны быть максимально приближены к нулю. Если это не так — устройство нуждается в калибровке, а возможно и в ремонте.

Перед началом работы необходимо проверить исправность мультиметра. Для этого нужно включить устройство, следуя инструкции ниже, после чего замкнуть щупы между собой. Показания дисплея должны быть максимально приближены к нулю. Если это не так — устройство нуждается в калибровке, а возможно и в ремонте.

Как проводятся измерения:

Подключить щупы с проводами. Красный — в гнездо VΩmA, а черный — в гнездо Com.
Установить переключатель в режим измерения сопротивления, выбрав минимальный предел значений (например, для популярного мультиметра М-830В это 200 Ом).
Установить щупы на контакты устройства-потребителя.
Оценить значение сопротивления на дисплее.
Если дисплей показывает единицу или буквенную комбинацию, значит величина сопротивления превышает установленный предел. В этом случае необходимо передвинуть переключатель на следующий диапазон и повторить процедуру заново.

Упражнения

Упражнение №1

При включении в цепь амперметра так, как показано на рисунке 9, а, сила тока была $0.5 \space А$. Каковы будут показания амперметра при включении его в ту же цепь так, как изображено на рисунке 9, б?

Рисунок 9. Варианты подключения амперметра в электрическую цепь

Сила тока будет точно такая же. Амперметр покажет значение в $0.5 \space А$. Это объясняется тем, что в данной электрической цепи все элементы соединены последовательно. В этом случае сила тока на всех участках цепи одинакова.

Упражнение №2

Как можно проверить правильность показаний амперметра с помощью другого амперметра, точность показаний которого проверена?

Можно собрать цепь, как на рисунке 6, используя точный амперметр. Зафиксировать значение силы тока, которое он покажет. Потом заменить его другим — тем, правильность показаний которого мы хотим проверить. Далее останется просто сравнить показания этого амперметра с полученными ранее.

Можно сделать это и другим способом. Для этого нужно собрать цепь, как на рисунке 8 с последовательным соединений всех элементов. Мы уже знаем, что в такой цепи два исправных амперметра должны показывать одинаковые значения. Главное при такой проверке — это отметить для себя, какой амперметр показывает точные результаты измерений, чтобы не запутаться.

Упражнение №3

Рассмотрите амперметры, данные на рисунке 1. Определите цену деления шкалы каждого амперметра. Какую наибольшую силу тока они могут измерять? Перерисуйте шкалу амперметра (смотрите рисунок 1, а) в тетрадь и покажите, каково будет положение стрелки при силе тока $0.3 \space А$ и $1.5 \space А$.

Шкала демонстрационного амперметра с рисунка 1, а будет иметь цену деления, равную $0.2 \space А$.

Шкала лабораторного амперметра с рисунка 1, б будет иметь цену деления, равную $0.05 \space А$.

На рисунке 10, а мы изобразили шкалу демонстрационного амперметра, который показывает значение $I = 0.3 \space А$,а на рисунке 10, б — $I = 1.5 \space А$.

Рисунок 10. Значения силы тока на шкале амперметра

Упражнение №4

Имеется точный амперметр. Как, пользуясь им, нанести шкалу на другой, ещё не проградуированный амперметр?

Для этого нужно подключить оба амперметра в электрическую сеть. Например, как на рисунке 8.

Сначала перед замыканием ключа на пустую шкалу амперметра нанесем первую отметку — $0 \space А$.

Замыкаем цепь. Точный амперметр покажет нам какое-то определенное значение силы тока. Его стрелка отклонится. Например, она покажет значение в $1 \space А$. Стрелка второго амперметра тоже отклонится. Отметим ее положение — $1 \space А$. Мы можем так сделать, потому что сила тока при последовательном соединении элементов в цепи на всех ее участках одинакова.

Затем можно, используя линейку, самостоятельно нанести дополнительную отметки на шкале амперметра, выбрав удобную для вас цену деления.

Как определить значение переменного напряжения в сети

Важным моментом при определении переменного напряжения является тот факт, что щупы мультиметра подключаются к измеряемому устройству параллельно. Это связано с тем, что напряжение само по себе – разность потенциалов между двумя точками.

Можно воспользоваться тем же принципом, что и в случае с переменным током. Диапазон величины регулировать от максимального к минимальному, не забывая про положение щупов.

В качестве примера для измерения переменного напряжения можно воспользоваться стандартной батарейкой. Переключатель ставится на соответствующий режим, устанавливается диапазон. При этом щупы касаются батарейки параллельно друг другу с обеих сторон. И моментально видно, как экран отображает величину напряжения исследуемого элемента.

С постоянным напряжением ситуация та же, только нужно не забывать переставлять переключатель на правильный режим.

Независимо от модели и специфики работы мультиметра важно соблюдать инструкцию по технике пожарной безопасности, правильно обращаться с электрическими приборами, не подвергая риску свое здоровье

Сопротивление шунтирующего резистора

Для того чтобы значение тока измерялось с удовлетворительной точностью следует отказаться от упрощенной модели состоящей из одного значения сопротивления, заменив ее более сложной, хотя и более реалистичной моделью, состоящей из трех последовательно соединенных сопротивлений. Это номинальное и двухкомпонентное сопротивление. В случае обычных резисторов сопротивления выводов имеют пренебрежимо малые значения, в случае шунтирующих, характеризующихся очень малыми значениями номинального сопротивления, эти дополнительные паразитные параметры вносят существенный вклад в работу, а игнорирование их влияния приводит к увеличению погрешности измерения.

Шунтирующий резистор с двумя выводами фактически состоит из трех последовательно соединенных сопротивлений – сопротивления обоих выводов и самого шунтирующего сопротивления

Одним из способов минимизации этого вида погрешностей измерения является использование четырехточечного соединения с подведением к измерительному элементу отдельных пар цепей токовых и напряжения. Ток в цепи протекает по токоведущим путям. Пути напряжения, как можно более короткие и расположенные как можно ближе к выводам шунтирующего резистора, используются для считывания напряжения на этом элементе.

Последовательность подключения

Важно заметить, что приступая к замерам уровня переменного тока, соблюдать полярность подсоединения щупов вовсе необязательно. В случае если ее значение отрицательно, то на экране перед цифрами просто отобразиться знак «минус»

Переключатель мультиметра, измеряющий данный показатель, ставим в соответствующее положение и устанавливаем диапазон измерений.

К выбору пределов замеров стоит отнестись максимально ответственно. Если измеряемый ток значительно превысит выбранный диапазон, это может спровоцировать перегорание предохранителя или, что еще хуже, – всего мультиметра.

Чтобы урегулировать процесс измерений вначале переключатель устанавливается на предельно допустимый диапазон значений, вставляют штекеры щупов в гнезда. Далее по мере необходимости снижают уровень.

Чтобы измерить силу переменного или постоянного тока, мультиметр надо включить в цепь последовательно с нагрузкой (фонарик, светильник, кулер, радиосхема и т.д.). Это основное правила для всех измерительных электроприборов. То есть для измерения тока мультиметр включают «в разрыв» цепи.

Мониторы тока с ШИМ-выходом

Широтно-импульсная модуляция выходного сигнала имеет преимущества при сопряжении монитора тока с микропроцессором. Характеристики микросхем с ШИМ приведены в таблице 5, а пример применения монитора тока IR2175 для контроля тока фазы электродвигателя — на рис. 13.

Следует упомянуть и правила выбора токоизмерительных шунтов. Естественно, что чем меньше сопротивление шунта, тем большее влияние оказывает сопротивление подводящих проводов. Для точных измерений используются четырехвыводные резисторы.

Если особых требований к точности не предъявляется, шунт может быть выполнен в виде дорожки на печатной плате. При этом отклонение сопротивления от расчетного значения в серии изделий может достигать ±5%, кроме того, температурный коэффициент сопротивления меди достаточно велик. Последнее обстоятельство в некоторых случаях не является критичным. Например, микросхемы ZXCT1008–ZXCT1010 имеют отрицательный температурный дрейф коэффициента передачи в положительном диапазоне температур, что в некоторой степени компенсирует положительный температурный коэффициент сопротивления меди.

Ошибка №5 – Замер силы тока двигателя

Можно ли измерить ток двигателя мультиметром? Можно, но при этом надо знать определенные нюансы.

Во-первых, мультиметр должен поддерживать режим замера переменного тока. Проверяйте это по надписям на корпусе девайса.

Возле значка в Амперах должна быть волнистая линия, а на табло высвечиваться надпись АС.

Во-вторых, любой асинхронный двигатель в момент пуска потребляет ток в 5-7 раз больше своих номинальных значений. Поэтому ориентироваться только по данным бирки двигателя никогда нельзя.

Замеряемый ток в момент пуска окажется гораздо больше, чем максимальный предел мультиметра (обычно max 10А). Хорошо, если прибор покажет значение OL (Over Limit) или 1. (единицу с точкой).

Это означает превышение предела. В худших ситуациях прибор может выйти из строя.

Что же делать?

Можете воспользоваться однополюсным автоматическим выключателем, встроенным последовательно в цепь питания по одной из фаз. Мультиметр подключается параллельно ему.

В момент пуска весь ток первоначально пойдет через автомат. Когда двигатель разгонится и выйдет на заданный режим, автомат отключается (производится дешунтирование).

Номинальный ток меняет свой путь и начинает уже течь через мультиметр, на котором и фиксируются истинные показания.

Также можно воспользоваться дополнительными девайсами. Называются они clamp adaptor.

Подключаете через щупы такой внешний разъемчик и превращаете свой мультиметр в полноценные токоизмерительные клещи с возможностью измерения тока до 600А! Подробнее

Как переменного, так и постоянного.

Как измерить силу тока мультиметром на аккумуляторе

Любая машина имеет своё минимальное количество утечки тока, которое варьируется, в амперах, от 0,01 до 0,08. Для начала стоит разобраться с причинами утечки тока в автомобиле. Одной из них может быть то, что владелец просто забыл выключить световые приборы, например.

Существуют автомобили, в которые встроена дурная заводская задумка. Таковой можно считать стекольный обогрев, который ведёт свою цепочку питания, минуя замок зажигания. Не забываем про детей, которые так любят посидеть на водительском сиденье, покрутив различные рычаги приборов.

Второй глобальной причиной может быть неправильное подключение. Так, в период глобального интереса автолюбителей к музыке и магнитолам заряд батареи таял на глазах. Происходило это потому, что установщики не умели правильно подключать приборы. Один проводок зажигания, пропущенный через замок зажигания, делал своё дело. Если вам установили противоугонную систему, а наутро вы обнаружили пустой аккумулятор, то и гадать нечего.

Ещё советуем не оставлять регистраторы, радары и прочие приборы в прикуривателях и розетках. Не все машины обеспечивают их при неработающем зажигании.

Для того чтобы определить утечку тока, необходимо выполнить некоторые действия. Итак, открыв капот, открутите клемму с минусом от аккумулятора. Далее, сняв её, устанавливайте мультиметр в режим ампеража. В разрыв промеж клеммой и контактом АКБ поместите щуп. На табло появляются цифры, которые отражают величину утечки. Если вы видите показания в мА, то можете быть спокойны. Если же измерения представлены в амперах, то поспешите принять определённые меры.

Представление напряжения

Легче всего понять напряжении, представив давлении в трубе. При более высоком напряжении (давлении) будет течь более сильный ток

Хотя важно понимать, что напряжение (давление) может существовать без тока (потока), но ток не может существовать без напряжения (давления).

Напряжение часто называют разностью потенциалов, потому что между любыми двумя точками в цепи будет существовать разница в потенциальной энергии электронов. Когда электроны протекают через батарею, их потенциальная энергия увеличивается, но когда они протекают через лампочку, их потенциальная энергия будет уменьшаться, эта энергия покинет цепь в виде света и тепла.

Возьмите, например, обычную 1,5-вольтовую батарею AA, между двумя клеммами (+ и -) есть разность потенциалов 1,5 Вольт.

Напряжение или разность потенциалов — это просто измерение количества энергии (в джоулях) на единицу заряда (кулона). Например, в 1,5-вольтовой батарее AA каждый кулон (заряд) будет получать 1,5 вольт или джоулей энергии.

Напряжение =

1 вольт = 1 джоуль на кулон

100 вольт = 100 джоулей на кулон

1 кулон = 6 200 000 000 000 000 000 электронов (6,2 × 10 18)

Прибор — электромагнитная система

Прибор электромагнитной системы ( рис. 2.44 s) состоит из катушки К, оси О с укрепленными на ней пластинкой П из мягкой стали и стрелкой УС. При прохождении тока по обмотке вокруг катушки возникает магнитное поле.

Измерительный механизм прибора электромагнитной системы.| Внешний вид прибора электромагнитной системы.

Приборы электромагнитной системы применяются для измерения величины тока и напряжения в цепях переменного тока технической частоты.

Неравномерная шкала.

Приборы электромагнитной системы менее точны, чем магнитоэлектрические.

Принцип действия астатического электромагнитного прибора.

Приборы электромагнитной системы применяются в качестве вольтметров и амперметров для измерений в цепях переменного тока технической частоты.

Приборы электромагнитной системы имеют, как правило, неравномерную шкалу.

Приборы электромагнитной системы применяются в основном для измерения переменного тока, хотя могут применяться и для измерения постоянного тока. Они просты по конструкции и недороги.

Приборы электромагнитной системы изготовляют с плоской или круглой катушкой.

Приборы электромагнитной системы основаны на взаимодействии магнитного поля с железным сердечником, помещенным в это поле. При этом магнитное поле создается измеряемым током. Железный сердечник располагается на подвижной части прибора, под определенным углом по отношению к стрелке.

Прибор электромагнитной системы.| Астатический электромагнитный прибор.

Прибор электромагнитной системы ( рис. 1 — 15, а) состоит из неподвижной катушки 1 и подвижной системы в виде сердечника 2 из магнитомягкого материала, который втягивается в зазор катушки при наличии в ней тока. На оси 3 укреплены стрелка, алюминиевый сектор успокоителя 5 и пружина 4 для создания противодействующего момента.

Приборы электромагнитной системы подвержены влиянию внешних магнитных полей. Для защиты от них катушки окружают магнитным ( стальным) экраном. В приборах класса 0 5 для снижения погрешности от воздействия внешнего магнитного поля применяется астатический механизм ( рис. 1 — 16), имеющий две последовательно соединенные катушки и два одинаковых сердечника, соединенных с одной стрелкой.

Тип проводки и ее параметры

В домашних условиях чаще всего приходится иметь дело с переменным током, гораздо реже – с постоянным. Обычно постоянный ток замеряется в аккумуляторах и батареях, домовая проводка всегда работает на переменном. Даже если электросеть запитана от аккумуляторов (резервный источник питания, основной при отсутствии централизованного энергоснабжения), в ней обязательно присутствует «переходник» – устройство, преобразующее постоянный ток в переменный.

Разбираясь, как измерить ток мультиметром, надо четко уяснить: для работы с постоянным током используют сегмент DCA (A-) мультиметра, для замеров переменного – сектор ACA (A~). Обозначения связаны с аббревиатурами английских терминов: direct current amperage (DCA) и alternating current amperage (ACA) – это обозначение переменного тока на мультиметре.

Обычно мультиметры позволяют замерять микротоки – до 200 мА – и более сильные (до 10А). Приборы, допускающие замеры в более мощных электросетях, имеют дополнительное гнездо для штекера (щупа) с обозначением 20А. Обычно в моделях с четырьмя разъемами два предназначены для измерения силы тока в разном диапазоне, одно – для остальных измерений (напряжение, сопротивление).

Общий (универсальный) для всех видом замеров разъем COM (COMMON) предназначен для минусового (черного) щупа мультиметра.

Таким образом, чтобы замерить ток мультиметром, необходимо включить черный щуп в разъем COM, а красный – в гнездо для проверки микротоков или обычных токов. Для розеток и выключателей регулятор прибора выставляется в сектор переменного напряжения, для аккумуляторов и батарей – постоянного. При неизвестном заранее уровне выбирается самое большое из допустимых устройством значений.

Безопасные и опасные пределы значений силы тока

Работа с электрическими цепями может быть опасной при несоблюдении правил безопасности. Если мы говорим о постоянном токе (величина силы тока и его направление со временем не изменяются), то эффекты воздействия такого тока на человеческий организм приведены в таблице 1.

$I$, $мА$	Воздействие на человеческий организм
0 — 3	Не ощущается
4 — 7	Зуд. Ощущение нагревания
8 — 10	Усиление нагревания
11 — 25	Еще большее усиление нагревания, незначительные сокращения мышц рук
26 — 80	Сильное ощущение нагревания. Сокращения мышц рук. Судороги, затруднение дыхания.
81 — 100	Паралич дыхания

Таблица 1. Действие постоянного тока на организм человека

Порядок измерений

Мультиметр для измерения величины силы тока включается в разрыв электроцепи. В этом состоит основное отличие от процедуры измерения напряжения, при которой тестер подключается к цепочке параллельно. Показатель величины тока, который проходит через прибор, отображается стрелкой на шкале (если речь идет об аналоговом аппарате) или высвечивается на жидкокристаллическом (светодиодном) дисплее.

Разорвать тестируемую цепь для включения в нее прибора можно по-разному. Например, отсоединив один из выводов радиоэлемента при помощи паяльника. Иногда приходится перекусывать провод кусачками или пассатижами. При определении величины тока батарейки или аккумулятора такой проблемы не существует, поскольку просто собирается цепь, одним из элементов которой является мультиметр.

Подведем итоги материала

Таким образом первым шагом в процессе измерения силы тока будет преобразование значения тока в электрическое напряжение, которое впоследствии гораздо легче измерить. Шунтирующие резисторы являются достаточно дешевыми и надежными элементами, выполняющими данную функцию. Величина сопротивления такого резистора должна быть как можно меньше, чтобы не мешать работе схемы и ограничивать потери энергии.

Схема усилителя преобразует небольшое напряжение, подаваемое на шунтирующий резистор, в пропорционально большее значение, что гораздо удобнее для дальнейшей обработки. Существует два способа подключения измерительной цепи к тестируемой схеме – со стороны питания (конфигурация высокого уровня) или со стороны земли (конфигурация низкого уровня). Каждое из этих решений имеет определенные преимущества и недостатки, поэтому окончательный выбор зависит от потребностей самого устройства.

Заключение

При работе с мощными энергопотребителями при замерах любого типа проводки – с постоянным или переменным током – необходима предельная осторожность и соблюдение правил безопасности. В противном случае лучшим исходом будет выход из строя мультиметра.

Мультиметр: назначение, виды, обозначение, маркировка, что можно измерить мультиметром

Топ лучших мультиметров

Проверка светодиода мультиметром (тестером) на исправность

Как пользоваться мультиметром пошаговая инструкция

Как проверить резистор мультиметром на исправность, как прозвонить резистор?

Как проверить напряжение мультиметром в сети: измерение вольтажа в розетке 220 вольт