Подключение к амперметру шунта сопротивлением 10 ом: 3. Подключение к амперметру шунта сопротивлением 10 Ом позволило увеличить предел измерения от 2 А до 10 А. Какое добавочное сопротивление необходимо присоединить к амперметру, чтобы им можно было измерить напряжение 200 В? Найдите сопротивление амперметр

Помогите решить / разобраться (Ф)

Помогите решить / разобраться
1) Правильно ли решил
Амперметр сопротивлением 0,09 Ом необходимо применить для измерения токов, сила которых в 10 раз превышает предел измерения амперметра. Определить сопротивление шунта, который следует подключить к амперметру.

Ом — Сопротивление амперметра
— предел измерения амперметра без шунта
— предел измерения амперметра с шунтом
— сопротивление шунта

По условию

Ом

2) К автомобильному аккумулятору подключены параллельно 2 фары по 60 Вт. Найти ток аккумулятора, если напряжение на клеммах равно 12В.
— мощность фары
— напряжение на клеммах
— ток аккумулятора
При параллельном соединении падение напряжения на фарах одинаково
=>

3) Вольтметр, рассчитанный на измерения напряжение до U=10В, имеет внутреннее сопротивление до r=400 Ом.какое добавочное сопротивление нужно подключить к вольтметру, чтобы измерить напряжение 100 В?
Ом — внутреннее сопротивление вольтметра
— предел измерения вольтметра без шунта
— предел измерения вольтметра с шунтом
— сопротивление шунта
Правильно ли выписал уравнение

4) Сколько энергии надо израсходовать, чтобы при электролизе медного купороса выделить грамм меди? электролиз ведется при напряжении В. мг/Кл. потери на нагреваемость не учитывать.

Первый закон Фарадея
=>
ДжДж

5) Вольтметр, соединенный последовательно с резистором 30кОм, при подключении к источнику тока напряжением 120В показал 20В. Определите сопротивление вольтметра.
В — показание вольтметра
В — напряжение на источнике
кОм — Сопротивление резистора

=> =>A
ОмкОм

6) Замкнутая цепь состоит из реостата. В цепи течет ток 0,5А. если сопротивление реостата уменьшить в 4 раза, то ток возрастет в 2 раза. Какой ток будет течь в цепи, если сопротивление реостата уменьшить до нуля?

Интересно, а в условии ничего не сказано про источник. …
По идее, из закона Ома для участка цепи следует, что ток будет бесконечным.
Единственное, что я составил — это пропорцию

Согласно это пропорции
если сопротивление реостата уменьшить в 4 раза, то ток возрастет в 2 раза , то еще напряжение уменьшится в 2 раза…

7) найти сопротивление между соседними вершинами проволочного квадрата, если сопротивление каждой стороны равно 1 Ом.
Как тут быть?! 1 Ом? Причем здесь другие стороны?

Расчет сопротивления шунта амперметра

Часто при электротехнических измерениях необходимо узнать величину тока протекающего в цепи. Для этого используется амперметр. Как и другие измерительные приборы, амперметр имеет свой максимальный предел измерения, в тех случаях, когда его недостаточно, применяют шунтирование амперметра.

Шунт — это сопротивление, которое подключается параллельно к зажимам амперметра, с целью увеличения диапазона измерений. Добавление шунта параллельно амперметру вызывает разделение тока I, который протекает через данную цепь, на две составляющие – Iа и Iш.

По закону Кирхгофа известно, что сумма токов сходящихся в узле равна нулю, а значит, ток I представляет собой сумму токов Iа и Iш. Чем меньше сопротивление шунта Rш , тем ток Iш больше, а значит ток Iа, который протекает через амперметр — меньше. Зная, как соотносятся сопротивление амперметра Ra и шунта Rш, можно узнать величину измеряемого тока I или напротив, зная ток I, можно рассчитать необходимое сопротивление шунта Rш.

Формула для расчета сопротивления шунта:

Для увеличения диапазона измерения амперметра в n раз, формула для шунта:

Пример 1

Рассчитайте сопротивление шунта, который увеличит диапазон электромагнитного амперметра до 10 А, если известно, что амперметр имеет внутреннее сопротивление 5 Ом и измеряет ток до 1 А.

Измеряемый ток в 10 А, делится на два тока Iа = 1 А, и Iш, который равен:

Отсюда измеряемый ток должен разделиться в соотношении:

Так как по закону Ома сопротивление обратно пропорционально току, то

Откуда Rш:

Ответ: 0. 556 Ом

Пример 2

Определите, какое должно быть сопротивление шунта, для того, чтобы увеличить предел измерения амперметра в 5 раз, если известно, что внутреннее сопротивление амперметра 2 Ом.

Сопротивление шунта рассчитывается по следующей формуле:

Ответ: 0,5 Ом.

Пример 3

Амперметр дает полное отклонение стрелки при токе в 3 А. Необходимо измерить с помощью него ток в 150 А. Определите сопротивление шунта, если известно, что внутреннее сопротивление амперметра 1 Ом.

Для проведения измерения необходимо увеличить ток в n раз:

По уже знакомой формуле рассчитаем сопротивление шунта:

Ответ: 0.02 Ом.

К амперметру с сопротивлением 0,1 Ом подключен шунт с сопротивлением 11,1 мОм

Условие задачи:

К амперметру с сопротивлением 0,1 Ом подключен шунт с сопротивлением 11,1 мОм. Найти ток, текущий через амперметр, если ток в общей цепи 27 А.

Задача №7.5.4 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(R_А=0,1\) Ом, \(R_ш=11,1\) мОм, \(I=27\) А, \(I_0-?\)

Решение задачи:

Для измерения силы тока на каком-либо участке электрической цепи используют амперметр, его располагают на том участке, где и нужно измерить величину силы тока. Если предел измерения амперметра (т.е. максимальное значение силы тока, которое может измерить амперметр) не позволяет измерить силу тока на этом участке, то к амперметру параллельно подключают шунт сопротивлением \(R_{ш}\). Шунт уменьшает силу тока на амперметре.

Так как амперметр и шунт соединены параллельно, то на них одинаковое напряжение \(U\). Сила тока на амперметре не должна превышать предела измерения \(I_0\), тогда на шунте сила тока будет равна \(\left( {I – {I_0}} \right)\). Здесь \(I\) – сила тока в общей цепи. Поэтому:

\[\left\{ \begin{gathered}
U = {I_0}{R_А} \hfill \\
U = \left( {I – {I_0}} \right){R_ш} \hfill \\
\end{gathered} \right. { – 3}}}} = 2,7\;А\]

Ответ: 2,7 А.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Как подключить шунт к амперметру

Часто при электротехнических измерениях необходимо узнать величину тока протекающего в цепи. Для этого используется амперметр. Как и другие измерительные приборы, амперметр имеет свой максимальный предел измерения, в тех случаях, когда его недостаточно, применяют шунтирование амперметра.

Шунт – это сопротивление, которое подключается параллельно к зажимам амперметра, с целью увеличения диапазона измерений. Добавление шунта параллельно амперметру вызывает разделение тока I, который протекает через данную цепь, на две составляющие – Iа и Iш.

По закону Кирхгофа известно, что сумма токов сходящихся в узле равна нулю, а значит, ток I представляет собой сумму токов Iа и Iш. Чем меньше сопротивление шунта Rш , тем ток Iш больше, а значит ток Iа, который протекает через амперметр – меньше. Зная, как соотносятся сопротивление амперметра Ra и шунта Rш, можно узнать величину измеряемого тока I или напротив, зная ток I, можно рассчитать необходимое сопротивление шунта Rш.

Формула для расчета сопротивления шунта:

Для увеличения диапазона измерения амперметра в n раз, формула для шунта:

Пример 1

Рассчитайте сопротивление шунта, который увеличит диапазон электромагнитного амперметра до 10 А, если известно, что амперметр имеет внутреннее сопротивление 5 Ом и измеряет ток до 1 А.

Измеряемый ток в 10 А, делится на два тока Iа = 1 А, и Iш, который равен:

Отсюда измеряемый ток должен разделиться в соотношении:

Так как по закону Ома сопротивление обратно пропорционально току, то

Пример 2

Определите, какое должно быть сопротивление шунта, для того, чтобы увеличить предел измерения амперметра в 5 раз, если известно, что внутреннее сопротивление амперметра 2 Ом.

Сопротивление шунта рассчитывается по следующей формуле:

Пример 3

Амперметр дает полное отклонение стрелки при токе в 3 А. Необходимо измерить с помощью него ток в 150 А. Определите сопротивление шунта, если известно, что внутреннее сопротивление амперметра 1 Ом.

Для проведения измерения необходимо увеличить ток в n раз:

По уже знакомой формуле рассчитаем сопротивление шунта:

С измерением силы тока мы сталкиваемся очень часто. Для того чтобы узнать мощность устройства, сечения кабеля для его питания, нагрев проводов и прочих элементов – это все зависит от силы тока. Для того чтобы непосредственно измерять эту силу, придумали устройство именуемое амперметром. Амперметр подключается в измеряемую цепь только последовательно. Почему? Разберем чуть ниже.

Как известно сила тока это отношение количества зарядов ∆Q, которые прошли через некоторую поверхность за время ∆t. В системе СИ измеряется в амперах А (1 А = 1 Кл/с). Для того чтобы измерять количество прошедших зарядов, амперметр нужно включить в цепь последовательно.

Чтобы минимизировать влияние измерительного сопротивления амперметра и соответственно уменьшить мощность потерь при измерении его делают как можно меньше . Если амперметр с таким внутренним сопротивлением подключить параллельно, то в цепи произойдет короткое замыкание. Пример схемы включения:

Постоянный ток измеряют приборами непосредственной оценки в диапазоне 10 -3 – 10 2 А, электронными аналоговыми, цифровыми, магнито-электрическими, электромагнитными, электродинамическими приборами — миллиамперметрами и амперметрами. Если ток свыше 100 А применяют шунт:

Шунты как правило, изготавливают на разные токи. Шунт – это медная пластина, имеющая определенное сопротивление. При протекании тока через пластину, на ней, согласно закону Ома U=I*R падает какое-то напряжение, то есть между точками 1 и 2 возникает напряжение, которое будет воздействовать на катушку прибора.

Сопротивление шунта, как правило, подбирают из соотношений:

Где R_и – сопротивление измерительной обмотки прибора, — коэффициент шунтирования, I – измеряемый, а I_и – максимально допустимый ток измерительного механизма.

Если измеряют переменный ток, то важно знать какое его значение измеряется (амплитудное, среднее, действующее). Это важно, так как все шкалы градуируются обычно в значениях действующих.

Переменные значения выше 100 мкА измеряют обычно выпрямительными микроамперметрами, а ниже 100 мкА – цифровыми микроамперметрами. Для измерений в диапазоне от 10 мА до 100 А используют выпрямительные, электродинамические, электромагнитные приборы, которые работают в диапазоне частот до нескольких десятков килогерц, а также термоэлектрические, частотный диапазон которых — до сотен мегагерц.

Для измерения переменных величин от 100 А и выше используют приборы, но с использованием трансформаторов тока:

Трансформатор тока – это устройство, в котором первичная обмотка подключена к источнику тока (или как видно с рисунка ниже, первичная обмотка «одевается» на шину или кабель), а вторичная на измерительную обмотку какого-либо измерительного устройства (обмотка измерительного устройства или датчика должна иметь малое сопротивление).

Для измерения различного рода токов используют различные методы и средства. Чтобы правильно измерять необходимую величину и не нанести при этом никакого вреда, нужно правильно применять каждый метод измерения.

Шунты измерительных приборов

Измерительный шунт — сопротивление, параллельно подключенное к зажимам измерительного амперметра (параллельно его внутреннему электрическому сопротивлению). Это позволяет прибору расширить измерительный диапазон по току при снижении его чувствительности и разрешающей способности.

Измерительные шунты производят из манганина. В зависимости от конструктивного исполнения бывают:

Для определения небольших значений тока (не более 30 А) шунт чаще всего находится внутри корпуса прибора. В случае измерения внушительных значений тока во избежание чрезмерного нагрева корпуса шунт имеет наружную конфигурацию исполнения.

В портативных магнитоэлектрических устройствах, рассчитанных на силу тока не более 30 ампер, внутренние шунты рассчитаны на несколько граничных значений измеряемой величины.

Многопредельный шунт устроен в виде ряда резисторов, которые возможно коммутировать в соответствии с пределом измерения, рычажным тумблером либо путем перемещения провода с одной клемы на другую.

У внешних резисторов, как правило, присутствует калибровка, с расчётом на распространенные значения тока и напряжения. Такие шунтирующие сопротивления имеют ряд номинальных значений напряжения: 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ.

При использовании элементов шунтирования в измерениях величин переменного тока наблюдается добавочная погрешность, связанная с преобразованием частоты, поскольку сопротивления измерительного механизма и шунтирующего устройства находятся в различных зависимостях от частоты.

Шунтирующие звенья классифицируются согласно точности: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, и 0,5. Цифровые значения, отвечающие каждому классу, указывают на допустимую величину расхождения сопротивления с его номиналом, выраженную в процентах.

Эксплуатационные требования, выдвигаемые к элементам шунтирования: низкие потери напряжения в области шунта, во избежание перегрева оборудования; стабильное значение сопротивления, обеспечивающие точность измерения; стойкость к коррозии и к воздействиям окружающей среды.

Контроль величины постоянного тока имеет широкий диапазон применения, в том числе:

• фотоэлектрическая промышленность,
• источники электропитания общественного транспорта,
• электрические генераторы и двигатели,
• оборудование для сварочных работ,
• инверторы,
• и другие системы с наличием высоких значений постоянного тока.

Во многих промышленных отраслях применение шунтирующих резисторов зарекомендовало себя как надежный, точный и долговременный способ для беспрерывного измерения тока постоянной величины.

Расчет и изготовление шунта

Амперметр M367 имеет максимальный предел измерения тока 150 А. Очевидно, что при определении таких величин силы тока задействовано внешнее шунтирующее сопротивление. Освобожденный от влияния шунтирующего элемента прибор приобретает свойства миллиамперметра с максимальным показанием силы тока 30 мА.

Следовательно, варьируя разными значениями сопротивления електр. звена, можно добиться любой области измерения. Чтобы подтвердить это на практике, можно создать шунт для амперметра своими руками.

Основные понятия и формулы

Значение суммарной величины тока I распределяется между шунтирующим резистором (Rш, Iш) и изм. прибором (Rа, Iа) и находится в обратно пропорциональной зависимости сопротивлению этих участков.

Электросопротивление ответвления измерительной цепи: Rш=RаIа / (I-Iа).

Для умножения масштаба измерения в n раз следует принять значение: Rш=(n-1) / Rа, при этом показатель n=I/Iа — коэффициент шунтирования.

Расчет шунтирующего звена

Для расчета шунта микроамперметра можно воспользоваться данными об измерительной головке прибора: сопротивление рамки (Rрам), величина тока, которая соответствует максимальному отклонению индикаторной стрелки (Iинд) и наибольшее значение прогнозируемой шкалы измерения тока (Imax). Максимальным измеряемым током примем значение 30 мА. Значение Iинд определяется экспериментальным путем. Для этого последовательно включается в электрическую цепь переменный резистор R, шкала индикатор и измерительный тестер.

Перемещая ходунок резистора R, следует добиться максимального показания стрелки на шкале индикатора и зафиксировать показания Iинд на тестере. Вследствие опыта известны величины Iинд = 0. 0004 А и Rрам=1кОм (также измеряется тестером), этого достаточно для дальнейшего расчета сопротивления шунта микроамперметра (индикатора) по формуле:

Rш=Rрам * Iинд / Imax; получаем Rш=13,3 Ом.

Длина проводника

Выбрав материал для изготовления и зная величину его удельного сопротивления, необходимо рассчитать длину токовой части шунта.

Согласно соотношению: Rш=p*J/S,

где: p-удельное сопротивление, J-длина, S- площадь поперечного сечения проводника, подбираются геометрические параметры медного провода (p=0.0175 Ом*мм2 /м).

Величину площади можно рассчитать из формулы, вооружившись предполагаемым значением диаметра:

Тогда искомая величина будет равна:

При диаметре проводника d= 0.1 мм, подставив значения получается длина:

Расчет шунта для амперметра постоянного тока определил такие выходные данные:

максимальный ток измерения — 30 мА;

материал проводника — медная жила 0.1 мм в диаметре длиною 0,45 м.

Для удобства и упрощения расчетов относительно шкал измерительных приборов используют онлайн-калькулятор.

Амперметр для зарядного устройства

Нелишним будет знать, как сделать из вольтметра амперметр и применить его в процессе контролирования силы тока при зарядке аккумуляторных батарей.

Необходимый стрелочный вольтметр проверяется на способность стрелки полностью отклонятся вдоль измерительной шкалы. Следует убедиться в отсутствии добавочных сопротивлений или внутреннего шунта.

До этого был рассмотрен расчетный метод подбора шунтирующего резистора, в этом случае самодельный амперметр получается сугубо практическим путем, с помощью добавочного изм. прибора или тестера с пределом измерения до 8 А.

Соединяется в простую схему зарядный выпрямитель, дополнительный образцовый амперметр, проводник для будущего шунта и заряжаемая аккумуляторная батарея.

Для изготовления шунта для амперметра 10А своими руками на концах неизолированного толстого медного проводника длиною до 80 см выгибаются кольцеобразные дуги под крепеж болтом. После чего подсоединяется последовательно с образцовым изм. прибором в электрическую цепь выпрямитель — аккумулятор.

Один из концов стрелочного вольтметра основательно соединяется с шунтом, а другим, как щупом, проводится по медному проводу. Подается питание через выпрямитель и устанавливается по образцовому амперметру сила тока в цепи 5А.

Начиная от места крепления, щупом от вольтметра следует вести по проводу, пока на обоих приборах не установятся одинаковые значения тока. Согласно величине сопротивления рамки используемого стрелочного вольтметра определяется нужная длина провода шунтирования величиною до метра.

Проводник шунта возможно смотать в виде спирали либо как-то еще. Витки легонько растянуть с целью избежать прикосновений между ними или изолировать хлорвиниловой трубкой по всей длине спирали шунта.

Вариант предварительного определения длины провода для последующей замены изолированным проводником тоже вполне приемлем и практичен, но требует внимательности и тщательности в операциях замены шунта, повторяя все этапы по нескольку раз. Связано это с точностью показаний амперметра.

Соединительные провода от вольтметра должны быть обязательно припаяны непосредственно к шунтирующей спирали, иначе прибор будет иметь погрешности в показаниях.

Провода соединяющие шунт и изм. прибор выбирают произвольной длины, поэтому шунтирующий элемент возможно поместить в любой части корпуса выпрямителя.

Шкала амперметра для измерения величины постоянного тока равномерная, этим нужно руководствоваться при ее выборе. Букву V правильно заменить на А, а цифровые значения подогнать из расчета максимального тока в 10 А.

“>

Какое добавочное сопротивление необходимо присоединить к вольтметру — MOREREMONTA

Тест по физике Измерение силы тока и напряжения для 11 класса с ответами. Тест включает в себя 2 варианта. В каждом варианте по 5 заданий.

1 вариант

1. Во сколько раз изменится цена деления амперметра, имеющего внутреннее сопротивление 5 Ом, если парал­лельно с ним включить шунт сопротивлением 1 Ом?

А. В 5 раз
Б. В 4 раза
В. В 6 раз

2. Определите, какое добавочное сопротивление необхо­димо присоединить к вольтметру, чтобы его цена деле­ния увеличилась в 5 раз. Сопротивление вольтметра рав­но 1000 Ом.

А. 4000 Ом
Б. 5000 Ом
В. 6000 Ом

3. Для увеличения предела измерения амперметра с 1 А до 20 А к нему подключен шунт сопротивлением 0,04 Ом. Каково сопротивление амперметра?

А. 0,76 Ом
Б. 1,54 Ом
В. 0,38 Ом

4. Вольтметр может измерить максимальное напряжение 6 В. Подключение к нему добавочного сопротивления 80 кОм позволило увеличить предел его измерения до 240 В. Каково сопротивление вольтметра?

А. 4 кОм
Б. 2 кОм
В. 1 кОм

5. Чему равно сопротивление шунта для удвоения диапа­зона измерений гальванометра, если сопротивление по­следнего равно 30 Ом?

А. 30 Ом
Б. 60 Ом
В. 10 Ом

2 вариант

1. Рассчитайте сопротивление шунта к амперметру, если его цена деления увеличилась в 5 раз. Внутреннее сопро­тивление амперметра равно 1 Ом.

А. 0,25 Ом
Б. 2 Ом
В. 5 Ом

2. Во сколько раз изменится цена деления вольтметра с внутренним сопротивлением 2000 Ом, если к нему под­ключить добавочное сопротивление 10 кОм?

А. В 5 раз
Б. В 6 раз
В. В 10 раз

3. Определите сопротивление амперметра, если для уве­личения его предела измерения с 2 А до 10 А к нему под­ключен шунт сопротивлением 0,3 Ом.

А. 2,4 Ом
Б. 1,2 Ом
В. 0,6 Ом

4. При подключении к вольтметру добавочного сопротив­ления 40 кОм предел его измерения увеличился от 10 В до 200 В. Чему равно сопротивление вольтметра?

А. 1 кОм
Б. 4,2 кОм
В. 2,1 кОм

5. Какое добавочное сопротивление необходимо подклю­чить к вольтметру, чтобы увеличить предел его измерений в 3 раза, если сопротивление вольтметра равно 3 кОм?

А. 6 кОм
Б. 2 кОм
В. 1 кОм

Ответы на тест по физике Измерение силы тока и напряжения для 11 класса
1 вариант
1-В
2-А
3-А
4-Б
5-А
2 вариант
1-А
2-Б
3-Б
4-В
5-А

Вольтметр со шкалой, рассчитанной на 5 В, имеет внутреннее сопротивление 200 Ом. Определить величину добавочного сопротивления, которое необходимо подключить к вольтметру, чтобы измерять напряжение до 100 В.

Дано:

Решение:

Максимальный ток, протекающий через вольтметр

Падение напряжения на добавочном сопротивлении

Ответ:

Вольтметр со шкалой, рассчитанной на 5 В, имеет внутреннее сопротивление 200 Ом. Определить величину добавочного сопротивления, которое необходимо подключить к вольтметру, чтобы измерять напряжение до 100 В.

Дано:

Решение:

Максимальный ток, протекающий через вольтметр

Падение напряжения на добавочном сопротивлении

Ответ:

Задачи 1-ой степени сложности — Студопедия

1. Необходимо измерить ток потребителя в пределах 20 – 25 А. Имеется микроамперметр с пределом измерения 200мкА, внутренним сопротивлением 300 Ом и максимальным числом делений 100. Определить сопротивление шунта для расширения предела измерения до 30 А и определить относительную погрешность измерения на отметке 85 делений, если класс точности прибора 1,0.

Решение:

2. Предел измерения I_пр амперметра с внутренним сопротивлением R_А должен быть расширен до значения 8 I_пр. Найти значение R_Ш.

Решение:

3. Предел измерения микроамперметра на 150 мкА должен быть расширен до 15 А. Определить сопротивление шунта, если внутреннее его сопротивление R_А = 400 А.

Решение:

4. Амперметр с внутренним сопротивлением R_А = 0,015 Ом и пределом измерения 20 А имеет шунт сопротивлением 0,005 Ом. Определить предел измерения амперметра с шунтом, а также ток в цепи, если его показание равно 12 А.

Решение:

5. Милливольтметр с пределом измерения 75 мВ и внутренним сопротивлением R_В = 25 Ом имеет 150 делений шкалы. Определить сопротивление шунта, чтобы прибором можно было измерять предельное значение тока 30 А. Определить цену деления прибора в обоих случаях.

Решение:

6. Микроамперметр с пределом измерения 1000 мкА и внутренним сопротивлением R_А =300 Ом необходимо использовать в качестве вольтметра на предел 30 В. Определить добавочное сопротивление.

Решение:

7. Милливольтметр с пределом измерения 750 мВ необходимо переделать в многопредельный вольтметр с пределами 7,5; 15; 75; 150В. Добавочное сопротивление на пределе 7,5 В составляет 1350 Ом. Определить добавочное сопротивление на каждом из пределов, сопротивление и ток полного отклонения прибора.

Решение:

8. У вольтметра электродинамической системы с пределом измерения U = 300 В и внутренним сопротивлением R_в = 30 кОм необходимо расширить предел до 1500 В. Определить добавочное сопротивление вольтметра и максимальную потребляемую мощность на основном и расширенном пределах.

Решение:

9. Предел измерения вольтметра электромагнитной системы составляет 7,5 В при внутреннем сопротивлении R_в = 200 Ом. Определить добавочное сопротивление, которое необходимо включить для расширения предела измерения до 600 В.

Решение:

10. Амперметром с внутренним сопротивлением R_A = 1 Ом следует измерить ток в 10, 100 и 1000 раз больше его номинального значения. Найти соотношение между сопротивлениями амперметра и шунтов, подобранных для выполнения указанных измерений.

Решение:

11. Амперметр, имеющий внутреннее сопротивление 0,2 Ом и предел измерения 10 А, необходимо использовать для измерения тока до 500 А. Определить сопротивление шунта прибора и падение напряжения на амперметре и шунте.

Решение:

12. Номинальный ток амперметра I_н = 1 А, сопротивление шунта R_ш = 0,5 Ом Определить сопротивление амперметра, если номинальное значение тока в нем было при общем токе цепи 5 А.

Решение:

13. Номинальный ток амперметра 1 А, его внутреннее сопротивление 0,08 Ом. Какой ток проходит в электрической цепи, если амперметр с шунтом сопротивлением 0,03 Ом показывает ток 0,9 А?

Решение:

14. Необходимо измерить напряжение в пределах 30-40 В. Какой из вольтметров позволяет произвести измерение с большей точностью:

1 ) с верхним пределом 50 В и классом точности 2,5;

2) с верхним пределом 100 В и классом точности 1,5;

3) с верхним пределом 300 В и классом точности 0,5; 4) с верхним пределом 150 В и классом точности 1.

Решение:

15. Вольтметром с внутренним сопротивлением R_v требуется измерить напряжение в 10, 100 и 1000 раз больше его номинального значения. Найти соотношение между внутренним сопротивлением вольтметра и сопротивлениями добавочных резисторов, подобранных для выполнения указанных условий.

Решение:

16. Номинальное напряжение вольтметра 10 В, внутреннее его сопротивление 5 кОм. Какое допустимое напряжение может быть в измеряемой цепи, если к вольтметру подключен добавочный резистор, сопротивление которого 150 кОм?

Решение:

17. Вольтметр рассчитан для измерения напряжения до 15 В. Определить сопротивление добавочного резистора, который необходимо подключить к вольтметру с R_v = 50 кОм, чтобы с его помощью измерять напряжение 220 В. Каковы при этом потери мощности в обмотке вольтметра и добавочном резисторе?

Решение:

18. Номинальное напряжение вольтметра 30 В, его внутреннее сопротивление 10 кОм. Каково напряжение в измеряемой цепи, если показание вольтметра 10 В соответствует сопротивлению добавочного резистора 50 кОм?

Решение:

19. Для измерения ЭДС генератора к его зажимам присоединен вольтметр (рис, 3.1), сопротивление которого R_v = 10000 Ом. Сопротивление якоря генератора R_а = 0,2 Ом. Определить, на сколько процентов делаем ошибку, считая показание вольтметра, равным ЭДС генератора.

Решение:

20. Амперметр, сопротивление которого R_А = 0,3 Ом, имеет шкалу в 150 делений и постоянная прибора С_А = 0,001 А/дел. Определить сопротивление шунта R_Ш, при помощи которого можно было измерять ток до 300 А.

Решение:

21. Амперметр, сопротивление которого R_А = 0,3 Ом, имеет шкалу в 150 делений и постоянная прибора С_А = 0,001 А/дел. Определить; какое сопротивление R_Д необходимо последовательно включить с амперметром, чтобы этим прибором можно было измерять напряжение до 150В.

Решение:

22. Какой ток можно измерять амперметром (сопротивление R_А = 0,3 Ом, шкала имеет 150 делений и постоянная прибора С_А =0,001 А/дел), если имеется шунт с сопротивлением Ом?

Решение:

23. Необходимо подобрать к амперметру с сопротивлением R_А шунты, расширяющие пределы измерения в 10 и 100 раз. Каковы будут соотношения между сопротивлением амперметра и шунта?

Решение:

24. Вольтметр с ценой деления 1В/дел, шкала которого содержит 150 делений, имеет сопротивление R_В = 10 000 Ом. Какое добавочное сопротивление R_Д необходимо включить последовательно с вольтметром, чтобы им можно было измерять напряжение до 600 В?

Решение:

25. Через амперметр, включенный в цепь через трансформатор тока ТЛ-35К, рассчитанный на ток 600/5 А, проходит ток I₂ = 4,25 А, Определить ток в первичной цепи.

Решение:

26. Амперметр, рассчитанный на 5А, со шкалой 0 — 500 делений включен в цепь через трансформатор тока 400/5 А. Какой ток проходит в первичной и вторичной обмотках трансформатора, если амперметр показывает 350 делений?

Решение:

27. Ваттметр, имеющий пределы измерения U = 150 В, I = 5 А и число делений шкалы 150, включены через измерительный трансформатор, напряжения 6000/100 В и трансформатор тока 500/5 А. Определить мощность первичной цепи, если показания ваттметра — 124 деления.

Решение:

28. Через трансформатор тока 500/5А и трансформатор напряжения 6000/100В в сеть переменного тока включены амперметр, вольтметр и ваттметр. Определить ток, напряжение, активную мощность и коэффициент мощности цепи, если амперметр показал I = 4 А, вольтметр — U = 100 В, а ваттметр — 350 Вт.

Решение:

29. Обмотки ваттметра, рассчитанные на номинальную мощность Р_ном = 500 Вт, присоединены к сети переменного тока через измерительный трансформатор напряжения НОМ-6 (3000/100 В) и трансформатор тока ТПЛ-10 (400/5 А). Определять мощность первичной цепи, если мощность в цепи ваттметра Р = 380 Вт.

Решение:

30. К трансформатору напряжения НОМ-10 (номинальное напряжение первичной обмотки 10 000 В) подключили вольтметр, рассчитанный на 150 В. Определить напряжение на вольтметре, если напряжение в первичной цепи понизилось до 9950 В.

Решение:

Подключение, расчет и выбор шунта для амперметра

Шунт нужен для того, чтобы измерять ток больший за максимально измеряемый ток прибора. Ток разделяется на две ветви, и меньшая величина тока протекает по амперметру, а большая – по шунту.

Шунт представляет собой проводник, катушку или резистор. Если шунт необходим для измерения тока меньше 30А, то его встраивают в сам амперметр. При больших токах шунт делают выносной, чтобы он не нагревал сам прибор.

Шунтирование – это процесс параллельного подключения одного элемента к другому. Шунт подключают параллельно амперметру для расширения шкалы прибора.

При подключенном шунте часть тока, протекает мимо прибора по шунту и тем самым уменьшается нагрузка на прибор.

Расчет шунта для амперметра

Ниже приведена формула для расчета необходимого сопротивления шунта, подключаемого к амперметру для увеличения шкалы измерения.

Где :

• R_А, I_A – сопротивление и ток амперметра
• R_Ш – сопротивление шунта
• I – ток, который необходимо измерить

Если измеряемый ток значительно больше максимального измеряемого тока амперметра, то этой величиной в формуле выше можно пренебречь по причине её малого влияния на результат. И мы получим отношение R_Ш/R_А=I_А/I.

Если необходимо увеличить предел измеряемого тока в m раз, то можно воспользоваться следующим соотношением – R_Ш=(m-1)/R_А

Разберем пример, где все цифры взяты из головы и не имеют под собой справочной обоснованности.

Задача. Амперметр имеет внутреннее сопротивление 10 Ом и максимальный измеряемый ток 1 А. Какое должно быть сопротивление шунта, чтобы можно было измерить ток 100А. Как его рассчитать?

Решение. При увеличении шкалы по амперметру будет течь ток в 1А как и раньше, а по шунту потечет ток 100-1=99А. Получится, что ток будет делиться в отношении 1:99, а сопротивления будут обратно пропорциональны.

Воспользуемся формулой выше и получим R_Ш=10*1/(100-1)=0,101 Ом.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Самое популярное

Что такое шунт амперметра ?. Скорость протекающего тока … | Кэтрин Табуена и Андреа Боссони

Скорость протекающего тока является важным понятием в электронике. Слишком слабый ток не запустит ваш тостер, а слишком большой может поджечь ваше оборудование. Если вы планируете делать какие-то электрические проекты своими руками, важно знать, какое количество тока потребляется. Скромный шунт для амперметра постоянного тока — отличный инструмент, который позволяет это сделать.

Пример амперметра цепи

Шунт амперметра постоянного тока представляет собой изящное устройство, которое обеспечивает соединение с очень низким сопротивлением между двумя точками в электрической цепи. Этот канал с низким сопротивлением подключается параллельно амперметру. С точки зрения непрофессионала, шунт — это встроенный прибор, в то время как другие типы шунтов подключаются к цепи извне.

Прежде чем мы обсудим механику амперметра постоянного тока, нам сначала нужно понять процесс электрического тока и закон Ома, который определяет взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением. Закон Ома — это принцип, лежащий в основе шунта токового амперметра.

Представьте себе: электрический ток течет через резистор, и измеряется падение напряжения на резисторе.Если нам известно сопротивление, мы можем рассчитать ток, используя уравнение I = V / R.

Амперметр предназначен для измерения слабого электрического тока и не может измерять сильный ток самостоятельно. Шунт должен быть подключен параллельно амперметру, чтобы он мог измерять сильный электрический ток.

При параллельном подключении напряжение шунта и амперметра падает на измерителе, а электрический ток шунта остается прежним; это означает, что шунт не влияет на движение стрелки.

Значение сопротивления шунта легко вычислить, если у вас есть базовые знания алгебры.

Допустим, схема, используемая для измерения тока, представлена ​​буквой I. Эта схема имеет амперметр и шунт, которые подключены параллельно друг другу. Амперметр предназначен для измерения малых или малых токов; мы представим это с помощью значения Im. Обратите внимание, ток I проходит через счетчик с большой величиной и может сжечь его.

Для измерения тока I нам понадобится шунт в цепи.Выражение для расчета значения сопротивления:

Шунтирующий ток рассчитывается по этой формуле.

Следовательно, математическое уравнение электрического сопротивления шунта имеет вид,

Умножающая мощность шунта — это отношение общего тока к другому току, который требует перемещения катушки амперметра.

Умножающую способность можно найти с помощью этого уравнения.

Следовательно, сопротивление шунта становится равным:

Шунт предназначен для поддержания температуры материала даже при значительном электрическом токе, протекающем по цепи. Шунт и его температурный коэффициент отображают взаимосвязь между различиями физических свойств устройства в отношении изменений температуры. Его текущее сопротивление всегда остается постоянным со временем.

Определение размеров шунта для амперметра постоянного тока

Считаете эту статью полезной?
Подпишитесь на нашу рассылку новостей!

Амперметрам постоянного тока для работы требуются шунты. Некоторые счетчики имеют встроенные шунты, некоторые — внешние. Внешние шунты помещаются в цепь, в которой должен измеряться ток.(См. Техническое описание: Стратегии мониторинга постоянного тока) для обсуждения положений амперметра в электрических системах постоянного тока). Шунты и измерители должны соответствовать их номинальным характеристикам и калибровке. Например, для счетчика на 50 ампер / 50 мВ требуется шунт на 50 ампер; для счетчика на 200 ампер / 50 мВ требуется шунт на 200 ампер. (Счетчики Blue Sea Systems показывают отклонение на полную шкалу при 50 мВ).

Как работает шунт . Когда думаешь о протекании тока в проводе, полезно думать о потоке воды в трубе. Принцип работы шунта аналогичен ограничению потока воды в трубе и обходу ограничения.Часть потока воды в магистральной трубе отводится через байпас. Лопастное колесо в байпасе измеряет расход воды через байпас. Если байпас позволяет 1/100 ^th воды в основной трубе проходить через него, а ограничение позволяет оставшимся 99/100 ^тысяч воды проходить через него, отношение потока в байпасе к Ограничение составляет от 1 до 99. Используя это соотношение, лопаточное колесо может быть откалибровано для индикации общего потока через основную трубу.

Амперметр постоянного тока и шунт работают аналогичным образом — небольшой ток, протекающий через основной провод, отводится на измеритель и измеряется им. Аналоговые измерители имеют очень тонкие внутренние провода, которые изгибаются, чтобы стрелка могла двигаться. Поскольку провода в порядке, они пропускают очень слабый ток. Следовательно, ток в измерителе должен составлять крошечную долю от общего тока, который необходимо измерить.

Для получения точных показаний тока, протекающего через основной провод, шунт и измеритель очень точно откалиброваны при фиксированных значениях сопротивления — сопротивление измерителя обычно составляет 50 Ом, а сопротивление шунта составляет доли Ом.

Пример: 50 амперметр. Для измерителя, откалиброванного на отклонение полной шкалы 50 ампер, измеритель покажет, что через шунт протекает 50 ампер, когда измеритель покажет 50 ампер. Сопротивление шунта составляет 0,001 Ом. Отношение сопротивления шунта к сопротивлению измерителя составляет:

Следовательно, когда через шунт протекает ток 50 А, через измеритель протекает ток 50 X 0,00002 = 1 мА.

Пример: 200 амперметр. Для измерителя, откалиброванного на отклонение полной шкалы 200 ампер, измеритель покажет, что 200 ампер протекает через шунт, когда измеритель покажет 200 ампер. Сопротивление шунта 0,00025 Ом. Отношение сопротивления шунта к сопротивлению счетчика составляет 0,000005.

Постоянный ток. Номинальный ток шунта указывает ток, который обеспечивает показание полной шкалы на соответствующем измерителе. Длительные токи не должны превышать 80% от номинального значения шунта. Однако кратковременные токи, возникающие при запуске двигателя или запуске двигателя, могут превышать номинальные значения шунта в 2 или более раз без повреждения шунта или измерителя.

Подключение нескольких счетчиков к одному шунту. Поскольку по шунту проходит почти весь ток, а токи счетчика малы, можно подключить несколько счетчиков к одному шунту, чтобы ток можно было наблюдать в нескольких местах. Иногда счетчики устанавливаются как в машинном отделении, так и на посту управления для контроля выходной мощности генератора или других значительных токов.

Амперметр Дизайн | Цепи измерения постоянного тока

Амперметры для измерения электрического тока

Измеритель, предназначенный для измерения электрического тока, обычно называют «амперметром», потому что единицей измерения является «ампер».”

В конструкциях амперметра внешние резисторы, добавленные для расширения диапазона использования механизма, подключаются параллельно с механизмом, а не последовательно, как в случае вольтметров. Это связано с тем, что мы хотим разделить измеренный ток, а не измеренное напряжение, идущее на движение, и потому, что цепи делителей тока всегда образованы параллельными сопротивлениями.

Создание амперметра

Взяв то же движение измерителя, что и в примере вольтметра, мы можем увидеть, что он сам по себе будет очень ограниченным прибором, полное отклонение происходит только при 1 мА:

Как и в случае с расширением возможности измерения напряжения измерительного механизма, нам пришлось бы соответственно изменить маркировку шкалы механизма, чтобы она показывала по-другому для расширенного диапазона тока.Например, если бы мы хотели спроектировать амперметр с диапазоном полной шкалы в 5 ампер, используя тот же механизм измерения, что и раньше (с внутренним диапазоном полной шкалы всего 1 мА), нам пришлось бы перемаркировать механизм шкала так, чтобы показывать 0 A в крайнем левом и 5 A в крайнем правом углу, а не от 0 мА до 1 мА, как раньше.

Независимо от того, какой расширенный диапазон обеспечивают параллельно соединенные резисторы, мы должны представить его графически на лицевой стороне счетчика.

Используя 5 ампер в качестве расширенного диапазона для движения нашего образца, давайте определим величину параллельного сопротивления, необходимого для «шунтирования» или байпаса большей части тока, чтобы только 1 мА прошел через механизм с общим током 5 А. :

Из заданных значений тока движения, сопротивления движению и полного (измеренного) тока цепи мы можем определить напряжение на перемещении измерителя (закон Ома, примененный к центральному столбцу, E = IR):

Зная, что цепь, образованная движением и шунтом, имеет параллельную конфигурацию, мы знаем, что напряжение на движущемся, шунтирующем и испытательном проводах (общее) должно быть одинаковым:

Мы также знаем, что ток через шунт должен быть разницей между общим током (5 ампер) и током через механизм (1 мА), потому что токи ответвления складываются в параллельной конфигурации:

Затем, используя закон Ома (R = E / I) в правом столбце, мы можем определить необходимое сопротивление шунта:

Конечно, мы могли бы рассчитать такое же значение чуть более 100 мОм (100 мОм) для шунта, вычислив полное сопротивление (R = E / I; 0. 5 вольт / 5 ампер = точно 100 мОм), затем обратная формула параллельного сопротивления, но арифметика была бы более сложной:

Амперметр в реальных конструкциях

В реальной жизни шунтирующий резистор амперметра обычно заключен в защитный металлический корпус измерительного блока, скрытый от глаз. Обратите внимание на конструкцию амперметра на следующей фотографии:

Данный амперметр является автомобильным прибором производства Stewart-Warner.Хотя сам механизм измерителя D’Arsonval, вероятно, имеет диапазон полной шкалы в миллиамперах, измеритель в целом имеет диапазон +/- 60 ампер. Шунтирующий резистор, обеспечивающий этот диапазон высоких токов, заключен в металлический корпус измерителя.

Также обратите внимание на этот конкретный измеритель, что стрелка центрируется на нуле ампер и может указывать либо «положительный» ток, либо «отрицательный» ток. Подключенный к цепи зарядки аккумулятора автомобиля, этот измеритель может указывать состояние зарядки (ток, протекающий от генератора к аккумулятору) или состояние разряда (ток, протекающий от аккумулятора к остальной части нагрузки автомобиля).

Увеличение полезного диапазона амперметра

Как и в случае с многодиапазонными вольтметрами, амперметрам может быть предоставлено более одного рабочего диапазона за счет включения нескольких шунтирующих резисторов, переключаемых с помощью многополюсного переключателя:

Обратите внимание, что резисторы диапазона подключаются через переключатель так, чтобы быть параллельно движению измерителя, а не последовательно, как это было в конструкции вольтметра. Разумеется, пятипозиционный переключатель одновременно контактирует только с одним резистором.Размер каждого резистора соответствует разному диапазону полной шкалы в зависимости от номинальной скорости движения измерителя (1 мА, 500 Ом).

В такой конструкции измерителя каждое значение резистора определяется одним и тем же методом с использованием известного общего тока, номинального отклонения перемещения и сопротивления перемещению. Для амперметра с диапазонами 100 мА, 1 А, 10 А и 100 А сопротивление шунта будет таким:

Обратите внимание, что значения этих шунтирующих резисторов очень низкие! 5.00005 мОм составляет 5,00005 мОм или 0,00500005 Ом! Чтобы добиться такого низкого сопротивления, шунтирующие резисторы амперметра часто приходится изготавливать на заказ из проволоки относительно большого диаметра или цельных металлических деталей.

При выборе размеров шунтирующих резисторов амперметра следует учитывать фактор рассеиваемой мощности. В отличие от вольтметра, резисторы диапазона амперметра должны пропускать большой ток. Если эти шунтирующие резисторы не имеют соответствующего размера, они могут перегреться и получить повреждения или, по крайней мере, потерять точность из-за перегрева.Для приведенного выше примера счетчика рассеиваемая мощность при полномасштабном показании составляет (двойные волнистые линии представляют «приблизительно равные» в математике):

Резистор на 1/8 Вт подойдет для R ₄ , резистора на 1/2 Вт будет достаточно для R ₃ и 5 Вт для R ₂ (хотя резисторы, как правило, сохраняют свою долговременную точность). Лучше, если они не будут эксплуатироваться вблизи их номинальной рассеиваемой мощности, поэтому вы можете захотеть переоценить резисторы R ₂ и R ₃ ), но прецизионные резисторы на 50 Вт действительно редкие и дорогие компоненты.Для R ₁ может потребоваться изготовить нестандартный резистор из металлической заготовки или толстой проволоки, чтобы удовлетворить требованиям как низкого сопротивления, так и высокой номинальной мощности.

Иногда шунтирующие резисторы используются вместе с вольтметрами с высоким входным сопротивлением для измерения тока. В этих случаях ток, протекающий через движение вольтметра, достаточно мал, чтобы его можно было считать незначительным, а сопротивление шунта может быть рассчитано в соответствии с тем, сколько вольт или милливольт будет выпадать на один ампер тока:

Если, например, шунтирующий резистор в приведенной выше схеме имеет номинал точно 1 Ом, на каждый ампер тока через него будет падать 1 вольт.Тогда показания вольтметра можно рассматривать как прямую индикацию тока через шунт.

Для измерения очень малых токов можно использовать более высокие значения сопротивления шунта для создания большего падения напряжения на заданную единицу тока, тем самым расширяя полезный диапазон (вольтметра) до более низких значений тока. Использование вольтметров в сочетании с маломощными шунтирующими сопротивлениями для измерения тока обычно наблюдается в промышленных приложениях.

Использование шунтирующего резистора и вольтметра вместо амперметра

Использование шунтирующего резистора вместе с вольтметром для измерения тока может быть полезным приемом для упрощения задачи частого измерения тока в цепи.Обычно, чтобы измерить ток через цепь с помощью амперметра, цепь должна быть разорвана (прервана) и амперметр вставлен между разделенными концами проводов, например:

Если у нас есть цепь, в которой необходимо часто измерять ток, или если мы просто хотим сделать процесс измерения тока более удобным, можно поместить шунтирующий резистор между этими точками и оставить там постоянно, а показания тока будут сняты с помощью вольтметра как необходимо без нарушения целостности цепи:

Конечно, необходимо соблюдать осторожность при выборе достаточно низкого номинала шунтирующего резистора, чтобы он не оказывал отрицательного воздействия на нормальную работу схемы, но это, как правило, несложно.Этот метод также может быть полезен при компьютерном анализе цепей, где мы могли бы захотеть, чтобы компьютер отображал ток через цепь с точки зрения напряжения (с SPICE это позволило бы нам избежать идиосинкразии чтения отрицательных значений тока):

Пример схемы шунтирующего резистора v1 1 0 rshunt 1 2 1 rload 2 0 15k .dc v1 12 12 1 .print dc v (1,2) .end 

v1 v (1,2) 1.200E + 01 7.999E-04 

Мы бы интерпретировали показание напряжения на шунтирующем резисторе (между узлами схемы 1 и 2 в моделировании SPICE) непосредственно как ампер с 7.999E-04 составляет 0,7999 мА или 799,9 мкА. В идеале, 12 вольт, приложенное непосредственно к 15 кОм, даст нам ровно 0,8 мА, но сопротивление шунта немного уменьшает этот ток (как это было бы в реальной жизни).

Однако такая крошечная погрешность, как правило, находится в приемлемых пределах точности либо для моделирования, либо для реальной схемы, и поэтому шунтирующие резисторы можно использовать во всех приложениях, кроме самых требовательных для точного измерения тока.

ОБЗОР:

• Диапазоны амперметра создаются путем добавления параллельных «шунтирующих» резисторов в цепь механизма, обеспечивающих точное деление тока.

Шунтирующие резисторы

• могут иметь большую рассеиваемую мощность, поэтому будьте осторожны при выборе деталей для таких измерителей!

Шунтирующие резисторы

• могут использоваться вместе с вольтметрами с высоким сопротивлением, а также с механизмами амперметра с низким сопротивлением, обеспечивая точное падение напряжения для заданных величин тока. Шунтирующие резисторы следует выбирать с максимально низким значением сопротивления, чтобы минимизировать их влияние на тестируемую цепь.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Подключение вольтметра / амперметра | Лодка Design Net

Спасибо за помощь, Берт.

Эти спецификации, которые я опубликовал, относятся к двигателю, который кажется похожим на мой (реальный пример наихудшего случая), но у меня пока нет надежного способа сообщить фактические характеристики моего двигателя.

Кроме того, у моего двигателя всего 7 В, поэтому более высокое потребление тока не будет такой головной болью.

Первое, что я собираюсь сделать, это посмотреть, смогу ли я найти на двигателе какие-либо маркировки, которые предоставят некоторую информацию о производительности, когда я вернусь в мастерскую.

Добавил инфу, только что нашел —
http: // www.rcnz.com/Shop/Service/De…ili_Model___Quick_540_Brushless_Outboard.html
Quick 540 outboard
2858B Бесщеточный двигатель
Напряжение: 7,2-12 В
Выход: 2800 кВ

Похоже, что пока я не сделаю это, попытка установить амперметр может вызвать проблемы.

Тем временем я все еще пытаюсь осмыслить формулы, принципы, которые мне нужно будет освоить на этом этапе.

Для справки, я наткнулся на эту информацию на модельном сайте.

«Расшифровка чисел.
Бесколлекторные двигатели обычно имеют несколько цифр, описывающих их характеристики, поскольку они, как правило, более стандартизированы для всех марок. Это упрощает выбор двигателя в соответствии с применением.

кв. Число оборотов на вольт, наиболее важный показатель, дает число оборотов двигателя без нагрузки как постоянное, поэтому двигатель на 1000 кВт будет иметь 6000 об / мин при 6 В, 12000 об / мин при 12 В и т. Д. (Kv x V = об / мин)
Io. Ток без нагрузки, обычно 10 вольт.
Rm, внутреннее сопротивление обмоток.
Эти две цифры можно использовать для расчета силы тока двигателя.
Размер, большинство сторонних производителей указывают размер статора, а не размер корпуса, но общие размеры обычно также указываются в технических характеристиках. Мотор обычно обозначается примерно так: 22-20 или 28-36 с добавлением букв спереди и сзади. Модель 22-20 имеет размер статора диаметром 22 мм и длиной 20 мм, а 36-40 — диаметром 36 мм и длиной 40 мм, как вы понимаете.
Также обратите внимание, что чем больше диаметр или чем больше размер статора, тем больше крутящий момент, но обычно ниже Kv. Обороты двигателя (количество обмоток) также влияют на Kv.?

Серия тренингов по электричеству и электронике ВМС (NEETS), модуль 1-1

[Перейти к TOC]

Модуль 1 — Введение в материю, энергию и постоянный ток
Страницы i — ix,
От 1-1 до 1-10,
От 1-11 до 1-20,
1-21 до 1-30,
С 1-41 по 1-50,
От 1-51 до 1-60,
С 1-61 по 1-65,
От 2-1 до 2-10,
2-11 до 2-20,
От 2-21 до 2-29,
От 3-1 до 3-10,
С 3-11 до 3-20,
С 3-21 до 3-30,
3-31 до 3-40,
3-41 до 3-50,
3-51 до 3-60,
С 3-61 по 3-70,
С 3-71 по 3-80,
С 3-81 по 3-90,
С 3-91 по 3-100,
3-101 до 110,
С 3-111 по 3-120,
3-121 к 3-126, Приложение
Я,
II,
III,
IV,
V,
Показатель

Рисунок 1-22.- Амперметр с внутренними шунтирующими резисторами.

Путем добавления нескольких шунтирующих резисторов в
корпус измерителя, с переключателем для выбора желаемого резистора, амперметр будет способен измерять несколько
различные максимальные значения тока или диапазоны.

Большинство используемых сегодня измерительных механизмов имеют чувствительность от
От 5 микроампер до 1 миллиампера. На рисунке 1-22 показана схема измерителя, переключенного на более высокие диапазоны, шунт и
амперметр, в котором используется измерительный механизм с чувствительностью 100 мкА и шунтирующие резисторы.Этот амперметр имеет
пять диапазонов (100 микроампер; 1, 10 и 100 миллиампер; 1 ампер), выбираемых переключателем.

Когда переключатель находится в положении 100 мкА, весь измеряемый ток будет проходить через измеритель.
движение. Ни один ток не пройдет через шунтирующие резисторы. Если амперметр установлен на 1
положение миллиампер, измеряемый ток будет иметь параллельные пути движения измерителя и всего шунта.
резисторы (R1, R2, R3 и R4).Теперь только часть тока пройдет через движение счетчика и
остальной ток пройдет через шунтирующие резисторы. Когда счетчик переключен в положение 10 миллиампер
(как показано на рис. 1-22), только резисторы R1, R2 и R3 шунтируют измеритель. Поскольку сопротивление маневрирования
сопротивление меньше, чем у R4 в цепи (как в случае положения 1 миллиампер), больше тока будет
проходят через шунтирующие резисторы, и меньший ток будет проходить через движение счетчика.По мере уменьшения сопротивления
и больший ток проходит через шунтирующие резисторы. Пока измеряемый ток не превышает диапазон
Выбранный, измерительный механизм никогда не будет пропускать ток более 100 мкА.

Шунт
резисторы изготавливаются с жесткими допусками. Это означает, что если выбран шунтирующий резистор с сопротивлением 0,01 Ом
(как R1 на рис. 1-22), фактическое сопротивление этого шунтирующего резистора не будет отличаться от этого значения более чем на 1
процент.Поскольку шунтирующий резистор используется для защиты движения измерителя и обеспечения точных измерений, он
Важно, чтобы сопротивление шунтирующего резистора было известно очень точно.

Рисунок 1-22 представляет
амперметр с внутренними шунтами. Шунтирующие резисторы находятся внутри корпуса счетчика и выбираются переключателем. Для ограниченного
диапазонов тока (ниже 50 ампер) чаще всего используются внутренние шунты.

1-21

Для более высоких диапазонов тока (выше 50 ампер) используются амперметры, в которых используются внешние шунты.Внешний
шунтирующий резистор служит той же цели, что и внутренний шунтирующий резистор. Внешний шунт подключен последовательно
с измеряемой цепью и параллельно с амперметром. Это шунтирует (шунтирует) амперметр, поэтому только
часть тока проходит через счетчик. Каждый внешний шунт будет отмечен максимальным значением тока.
что амперметр будет измерять при использовании этого шунта. На рисунке 1-23 показан амперметр, предназначенный для использования
внешние шунты и механизм измерения д’Арсонваля.Рисунок 1-23 (A) показывает внутреннюю конструкцию счетчика и
способ подключения внешнего шунта к измерителю и к измеряемой цепи. Рисунок 1-23 (C)
показаны некоторые типичные внешние шунты.

Рисунок 1-23. — Амперметр, использующий принцип Д’Арсонваля и внешние шунты.

Шунтирующий резистор — это не что иное, как резистор, включенный параллельно движению счетчика. Чтобы измерить высокий
тока, используются шунты с очень малым сопротивлением, поэтому большая часть тока проходит через шунт.С
общее сопротивление параллельной цепи (движение счетчика и шунтирующий резистор) всегда меньше, чем
сопротивление самого маленького резистора, при увеличении диапазона амперметра его сопротивление уменьшается.
Это
важно, потому что сопротивление нагрузки сильноточных цепей меньше, чем сопротивление нагрузки слаботочных цепей.
схемы. Для получения точных измерений необходимо, чтобы сопротивление амперметра было намного меньше, чем у нагрузки.
сопротивление, так как амперметр включен последовательно с нагрузкой.

Q20. Какое электрическое свойство
Амперметр измеряет?

1-22

Q21. Как подключить амперметр к тестируемой цепи?

Q22. Как амперметр влияет на измеряемую цепь?

Q23. Как у амперметра
влияние на измеряемую цепь сведено к минимуму?

Q24. Что такое чувствительность амперметра?

Q25. Что используется, чтобы амперметр мог измерять разные диапазоны?

Выбор диапазона

Частью правильного использования амперметра является правильное использование переключателя диапазона.Если ток будет
измеренное значение больше, чем шкала выбранного измерителя, движение измерителя будет иметь чрезмерный ток и будет
быть поврежденным. Поэтому при использовании амперметра важно всегда начинать с самого высокого диапазона. Если
ток может быть измерен в нескольких диапазонах, используйте диапазон, который дает значение около середины шкалы .
Рисунок 1-24 иллюстрирует эти моменты.

Рисунок 1-24. — Считывание амперметра в различных диапазонах.

Рисунок 1-24 (A) показывает начальное показание цепи. Максимальный диапазон (250 миллиампер) был
выбран, и показания счетчика очень маленькие. Было бы трудно правильно истолковать это прочтение каким-либо
степень точности. Рисунок 1-24 (B) показывает второе показание со следующим наибольшим диапазоном (50 миллиампер). В
прогиб метра немного больше. Это значение можно интерпретировать как 5 миллиампер. Поскольку это
приближение тока меньше следующего диапазона, счетчик переключается как

1-23

показано на рисунке 1-24 (C).Диапазон измерителя теперь составляет 10 миллиампер, и можно читать
показания счетчика 5 миллиампер с наибольшей степенью точности. Поскольку указанный ток равен
(или больше) следующего диапазона амперметра (5 миллиампер), прибор НЕ следует переключать на следующий диапазон.
классифицировать.

МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С АММЕТРОМ

При использовании амперметра необходимо соблюдать определенные меры предосторожности.
соблюдайте, чтобы предотвратить травмы себе или окружающим, а также предотвратить повреждение амперметра или оборудования, на котором
ты работаешь.Следующий список содержит МИНИМАЛЬНЫЕ меры предосторожности, которые следует соблюдать при использовании амперметра.

· Амперметры всегда должны подключаться последовательно с проверяемой цепью.

· Всегда начинайте с максимального диапазона амперметра.

· Обесточьте и полностью разрядите цепь перед подключением или отключением амперметра.

· В амперметрах постоянного тока соблюдайте полярность цепи, чтобы не повредить измеритель.

· Никогда не используйте амперметр постоянного тока для измерения переменного тока.

· Соблюдайте общие правила техники безопасности при работе с электрическими и электронными устройствами.

Q26. Почему для начального измерения следует использовать амперметр с максимальным диапазоном?

Q27. Какой диапазон амперметра выбран для окончательного измерения?

Q28. Перечислите шесть мер предосторожности при использовании амперметров.

Q29. Зачем нужен амперметр
быть поврежденным при параллельном подключении к измеряемой цепи?

ВОЛЬТМЕТРЫ

Все движения измерителя, рассмотренные до сих пор, реагируют на ток, и вы были
показано, как построены амперметры из этих перемещений измерителя.Часто бывает необходимо измерить свойства схемы.
кроме текущего. Например, измерение напряжения выполняется с помощью ВОЛЬТМЕТРА.

Вольтметры, подключенные параллельно

В то время как амперметры всегда подключаются последовательно, вольтметры являются
всегда подключается параллельно . Рисунок 1-25 (и следующие рисунки) используют резисторы для обозначения вольтметра.
движение. Поскольку движение измерителя можно рассматривать как резистор, проиллюстрированные концепции верны для вольтметров.
а также резисторы.Для простоты показаны цепи постоянного тока, но принципы применимы как к переменному, так и к постоянному току.
вольтметры.

1-24

Рисунок 1-25. — Ток и напряжение в последовательной и параллельной цепях.

На Рисунке 1-25 (A) показаны два резистора, соединенных параллельно. Обратите внимание, что напряжение на обоих резисторах равно
равный. На рисунке 1-25 (B) одинаковые резисторы соединены последовательно. В этом случае напряжение на
резисторов не равно.Если R1 представляет собой вольтметр, единственный способ, которым он может быть подключен для измерения
напряжение R2 параллельно с R2, как на рисунке 1-25 (A).

НАГРУЗОЧНЫЙ ЭФФЕКТ

Вольтметр влияет на измеряемую цепь. Это называется ЗАГРУЗКОЙ схемы.
На рис. 1-26 показан эффект нагрузки и то, как эффект нагрузки сведен к минимуму.

1-25

Рисунок 1-26.- Эффект загрузки.

На рисунке 1-26 (A) показана последовательная цепь с R1, равным 15 Ом, и R2, равным 10 Ом. В
напряжение на R2 (ER2) равно 10 вольт. Если подключен счетчик (обозначенный R3) с сопротивлением 10 Ом
параллельно R2, как показано на рисунке 1-26 (B), общее сопротивление R2 и R3 (Rn) равно 5 Ом. В
Напряжение на R2 и R3 теперь составляет 6,25 вольт, и это то, что покажет измеритель. Обратите внимание, что напряжение
через R1, и ток в цепи увеличился.Добавление счетчика (R3) нагружает цепь.

На рисунке 1-26 (C) измеритель низкого сопротивления (R3) заменен измерителем более высокого сопротивления (R 4) с резистором
10 кОм. Суммарное сопротивление R2 и R4 (Rn) равно 9,99 Ом. Напряжение на R2 и R 4
теперь 9,99 вольт, значение, которое будет отображаться на измерителе. Это намного ближе к напряжению на R2,
без счетчика (R3 или R4) в цепи. Обратите внимание, что напряжение на R и ток в цепи на рисунке
1-26 (C) намного ближе к значениям 1-26 (A).Ток (IR4) через измеритель (R4) на рисунке 1-26 (C) равен
также очень мал по сравнению с током (IR2) через R 2. На рисунке 1-26 (C) счетчик (R4) имеет гораздо меньшее влияние
на цепи и не нагружает цепь так сильно. Поэтому вольтметр должен иметь высокое сопротивление.
по сравнению с измеряемой схемой, чтобы минимизировать эффект нагрузки.

1-26

Q30. Какая электрическая величина измеряется вольтметром?

В31.Как подключить к измеряемой цепи вольтметр?

Q32. Какая загрузка
эффект вольтметра?

Q33. Как минимизировать нагрузочный эффект вольтметра?

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВОЛЬТМЕТРА ИЗ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ СЧЕТЧИКА

Все движения измерителя, описанные ранее в этой главе, все реагируют на ток. Были разные способы
показано, в котором эти движения могут использоваться в амперметрах. Если ток и сопротивление известны, напряжение может
рассчитывается по формуле E = IR.Движение счетчика имеет известное сопротивление, так как движение реагирует на
ток, напряжение может быть указано на шкале счетчика.

На рисунке 1-27 (A) вольтметр
(обозначается R2), подключенным к резистору 10 Ом с приложенным напряжением 10 В. Ток через вольтметр
(R2) составляет 0,1 миллиампер. На рисунке 1-27 (B) напряжение увеличено до 100 вольт. Теперь ток через
вольтметр (R2) — 1 миллиампер. Напряжение увеличилось в 10 раз, как и ток.Этот
показывает, что ток через измеритель пропорционален измеряемому напряжению.

Рисунок 1-27. — Ток и напряжение в параллельной цепи.

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ВОЛЬТМЕТРА

Чувствительность вольтметра выражается в омах на вольт.
(W / V). Это сопротивление вольтметра при полномасштабном показании в вольтах. Поскольку сопротивление вольтметра
не меняется с положением указателя, общее сопротивление измерителя умножается на чувствительность
по показаниям полного напряжения.Чем выше чувствительность вольтметра, тем выше показания вольтметра.
сопротивление. С вольтметрами высокого сопротивления

1-27

имеют меньшее влияние нагрузки на цепи, высокочувствительный измеритель обеспечит более точное напряжение
измерение.

Чтобы определить чувствительность движения измерителя, вам нужно только разделить 1 на величину тока, необходимую для
вызвать полное отклонение движения счетчика. Производитель обычно отмечает движения счетчика величиной
тока, необходимого для полного отклонения и сопротивления измерителя.С этими цифрами можно рассчитать
чувствительность

и показание напряжения полной шкалы тока полной шкалы (ток полной шкалы x сопротивление).

Для
Например, если измеритель имеет ток полной шкалы 50 мкА и сопротивление 960 Ом, чувствительность может быть
рассчитывается как:

Полное значение напряжения рассчитывается как:

Полное значение напряжения = полная шкала
ток x сопротивление

Показание полного напряжения = 48 мВ

ДИАПАЗОНЫ

Таблица 1-1
показывает цифры для большинства используемых сегодня измерительных механизмов.

Таблица 1-1. — Характеристики движения измерителя

Обратите внимание, что движения измерителя, показанные в таблице 1-1, будут показывать от 0,029 вольт до 0,1 вольт на полной шкале,
и диапазон чувствительности от 1000 Ом на вольт до 200000 Ом на вольт. Повышенная чувствительность

1-28

счетчиков показывают меньшее напряжение. Поскольку большинство измерений напряжения связаны с напряжением, превышающим
чем 0,1 вольт, необходимо использовать метод для увеличения значения напряжения.

На рис. 1-28 показан метод
увеличение диапазона напряжения вольтметра.

Рисунок 1-28. — Вольтметр и резистор диапазона.

На рисунке 1-28 (A) вольтметр с диапазоном 10 вольт и сопротивлением 1 кОм (R2) подключен к
параллельно резистору R1. Измеритель имеет ток 0,01 ампер (полное отклонение) и показывает 10 вольт. В
рисунок 1-28 (B), напряжение увеличено до 100 вольт. Это больше, чем измерить измеритель.9 кОм
резистор (R3) включен последовательно с измерителем (R2). Измеритель (R 2) теперь имеет ток 0,01 ампер.
(полное отклонение). Но поскольку R3 увеличил допустимое напряжение счетчика, счетчик показывает 100
вольт. R3 изменил дальность действия измерителя.

Вольтметры могут быть сконструированы с несколькими диапазонами при использовании
переключателя и внутренних резисторов. На рисунке 1-29 показан вольтметр с перемещением измерителя 100 Ом и 1
Полное отклонение в миллиамперном диапазоне с 5 диапазонами напряжения за счет использования переключателя.Таким образом вольтметр
может использоваться для измерения нескольких различных диапазонов напряжения.

1-29

Рисунок 1-29. — Вольтметр с внутренними резисторами диапазона.

Ток через движение счетчика определяется измеряемым напряжением. Если напряжение
измеренное значение превышает диапазон вольтметра, избыточный ток будет протекать через движение измерителя и
метр будет поврежден. Поэтому всегда следует начинать с самого высокого диапазона вольтметра и переключать
изменяется до тех пор, пока значение не будет получено около центра шкалы.Рисунок 1-30 иллюстрирует эти моменты.

1-30

NEETS Содержание

• Введение в материю, энергию,
  и постоянного тока
• Введение в переменный ток и трансформаторы
• Введение в защиту цепей,
  Контроль и измерение
• Введение в электрические проводники, проводку
  Методы и схемы чтения
• Введение в генераторы и двигатели
• Введение в электронную эмиссию, трубки,
  и блоки питания
• Введение в твердотельные устройства и
  Блоки питания
• Введение в усилители
• Введение в генерацию волн и формирование волн
  Схемы
• Введение в распространение и передачу волн
  Линии и антенны
• Принципы СВЧ
• Принципы модуляции
• Введение в системы счисления и логические схемы
• Введение в микроэлектронику
• Принципы синхронизаторов, сервоприводов и гироскопов
• Введение в испытательное оборудование
• Принципы радиочастотной связи
• Принципы работы радаров
• Справочник техника, мастер-глоссарий
• Методы и практика испытаний
• Введение в цифровые компьютеры
• Магнитная запись
• Введение в волоконную оптику

Вольтметры и амперметры постоянного тока — College Physics

Цели обучения

• Объясните, почему вольтметр нужно подключать параллельно цепи.
• Нарисуйте схему, показывающую, что амперметр правильно включен в цепь.
• Опишите, как гальванометр можно использовать как вольтметр или амперметр.
• Найдите сопротивление, которое необходимо подключить последовательно с гальванометром, чтобы его можно было использовать в качестве вольтметра с заданными показаниями.
• Объясните, почему измерение напряжения или тока в цепи никогда не может быть точным.

Вольтметры измеряют напряжение, а амперметры измеряют ток. Некоторые измерители в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях являются вольтметрами или амперметрами.(См. (См. Рисунок).) Внутренняя конструкция простейшего из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, позволяют лучше понять применение последовательного и параллельного подключения.

Датчики топлива и температуры (крайний правый и крайний левый соответственно) в этом Volkswagen 1996 года являются вольтметрами, которые регистрируют выходное напряжение «передающих» устройств, которое, как мы надеемся, пропорционально количеству бензина в баке и температуре двигателя. (Источник: Кристиан Гирсинг)

Вольтметры подключаются параллельно к любому измеряемому напряжению устройства.Параллельное соединение используется потому, что параллельные объекты испытывают одинаковую разность потенциалов. (См. (Рисунок), где вольтметр обозначен символом V.)

Амперметры подключаются последовательно к любому измеряемому току устройства. Последовательное соединение используется потому, что последовательно соединенные объекты имеют одинаковый ток, проходящий через них. (См. (Рисунок), где амперметр обозначен символом A.)

(a) Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (V) помещают параллельно источнику напряжения или одному из резисторов.Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между точками a и b. Невозможно подключить вольтметр напрямую к ЭДС без учета ее внутреннего сопротивления,. (b) Используемый цифровой вольтметр. (Источник: Messtechniker, Wikimedia Commons)

Для измерения тока последовательно подключают амперметр (А). Весь ток в этой цепи протекает через счетчик. Амперметр будет иметь такие же показания, если он расположен между точками d и e или между точками f и a, как и в показанном положении.(Обратите внимание, что заглавная буква E обозначает ЭДС и обозначает внутреннее сопротивление источника разности потенциалов.)

Аналоговые измерители: гальванометры

У аналоговых счетчиков есть стрелка, которая поворачивается, чтобы указывать на числа на шкале, в отличие от цифровых счетчиков, которые имеют числовые показания, аналогичные ручному калькулятору. Сердцем большинства аналоговых счетчиков является устройство, называемое гальванометром, обозначенное буквой G. Ток, протекающий через гальванометр, вызывает пропорциональное отклонение стрелки.(Это отклонение происходит из-за силы магнитного поля на провод с током.)

Двумя важнейшими характеристиками данного гальванометра являются его сопротивление и чувствительность по току. Чувствительность по току — это ток, который дает полное отклонение стрелки гальванометра, максимальный ток, который может измерить прибор. Например, гальванометр с чувствительностью по току имеет максимальное отклонение стрелки при прохождении через него, считывает половину шкалы при протекании через него и т. Д.

Если у такого гальванометра есть сопротивление, то при напряжении, равном только полномасштабное показание. Подключив резисторы к этому гальванометру различными способами, вы можете использовать его как вольтметр или амперметр, который может измерять широкий диапазон напряжений или токов.

Гальванометр как амперметр

Тот же гальванометр можно превратить в амперметр, разместив его параллельно небольшому сопротивлению, часто называемому шунтирующим сопротивлением, как показано на (Рисунок). Поскольку сопротивление шунта невелико, большая часть тока проходит через него, что позволяет амперметру измерять токи, намного превышающие токи, вызывающие полное отклонение гальванометра.

Предположим, например, что нужен амперметр, который дает полное отклонение на 1,0 А и содержит такой же гальванометр с его чувствительностью. Поскольку и параллельны, напряжение на них одинаковое.

Эти капли такие то. Решив и отметив, что это 0,999950 А, мы имеем

Измерения изменяют схему

Когда вы используете вольтметр или амперметр, вы подключаете другой резистор к существующей цепи и, таким образом, изменяете схему.В идеале вольтметры и амперметры не оказывают заметного влияния на схему, но полезно изучить обстоятельства, при которых они влияют или не влияют.

Сначала рассмотрим вольтметр, который всегда размещается параллельно с измеряемым устройством. Через вольтметр протекает очень небольшой ток, если его сопротивление на несколько порядков больше, чем сопротивление устройства, и поэтому на цепь это не оказывает заметного влияния. (См. (Рисунок) (a).) (Большое сопротивление, параллельное малому, имеет суммарное сопротивление, по существу равное малому.) Если, однако, сопротивление вольтметра сопоставимо с сопротивлением измеряемого устройства, то два параллельно подключенных устройства имеют меньшее сопротивление, что существенно влияет на цепь. (См. (Рисунок) (b).) Напряжение на устройстве не такое, как при отключении вольтметра от цепи.

(a) Вольтметр, имеющий сопротивление намного больше, чем сопротивление устройства (), с которым он подключен параллельно, создает параллельное сопротивление, по существу такое же, как и у устройства, и не оказывает заметного влияния на измеряемую цепь.(b) Здесь вольтметр имеет то же сопротивление, что и устройство (), так что параллельное сопротивление составляет половину от того, которое есть, когда вольтметр не подключен. Это пример значительного изменения схемы, которого следует избегать.

Амперметр подключается последовательно к ветви измеряемой цепи, так что его сопротивление добавляется к этой ветви. Обычно сопротивление амперметра очень мало по сравнению с сопротивлениями устройств в цепи, поэтому дополнительное сопротивление незначительно.(См. (Рисунок) (a).) Однако, если задействованы очень малые сопротивления нагрузки или если сопротивление амперметра не такое низкое, как должно быть, то общее последовательное сопротивление значительно больше, и ток в ветви измеряется уменьшается. (См. (Рисунок) (b).)

Практическая проблема может возникнуть, если амперметр подключен неправильно. Если его подключить параллельно с резистором для измерения тока в нем, вы можете повредить счетчик; низкое сопротивление амперметра позволит большей части тока в цепи проходить через гальванометр, и этот ток будет больше, поскольку эффективное сопротивление меньше.

(a) Амперметр обычно имеет такое маленькое сопротивление, что общее последовательное сопротивление в измеряемой ветви существенно не увеличивается. Схема практически не изменилась по сравнению с отсутствием амперметра. (b) Здесь сопротивление амперметра такое же, как сопротивление ветви, так что общее сопротивление удваивается, а ток вдвое меньше, чем без амперметра. Этого существенного изменения схемы следует избегать.

Одним из решений проблемы вольтметров и амперметров, мешающих измеряемым цепям, является использование гальванометров с большей чувствительностью.Это позволяет создавать вольтметры с большим сопротивлением и амперметры с меньшим сопротивлением, чем при использовании менее чувствительных гальванометров.

Существуют практические пределы чувствительности гальванометра, но можно получить аналоговые измерители, которые делают измерения с точностью до нескольких процентов. Обратите внимание, что неточность возникает из-за изменения схемы, а не из-за неисправности измерителя.

Связи: границы знаний

Выполнение измерения изменяет измеряемую систему таким образом, что приводит к погрешности измерения.Для макроскопических систем, таких как схемы, обсуждаемые в этом модуле, изменение обычно можно сделать пренебрежимо малым, но полностью исключить его нельзя. Для субмикроскопических систем, таких как атомы, ядра и более мелкие частицы, измерение изменяет систему таким образом, что невозможно сделать сколь угодно малым. Это фактически ограничивает знания о системе — даже ограничивает то, что природа может знать о самой себе. Мы увидим глубокие последствия этого, когда принцип неопределенности Гейзенберга будет обсуждаться в модулях по квантовой механике.

Существует еще один метод измерения, основанный на полном отсутствии тока и, следовательно, без изменения схемы. Они называются нулевыми измерениями и являются темой нулевых измерений. Цифровые измерители, которые используют твердотельную электронику и нулевые измерения, могут достигать точности в одну часть.

Проверьте свое понимание

Цифровые счетчики способны обнаруживать меньшие токи, чем аналоговые счетчики, использующие гальванометры. Как это объясняет их способность измерять напряжение и ток более точно, чем аналоговые измерители?

Поскольку цифровые счетчики требуют меньшего тока, чем аналоговые счетчики, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики.Их сопротивление в качестве вольтметра может быть намного больше, чем у аналогового измерителя, а их сопротивление в качестве амперметра может быть намного меньше, чем у аналогового измерителя. Обратитесь к (Рисунок) и (Рисунок) и их обсуждение в тексте.

Исследования PhET: комплект для конструирования цепей (только для постоянного тока), виртуальная лаборатория

Стимулируйте нейрон и следите за тем, что происходит. Сделайте паузу, перемотайте назад и двигайтесь вперед во времени, чтобы наблюдать за перемещением ионов через мембрану нейрона.

Сводка раздела

• Вольтметры измеряют напряжение, а амперметры измеряют ток.
• Вольтметр помещается параллельно источнику напряжения для получения полного напряжения и должен иметь большое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
• Амперметр подключается последовательно, чтобы получить полный ток, протекающий через ответвление, и должен иметь небольшое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
• Оба могут быть основаны на комбинации резистора и гальванометра, устройства, которое дает аналоговые показания тока.
• Стандартные вольтметры и амперметры изменяют измеряемую цепь и, таким образом, имеют ограниченную точность.

Концептуальные вопросы

Почему не следует подключать амперметр непосредственно к источнику напряжения, как показано на (Рисунок)? (Обратите внимание, что скрипт E на рисунке означает ЭДС.)

Предположим, вы используете мультиметр (предназначенный для измерения диапазона напряжений, токов и сопротивлений) для измерения тока в цепи и случайно оставляете его в режиме вольтметра. Как измеритель повлияет на схему? Что бы произошло, если бы вы измеряли напряжение, но случайно перевели измеритель в режим амперметра?

Для измерения токов на (рис.) Замените провод между двумя точками на амперметр.Укажите точки, между которыми вы разместите амперметр, чтобы измерить следующее: (a) общий ток; (б) текущий ток; (c) через; (d) через. Обратите внимание, что на каждую часть может быть несколько ответов.

Измерения тока: практическое руководство — NI

Методы измерения тока
Существует два основных способа измерения тока: один основан на электромагнетизме и связан с первым измерителем с подвижной катушкой (д’Арсонваля), а другой основан на основной теории электричества, законе Ома. .

Измеритель / гальванометр Д’Арсонваля
Измеритель Д’Арсонваля — это вид амперметра, который представляет собой прибор для обнаружения и измерения электрического тока. Это аналоговый электромеханический преобразователь, который производит поворотное отклонение через ограниченную дугу в ответ на электрический ток, протекающий через его катушку.

Форма д’Арсонваля, используемая сегодня, состоит из небольшой вращающейся катушки проволоки в поле постоянного магнита. Катушка прикреплена к тонкой стрелке, пересекающей калиброванную шкалу.Крошечная торсионная пружина переводит катушку и указатель в нулевое положение.

Когда через катушку протекает постоянный ток (DC), катушка создает магнитное поле. Это поле действует против постоянного магнита. Катушка вращается, нажимая на пружину, и перемещает указатель. Стрелка указывает на шкалу, показывающую электрический ток. Тщательная конструкция полюсных наконечников гарантирует, что магнитное поле является однородным, так что угловое отклонение стрелки пропорционально току.

Другие амперметры
По сути, большинство современных амперметров основаны на фундаментальной теории электричества, законе Ома. Современные амперметры — это, по сути, вольтметры с прецизионным резистором, и, используя закон Ома, можно провести точное, но экономичное измерение.

Закон Ома — Закон Ома гласит, что в электрической цепи ток, проходящий через проводник между двумя точками, прямо пропорционален разности потенциалов (другими словами, падению напряжения или напряжению) в двух точках и обратно пропорционален разности потенциалов. сопротивление между ними.

Математическое уравнение, описывающее эту связь:

I = V / R

где I — ток в амперах, V — разность потенциалов между двумя интересующими точками в вольтах, а R — параметр цепи, измеряемый в омах (что эквивалентно вольтам на ампер), называемый сопротивлением.

Работа амперметра

— Современные амперметры имеют внутреннее сопротивление для измерения тока через определенный сигнал. Однако, когда внутреннего сопротивления недостаточно для измерения больших токов, необходима внешняя конфигурация.

Для измерения больших токов вы можете разместить прецизионный резистор, называемый шунтом, параллельно измерителю. Большая часть тока проходит через шунт, и лишь небольшая часть протекает через счетчик. Это позволяет измерителю измерять большие токи.

Допускается любой резистор, если максимальный ожидаемый ток, умноженный на сопротивление, не превышает входной диапазон амперметра или устройства сбора данных.

При измерении тока таким способом следует использовать резистор наименьшего номинала, поскольку это создает наименьшие помехи для существующей цепи.Однако меньшие сопротивления создают меньшие падения напряжения, поэтому вы должны найти компромисс между разрешением и помехами в цепи.

На рисунке 2 показана общая схема измерения тока через шунтирующий резистор.

Рисунок 2. Подключение шунтирующего резистора к измерительному устройству

При таком подходе ток фактически направляется не на плату амперметра / сбора данных, а через внешний шунтирующий резистор. Максимальный ток, который вы можете измерить, теоретически безграничен при условии, что падение напряжения на шунтирующем резисторе не превышает рабочий диапазон напряжения платы амперметра / сбора данных.

Условные обозначения по току

Обычные токи
Обычные токи — это измерения тока, обычно используемые в современной электронике, электрических схемах, линиях передачи и т. Д. Они не соответствуют стандарту передачи и могут варьироваться от нуля до больших значений силы тока.

Токовые петли / 4–20 мА Условные обозначения
Аналоговые токовые петли используются для любых целей, когда устройство необходимо контролировать или управлять дистанционно по паре проводов.Одновременно может присутствовать только один текущий уровень.

«Токовая петля от 4 до 20 мА» или 4–20 мА — это стандарт аналоговой передачи электроэнергии для промышленных измерительных приборов и средств связи. Сигнал представляет собой токовую петлю, где 4 мА представляет сигнал нулевого процента, а 20 мА представляет собой сигнал 100 процентов. [1] «МА» означает миллиампер или 1/1000 ампера.

«Живой ноль» при 4 мА позволяет приемному оборудованию различать нулевой сигнал и обрыв провода или неработающий прибор.[1] Разработанный в 1950-х годах, этот стандарт до сих пор широко используется в промышленности. Преимущества условного обозначения 4–20 мА включают широкое использование производителями, относительно низкую стоимость внедрения и его способность подавлять многие формы электрических шумов. Кроме того, с живым нулем вы можете напрямую запитывать маломощные приборы от контура, что позволяет сэкономить на дополнительных проводах.

Соображения по точности
Размещение шунтирующего резистора в цепи очень важно. Если внешняя цепь имеет общее заземление с компьютером, на котором установлена ​​плата амперметра / сбора данных, вам следует разместить шунтирующий резистор как можно ближе к заземляющей ветви цепи.В противном случае синфазное напряжение, создаваемое шунтирующим резистором, может выходить за пределы спецификации для платы амперметра / сбора данных, что может привести к неточным показаниям или даже к повреждению платы. На рисунке 3 показано правильное и неправильное размещение шунтирующего резистора.

Рис. 3. Размещение шунтирующего резистора

Устройство сбора данных Измерения
Существует три различных метода измерения аналоговых входов. Пожалуйста, обратитесь к статье «Как произвести измерение напряжения» для получения дополнительной информации по каждой конфигурации.

В качестве примера рассмотрим систему сбора данных NI CompactDAQ USB. На рисунке 4 показано шасси NI cDAQ-9178 и модуль аналогового ввода тока NI 9203. NI 9203 не требует внешнего шунтирующего резистора из-за наличия внутреннего прецизионного резистора.

Рисунок 4. Шасси NI cDAQ-9178 и модуль аналогового ввода тока NI 9203

На рисунке 5 показана схема подключения для измерения эталонного несимметричного тока (RSE) с использованием шасси NI cDAQ-9178 с NI 9203, а также распиновка для модуля.На рисунке контакт 0 соответствует каналу «Аналоговый вход 0», а контакт 9 соответствует общей земле.

Рисунок 5. Измерение тока в конфигурации RSE

В дополнение к NI 9203, модули аналогового ввода общего назначения, такие как NI 9205, могут обеспечивать функциональные возможности ввода тока с использованием внешнего шунтирующего резистора.