 |
Измерение силы тока, напряжения и мощности в электрических цепях.
|
|
|
|
Д/З. Попов В.С. Общая электротехника с ОЭ.§8.4 - §8.8.
1.Для измерения напряжений и токов в электрических цепях постоянного тока используются специальные приборы – вольтметры и амперметры.
Рис.1. 
Измерение силы тока и напряжения амперметром и вольтметром.
Вольтметр предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к его клеммам. Он подключается параллельно участку цепи, на котором производится измерение разности потенциалов. Любой вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением RV. Для того, чтобы вольтметр не вносил заметного перераспределения токов при подключении к измеряемой цепи, его внутреннее сопротивление должно быть велико по сравнению с сопротивлением того участка цепи, к которому он подключен. Для цепи, изображенной на рис. 1, это условие записывается в виде:
RV >> R1.
Это условие означает, что ток: IV = 
, протекающий через вольтметр, много меньше тока I = 
, который протекает по тестируемому участку цепи.
Поскольку внутри вольтметра не действуют сторонние силы, разность потенциалов на его клеммах совпадает по определению с напряжением. Поэтому можно говорить, что вольтметр измеряет напряжение.
Амперметр предназначен для измерения силы тока в цепи. Амперметр включается последовательно в разрыв электрической цепи, чтобы через него проходил весь измеряемый ток. Амперметр также обладает некоторым внутренним сопротивлением RA. В отличие от вольтметра, внутреннее сопротивление амперметра должно быть достаточно малым по сравнению с полным сопротивлением всей цепи. Для цепи на рис. 1. сопротивление амперметра должно удовлетворять условию RA << (r + R1 + R2),
чтобы при включении амперметра ток в цепи не изменялся.
|
|
|
Измерительные приборы – вольтметры и амперметры – бывают двух видов: стрелочные (аналоговые) и цифровые. Цифровые электроизмерительные приборы представляют собой сложные электронные устройства. Обычно цифровые приборы обеспечивают более высокую точность измерений.
Амперметр и вольтметр приборы, которые могут быть устроены на базе одно итого же прибора магнитоэлектрической системы, который называют гальванометром:
Рис.2.Гальванометр.
Любой гальванометр, имеет проволочную катушку, обладающую сопротивлением RГ. Если к гальванометру подключить последовательно добавочное сопротивление, то его можно использовать как вольтметр, подключая его, вместе с добавочным сопротивлением, параллельно участку цепи:
Рис.3.Подключение добавочного сопротивления к гальванометру.
Rд = R г(n – 1), где n = 
, отношение напряжения которое необходимо измерить к напряжению которое приходится на катушку гальванометра.
В соответствии с законами последовательного соединения и законом Ома для участка цепи имеем:
I д = I г ,
= 
, 
= ,
U ‒ U г = R д , ‒ 1 = 
, n ‒ 1 = ,
Rд = R г(n – 1).
Если к гальванометру подключить параллельно сопротивление (шунт), то его можно использовать как амперметр, подключая его, вместе с шунтом, параллельно участку цепи:
Рис.4.Подключение шунта к гальванометру.
U ш = U г,
I ш⋅ R ш= I г ⋅ R г , (I ‒ I г)⋅ R ш= I г ⋅ R г, (
‒1)⋅ R ш= I г ⋅ R г,
R ш = 
, где n = , отношение cилы тока которую необходимо измерить к силе тока которая приходит через катушку гальванометра.
.
2. Измерение мощности.
Мощность в электрической цепи можно измерить помощью амперметра и вольтметра.
Зная показания амперметра и вольтметра по формуле:
P = U∙I - определяем мощность в электрической цепи.
Мощность в электрической цепи можно определить, используя ваттметр электродинамической системы.
.
Рис.6.Схема соединения катушек Рис.7.Схема включения катушек
|
|
|
электродинамического ваттметра. электродинамического ваттметра.
Катушка вывод (вывод её обозначается *), которой подключается последовательно к источнику тока (генератору) называется токовой.
Катушка, которая подключается параллельно нагрузке, называется катушкой напряжения. Один из выводов этой катушки обозначается *и соединяется с выводом токовой катушки, обозначенной звёздочкой*. Шкала такого прибора проградуирована в ваттах (Вт).
|
|
|
