Меню

Определить показания амперметра в цепи переменного тока



Как измерять силу тока в электрической цепи

Для измерения силы тока применяется измерительный прибор, который называется Амперметр. Силу тока приходится измерять гораздо реже, чем напряжение или сопротивление, но, тем не менее, если нужно определить потребляемую мощность электроприбором, то без зная величины потребляемого ним тока, мощность не определить.

Ток, как и напряжение, бывает постоянным и переменным и для измерения их величины требуются разные измерительные приборы. Обозначается ток буквой I, а к числу, чтобы было ясно, что это величина тока, приписывается буква А. Например, I=5 A обозначает, что сила тока в измеренной цепи составляет 5 Ампер.

Обозначение амперметра на схемах

На измерительных приборах для измерения переменного тока перед буквой А ставится знак «

«, а предназначенных для измерения постоянного тока ставится ««. Например, –А означает, что прибор предназначен для измерения силы постоянного тока.

Амперметр

О том, что такое ток и законы его протекания в популярной форме Вы можете прочитать в статье сайта «Закон силы тока». Перед проведением измерений настоятельно рекомендую ознакомиться с этой небольшой статьей. На фотографии Амперметр, рассчитанный на измерение силы постоянного тока величиной до 3 Ампер.

Схема измерения силы тока Амперметром

Согласно закону, ток по проводам течет в любой точке замкнутой цепи одинаковой величины. Следовательно, чтобы измерять величину тока, нужно прибор подключить, разорвав цепь в любом удобном месте. Надо отметить, что при измерении величины тока не имеет значение, какое напряжение приложено к электрической цепи. Источником тока может быть и батарейка на 1,5 В, автомобильный аккумулятор на 12 В или бытовая электросеть 220 В или 380 В.

Схема включения амперметра

На схеме измерения также видно, как обозначается амперметр на электрических схемах. Это прописная буква А обведенная окружностью.

Приступая к измерению силы тока в цепи необходимо, как и при любых других измерениях, подготовить прибор, то есть установить переключатели в положение измерения тока с учетом рода его, постоянного или переменного. Если не известна ожидаемая величина тока, то переключатель устанавливается в положение измерения тока максимальной величины.

Как измерять потребляемый ток электроприбором

Для удобства и безопасности работ по измерению потребляемого тока электроприборами необходимо сделать специальный удлинитель с двумя розетками. По внешнему виду самодельный удлинитель ничем не отличается от обыкновенного удлинителя.

Удлинитель для измерения силы тока электроприборов

Но если снять крышки с розеток, то не трудно заметить, что их выводы соединены не параллельно, как во всех удлинителях, а последовательно.

Измерение силы тока электроприборов

Как видно на фотографии сетевое напряжение подается на нижние клеммы розеток, а верхние выводы соединены между собой перемычкой из провода с желтой изоляцией.

Схема подключение амперметра

Все подготовлено для измерения. Вставляете в любую из розеток вилку электроприбора, а в другую розетку, щупы амперметра. Перед измерениями, необходимо переключатели прибора установить в соответствии с видом тока (переменный или постоянный) и на максимальный предел измерения.

Измерение силы потребляемого тока электроприбора

Как видно по показаниям амперметра, потребляемый ток прибора составил 0,25 А. Если шкала прибора не позволяет снимать прямой отсчет, как в моем случае, то необходимо выполнить расчет результатов, что очень неудобно. Так как выбран предел измерения амперметра 0,5 А, то чтобы узнать цену деления, нужно 0,5 А разделить на число делений на шкале. Для данного амперметра получается 0,5/100=0,005 А. Стрелка отклонилась на 50 делений. Значит нужно теперь 0,005×50=0,25 А.

Как видите, со стрелочных приборов снимать показания величины тока неудобно и можно легко допустить ошибку. Гораздо удобнее пользоваться цифровыми приборами, например мультиметром M890G.

Мультиметр, включенный в режим измерения силы тока

На фотографии представлен универсальный мультиметр, включенный в режим измерения переменного тока на предел 10 А. Измеренный ток, потребляемый электроприбором составил 5,1 А при напряжении питания 220 В. Следовательно прибор потребляет мощность 1122 Вт.

Подключение мультиметра для измерения силы тока

У мультиметра предусмотрено два сектора для измерения тока, обозначенные буквами А– для постоянного тока и А

для измерения переменного. Поэтому перед началом измерений нужно определить вид тока, оценить его величину и установить указатель переключателя в соответствующее положение.

Розетка мультиметра с надписью COM является общей для всех видов измерений. Розетки, обозначенные mA и 10А предназначены только для подключения щупа при измерении силы тока. При измеряемом токе менее 200 мA штекер щупа вставляется в розетку mA, а при токе величиной до 10 А в розетку 10А.

Внимание, если производить измерение тока, многократно превышающего 200 мА при нахождении вилки щупа в розетке mA, то мультиметр можно вывести из строя.

Если величина измеряемого тока не известна, то измерения нужно начинать, установив предел измерения 10 А. Если ток будет менее 200 мА, то тогда уже переключить прибор в соответствующее положение. Переключение режимов измерения мультиметра допустимо делать только обесточив измеряемую цепь.

Расчет мощности электроприбора по потребляемому току

Зная величину тока, можно определить потребляемую мощность любого потребителя электрической энергии, будь то лампочка в автомобиле или кондиционер в квартире. Достаточно воспользоваться простым законом физики, который установили одновременно два ученых физика, независимо друг от друга. В 1841 году Джеймс Джоуль, а в 1842 году Эмиль Ленц. Этот закон и назвали в их честь – Закон Джоуля – Ленца.

Читайте также:  Рассчитайте силу тока протекающего по медному

Формула Закона Джоуля – Ленцагде P – мощность, измеряется в ваттах и обозначается Вт; U – напряжение, измеряется в вольтах и обозначается буквой В; I – сила тока, измеряется в амперах и обозначается буквой А.

Рассмотрим, как посчитать потребляемую мощность на примере:
Вы измеряли ток потребления лампочки фары автомобиля, который составил 5 А, напряжение бортовой сети составляет 12 В. Значит, чтобы найти потребляемую мощность лампочкой нужно напряжение умножить на ток. P=12 В×5 А=60 Вт. Потребляемая лампочкой мощность составила 60 Вт.

Онлайн калькулятор для определения потребляемой мощности
Напряжение, В:
Сила тока, А:

Вам надо определить потребляемую мощность стиральной машины. Вы измеряли потребляемый ток, который составил 10 А, следовательно, мощность составит: 220 В×10 А=2,2 кВт. Как видите все очень просто.

Источник

Амперметр и вольтметр. Правила включения.

теория по физике 🧲 постоянный ток

Для измерения силы тока используется амперметр. В идеале собственное сопротивление амперметра стремится к нулю, и оно никак не влияет на значение силы тока. Он включается в цепь последовательно с соблюдением полярности:

Для измерения напряжения участка цепи используется вольтметр. В идеале собственное сопротивление вольтметра стремится к бесконечности, и устройство не проводит через себя ток. Он включается в электрическую цепь параллельно участку, в котором будет измеряться напряжение, с соблюдением полярности:

Как правильно записывать показания измерительных приборов с учетом погрешности

При записи величин (с учетом погрешности) следует пользоваться формулой:

где A — измеряемая величина, a — результат измерений, Δa — погрешность измерений.

Погрешность измерений равна половине цены деления шкалы измерительного прибора, если в задаче не указана другая величина погрешности.

Цена деления шкалы — разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Чтобы найти цену деления шкалы, нужно:

  1. Найти два ближайших штриха шкалы, возле которых написаны значения величин.
  2. Вычесть из большего значения меньшее.
  3. Полученное число разделить на число делений (промежутков), находящихся между ними.

Пример №1. Определите показания вольтметра (см. рисунок), если погрешность прямого измерения напряжения составляет половину цены деления вольтметра.

Видно, что стрелка вольтметра встала на значении «2,0» Вольт. Она немного не дотягивает до штриха «2», но к нему она находится ближе, чем к предыдущему штриху.

Два ближайших штриха шкалы с указанными значениями имеют значения 1 и 2 В. Всего между ними 5 промежутков. Следовательно, цена деления шкалы равна: (2 – 1)/5 = 0,2 (Вольт).

Так как по условию задачи погрешность равна половине цене деления шкалы, то она равна 0,1 Вольтам. Следовательно, вольтметр показывает: 2,0 ± 0,1 В.

Задание EF18821 Определите показания вольтметра (см. рисунок), если погрешность прямого измерения напряжения равна цене деления вольтметра.

Источник

Найти показание амперметра в цепи

Показание амперметра в цепи
Добрый день. Не могли бы вы помочь в решении следующих задач. Больше всего интересует первое.

Определить показание амперметра в заданной схеме
Ребят, вроде бы схема простейшая, а я туплю. Хелпаните, пожалуйста

Определить показание амперметра электромагнитной системы
U_A_B=536sinwt+60sin3wt+40cos5wt R=1/wC=60 Ом, wL=20 Ом 1) Преобразование из треугольника в.

Лучший ответСообщение было отмечено lotoos как решение

Решение

А можно, условие задачи текстом сюда?
Твой карандаш, плохо просматривается.

Добавлено через 7 минут
Если AR=3 A. AL=4 A. то АС=8 А

Рисунок и есть условие. Показания амперметров: в ветви с катушкой 4 А; в ветви с резистором 3 А. Резистор, катушка и конденсатор соединены параллельно, общий ток 5 А. Найти показание амперметра в ветви с конденсатором.

Добавлено через 39 секунд
Hant, спасибо)

Заказываю контрольные, курсовые, дипломные работы и диссертации здесь.

Определить показания амперметра(А), подключенного в не разветвленный участок цепи
Все-же пока я никак не смог научиться нормально понимать схемы, как бы не старался, а все без толку.

Определить показание амперметра в нейтральной цепи трехфазного тока
Здравствуйте! Помогите решить задачу. Дан трехфазный ток (см фото). В цепи А стоит катушка 100 Ли.

найти показание амперметра
Батареи имеют э. д. с. ε1 = 110 В и ε2 = 220 В, сопротивления R1 = R2 =100 Ом, R3 = 500 Ом. Найти.

Источник

Раздел 4. Измерение тока и напряжения

Измерение тока и напряжения осуществляется в цепях постоянного, переменного токов широкого диапазона частот и импульсных цепях. В цепях постоянного тока наиболее высокая точность измерений, в цепях переменного тока она понижается с повышением частоты.

Выбор приборов, выполняющих измерения тока и напряжения, определяется совокупностью многих факторов, важнейшие из которых:род измеряемого тока; примерные диапазон частот измеряемой величины и амплитудный диапазон; форма кривой измеряемого напряжения (тока); мощность цепи, в которой осуществляется измерение; мощность потребления прибора; возможная погрешность измерения.

Измерение напряжения выполняют методами непосредственной оценки и сравнения. Если необходимая точность измерения, допустимая мощность потребления и другие требования могут быть обеспечены амперметрами и вольтметрами электромеханической группы, то следует предпочесть этот простой метод непосредственного отсчета. В маломощных цепях постоянного и переменного токов для измерения напряжения обычно пользуются цифровыми и аналоговыми электронными вольтметрами. Если необходимо измерить напряжения с более высокой точностью, следует использовать приборы, действие которых основано на методах сравнения.

Читайте также:  Когда напряжение меняется тока

Измерение тока возможно прямое (методом непосредственной оценки аналоговыми и цифровыми амперметрами) и косвенное. При этом напряжение измеряется на резисторе с известным сопротивлением. Для исследования формы и определения мгновенных значений напряжения и тока применяют осциллографы.

4.1. Метод непосредственной оценки

Измерение тока этим методом выполняют с помощью амперметров и вольтметров со шкалами, градуированными в единицах измеряемой величины. Амперметр включают последовательно с нагрузкой (в разрыв цепи); вольтметр присоединяют параллельно участку цепи, падение напряжения на котором нужно измерить (рис. 4.1). На схеме: Rн – сопротивление нагрузки; RА – внутреннее сопротивление амперметра; RV – внутреннее сопротивление вольтметра; R – внутреннее сопротивление источника ЭДС.

Определим относительную погрешность, возникающую при включении амперметра в электрическую цепь. Требуется измерить ток в цепи, имеющей сопротивление , к которой приложено напряжение U (рис. 4.1, а). Ток в этой цепи, до включения амперметра, равен

После включения амперметра, имеющего сопротивление , ток в цепи изменится и станет равным:

Амперметр измеряет именно это значение тока. Относительная погрешность измерения тока , вызванная включением амперметра, составит:

Отношение сопротивлений можно заменить отношением мощностей потребления и :

где – мощность, потребляемая амперметром; – мощность, потребляемая в цепи.

Погрешность измерения тем меньше, чем меньше мощность потребления амперметра по сравнению с мощностью потребления цепи , в которой осуществляется измерение. Поэтому амперметр, включаемый последовательно в цепь измерения, должен обладать малым сопротивлением, т. е. 0.

Рассмотрим случай, когда надо измерить падение напряжения на сопротивлении нагрузки (рис. 4.1, б). В этом случае относительная погрешность измерения напряжения (формула дается без вывода):

где U – действительное значение напряжения на нагрузке до включения вольтметра; – измеренное значение напряжения на нагрузке.

Отношение сопротивлений обратно пропорционально отношению мощности потребления вольтметра к мощности цепи , поэтому

( как при , так и при ).

Для уменьшения погрешности измерения напряжения мощность потребления вольтметра должна быть мала, а его внутреннее сопротивление велико ( ).

Таким образом, включенный в цепь прибор оказывает на ее режим определенное влияние, для уменьшения которого необходимо строго выполнять следующие условия: внутреннее сопротивление амперметра RAдолжно быть много меньше сопротивления нагрузки Rн; внутреннее сопротивление вольтметра должно быть много больше сопротивления нагрузки. Невыполнение этих условий приводит к систематической методической погрешности, которая приблизительно совпадает со значениями отношений RA /Rни Rн/RV . Условие RV >> Rнособенно трудно выполнить при измерении напряжения на участках (нагрузках) с большим сопротивлением в так называемых слаботочных цепях. Для этой цели применяют электронные вольтметры с входным сопротивлением до сотен мегаом.

Измерения постоянного тока выполняют с меньшими погрешностями, чем измерения переменного. С повышением частоты погрешность увеличивается.

4.2. Метод сравнения

Этот методобеспечивает более высокую точность измерения. Его осуществляют с помощью приборов – компенсаторов, отличающихся тем свойством, что в момент измерения мощность от измеряемой цепи не потребляется, т. е. входное сопротивление практически бесконечно. Это свойство позволяет применять компенсаторы для измерения ЭДС. Метод сравнения реализуется также в цифровых вольтметрах дискретного действия и аналоговых компенсационных вольтметрах, благодаря чему погрешность измерения составляет десятые, сотые и даже тысячные доли процента.

4.3. Измерение сигналов напряжения и тока произвольной формы электромеханическими приборами

Наиболее распространенными средствами измерений напряжения и тока являются измерительные приборы. Они разнообразны вследствие различных измерительных задач и требований, предъявляемых к приборам. По физическим явлениям,на которых основана работа приборов, их можно разделить на электроизмерительные и электронные приборы. По виду выдаваемой информации различают аналоговые и цифровые приборы. По схеме преобразования различают структурные схемы измерительных приборов прямого действия и сравнения. В приборах прямого действияпреобразование сигнала измерительной информации происходит только в одном направлении, а в приборах сравнения, кроме прямого преобразования, используется обратное преобразование (обратная связь). По способу выдачи измерительной информации измерительные приборы делятся на показывающие и регистрирующие.

Электромеханические приборы, в зависимости от способа преобразования электромагнитной энергии в механическое угловое перемещение подвижной части, делятся на магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, ферродинамические и электростатические. Все перечисленные системы приборов, кроме магнитоэлектрической, пригодны для измерения в цепях как постоянного, так и переменного тока. Приборы магнитоэлектрической системы – только для измерения в цепях постоянного тока. Амперметры и вольтметры, в зависимости от их системы, показывают разные значения измеряемых величин. Показания приборов магнитоэлектрической системы соответствуют среднему за период значению измеряемой величины, т. е. измеряют постоянные составляющие тока или напряжения. Показания приборов электромагнитной, электродинамической, ферродинамической и электростатической систем соответствуют действующему значению измеряемой величины.

В связи с этим рассмотрим, как математически описывается сигнал измерительной информации, который несет информацию о величинах тока или напряжения, измеряемых приборами.

Переменный ток (напряжение) промышленной частоты имеет синусоидальную форму и характеризуется мгновенным i (u), среднеквадратичным (действующим) I (U) значением, амплитудой Im (Um)и фазой ψi u):

Читайте также:  Угольные электроды постоянного тока

Синусоидальный сигнал является частным случаем несинусоидального, который можно представить рядом Фурье:

где U – среднее значение сигнала за период Т (постоянная составляющая); Umk амплитуда сигнала k-й гармоники.

На рис. 4.2 представлен несинусоидальный разнополярный периодический сигнал – напряжение (ток), характеристиками которого являются: u(t) – значение сигнала в заданный момент времени; и пиковые значения сигнала – наибольшее мгновенное значение положительной полуволны и наименьшее мгновенное значение отрицательной полуволны сигнала (Um амплитудное значение для синусоидального сигнала); Up (размах) – сумма модулей пиковых значений и .

Постоянная составляющая сигнала U – среднее значение сигнала Ucpза период Т:

Переменная составляющая сигнала за период – разность между мгновенным значением сигнала u(t)и его постоянной составляющей U:

Средневыпрямленным значением сигнала Ucpза период является среднее значение модуля сигнала:

(вводится для сигналов, симметричных относительно оси времени).

Среднеквадратическое значение сигнала за период (время измерения)

Для синусоидального сигнала среднеквадратическое значение называют действующим значением сигнала.

Основная характеристика сложных сигналов – их спектральная функция, дающая информацию об амплитудах и фазах отдельных гармоник.

Среднеквадратическое значение периодического несинусоидального сигнала:

где – среднеквадратическое значение k-й гармоники; k – номер гармоники.

Коэффициенты амплитуды (KA)и формы (KФ) устанавливают связь между указанными выше значениями сигнала:

Для синусоидального сигнала:

Детерминированные сигналы конечной энергии, существенно отличные от нуля в течение ограниченного интервала времени, называются импульсными сигналами. Импульсы бывают различной формы (прямоугольной, треугольной, трапецеидальной и др.), полярности, амплитуды, длительности, частоты следования. Наиболее часто в практике встречаются прямоугольные импульсы (рис. 4.3, а), у которых среднеквадратическое значение и постоянная составляющая вычисляются как

Периодическая последовательность прямоугольных импульсов (рис. 4.3) с амплитудой Um длительностью tu и периодом повторения Т характеризуется скважностью Q = T/tu. При этом . Следовательно, среднеквадратическое значение

Для некоторых часто используемых форм сигнала коэффициенты амплитуды и формы вычислены. Например, для треугольной формы (рис. 4.3, б) ( ). Для меандра (рис. 4.3, в) – ( ).

4.4. Типовые примеры по измерению напряжения и тока

Пример 4.1. Определить относительную методическую погрешность δI измерения тока амперметром, внутреннее сопротивление которого . Амперметр включен последовательно в цепь с источником ЭДС Е и сопротивлением R (рис. 4.4).

Решение. Действительное значение тока в цепи до включения амперметра . Измеренное значение тока в цепи . Относительная погрешность измерения тока

Пример 4.2. Определить относительную методическую погрешность измерения δU напряжения вольтметром с внутренним сопротивлением на нагрузке R в цепи с источником энергии, ЭДС которого Е и внутреннее сопротивление R (рис. 4.5). Вольтметр включен параллельно нагрузке R.

Решение. Действительное значение напряжения U на нагрузке R до включения вольтметра . Измеренное значение напряжения

Относительная погрешность измерения напряжения

Пример 4.3. Определить показания амперметров электромагнитной системы, измеряющих токи, изменяющиеся по законам: 1) i(t) = (Im + Imsin wt) A и 2) i(t) = (2Im + Imsin wt) A. Что покажут в этом случае амперметры магнитоэлектрической и электродинамической систем?

Решение. Для решения задачи следует вычислить действующие значения измеряемых токов по формуле: ,

где I – постоянная составляющая тока, а – действующее значение переменной составляющей тока, определяемое по соотношению А. Показания амперметров будут соответственно равны и А.

Показания амперметра магнитоэлектрической системы соответствуют среднему за период значению измеряемой величины, т. е. он измеряет постоянную составляющую тока. Его показания будут соответственно Im и 2Im.

Показания амперметра электродинамической системы будут те же, что и при измерении амперметром электромагнитной системы.

Пример 4.4.Определить показания электромагнитных приборов, включенных в схемы, представленные на рис. 4.6, если к входным клеммам этих схем приложено синусоидальное напряжение, действующее значение которого равно U = 5 B, а полные сопротивления цепей равны соответственно .

Решение.Показания электромагнитных приборов соответствуют действующему значению измеряемой величины.

Для первой схемы:

Ток в цепи (действующее значение) . Следовательно, амперметр А будет показывать значение .

Падение напряжения на активном сопротивлении R равно . Следовательно, первый вольтметр покажет значение напряжения .

Падение напряжения на индуктивном сопротивлении XL равно . Следовательно, показание второго вольтметра равно .

Для второй схемы: . Ток в цепи (показание амперметра). Падение напряжения на активном сопротивлении (показание первого вольтметра). Падение напряжения на емкостном сопротивлении

(показание второго вольтметра).

Пример 4.5.Ток в цепи имеет форму отдельных периодически повторяющихся импульсов (рис. 4.7), продолжительность каждого из которых составляет tи = 0.1 мс, а период их повторения Т = 20 мс. Определить показания магнитоэлектрического и электродинамического амперметров, включенных в эту цепь, если амплитуда импульса тока Im = 50 A.

Решение.Магнитоэлектрический амперметр показывает величину постоянной составляющей тока, а электродинамический – действующее (или среднеквадратическое) значение тока. Действующее значение и постоянная составляющая для сигналов такой формы вычисляются по формулам

Пример 4.6.Определить показания вольтметров магнитоэлектрической и электродинамической систем, измеряющих напряжения, которые изменяются по законам: 1) u(t) =

Решение.Приборы в первом случае будут показывать соответственно 0 и 2 В (нет постоянной составляющей, а действующее значение напряжения U =

Во втором случае приборы покажут соответственно 20 Ви (постоянная составляющая напряжения в данном случае равна 20 В, а действующее значение напряжения

Источник