Это не те прозрачные «розетки 220 В», к которым мы привыкли. Когда речь заходит о «фазном», «линейном», «активном» и «пиковом» напряжениях, возникает настоящая путаница. Какое значение вольта содержится в розетке?
Цель обучения
- Сравните способы подключения амперметра и вольтметра.
- Вольтметр — это устройство, предназначенное для измерения разности потенциалов между двумя точками в электрической цепи.
- Амперметр — это инструмент, который используется для определения силы тока в цепи.
- Вольтметр подключается параллельно к элементам цепи, в то время как амперметр — последовательно.
- Большинство аналоговых измерительных приборов базируются на гальванометре, который фиксирует ток посредством движения или отклонения стрелки. На отклонение влияет магнитное поле, действующее на проводник.
Определения
- Шунтирующий резистор – это небольшой резистор (R), который соединён параллельно гальванометру (G) для создания амперметра.
- Гальванометр – это аналоговый прибор (G) для измерения тока, который основывается на отклонении стрелки от нуля.
- Вольтметры и амперметры предназначены для измерения напряжения и тока в электрической цепи.
Вольтметр представляет собой устройство, используемое для определения разности электрических потенциалов между двумя точками в цепи. Аналоговый вольтметр перемещает стрелку по шкале в зависимости от уровня напряжения в цепи, в то время как цифровой вольтметр отображает значения на цифровом экране. Любое измеренное значение напряжения, которое может быть преобразовано в соответствующий ток, фиксируется на дисплее. Здесь также могут контролироваться такие параметры, как давление, температура и расход.
Учебное пособие для занятий по физике
Для того чтобы вольтметр корректно определял напряжение, его необходимо подключать параллельно. Это имеет решающее значение, так как параллельно соединенные элементы испытывают одинаковую разность потенциалов. Ниже представлена схема подключения вольтметра и его показания.
(a) — Для определения разности потенциалов в цепи, вольтметр (V) следует подключить параллельно источнику напряжения или одному из резисторов. Важно отметить, что напряжение измеряется между точками a и b. Подключение вольтметра к ЭДС без учета внутреннего сопротивления невозможно. (b) — Использование цифрового вольтметра
Амперметры
Амперметр предназначен для измерения электрического тока, и его название происходит от единицы измерения — ампера. Для корректного функционирования прибор должен быть включён последовательно в цепь. Это имеет жизненно важное значение, так как при последовательном соединении все элементы испытывают одинаковый ток. Амперметры не следует подключать напрямую к источнику напряжения, так как они работают при минимальной нагрузке. Рекомендуется ознакомиться со схемой подключения амперметра.
Для измерения силы тока используется амперметр, который подключается последовательно в цепь. Все электрические токи протекают через этот измерительный прибор. Если амперметр установить между точками d и e или же между f и a, его показания останутся идентичными.
Обратите внимание, что амперметры могут быть как электронными, так и аналоговыми. Внешний вид аналоговых моделей может напоминать стрелочные устройства, где стрелка указывает на уровень напряжения в цепи. Однако внутри есть специальный электронный детектор, который обеспечивает отклонение стрелки по шкале.
Определение напряжения
Чтобы разобраться в принципе работы вольтметра и понять его показания, необходимо осознать, что именно измеряется данным прибором. Следует знать, что представляет собой напряжение и от каких факторов зависит его величина.
Из школьного курса физики известно, что напряжение рассчитывается по формуле U=IR, где:
- U — напряжение,
- I — сила тока,
- R — сопротивление в электрической цепи.
Чтобы рассчитать напряжение в сети, необходимо умножить силу тока на сопротивление. Прежде чем сделать это, нужно понять, что представляют собой эти два параметра. Например, если ток равен 5 амперам, а сопротивление составляет 2 ома, то напряжение получится равным 10 вольтам.
Хотя приведенная выше формула выглядит достаточно просто, она не объясняет, что такое напряжение и какую роль оно играет в электрических системах. В конечном счете, это всего лишь числа, но их значение намного глубже. К сожалению, сам электрический ток невозможно увидеть, так же как и мелкие заряженные частицы, которые его составляют.
Чтобы упростить понимание, мы можем провести параллель между электрическим током в проводниках и явлениями, которые встречаются в нашей повседневной жизни. В этом контексте особенно уместно сравнение с движением воды в реках и водопадах, где осуществляется перетекание от верхней точки к низкой. Здесь тренд можно соотнести с высотой, то есть с разницей в высоте над уровнем моря. Грубо говоря, напряжение в электрической сети аналогично давлению воды в реке. При отсутствии напряжения в цепи отсутствует и ток. Даже в водоеме, где уровень воды постоянен, как в озере или пруду, течения не наблюдается.
На шкале прибора напряжение обозначается буквой «V». Это помогает четко различать его среди других измерительных приборов, таких как амперметр, который отвечает за определение силы тока. Дело в том, что эти устройства имеют схожую конструкцию.
Вольтметры могут иметь различный диапазон измеряемых напряжений. Устройства, предназначенные для работы в маломощных электрических сетях, обычно показывают напряжение до 5 вольт. Также существуют модели с большей границей, например, на 10 или 25 вольт. Более мощные вольтметры способны измерять напряжение до одной тысячи вольт. В конечном счете, выбор вольтметра зависит от целей его использования.
Типы вольтметров
Существует множество видов вольтметров. В первую очередь они разделяются на две основные категории:
- Первый тип — фиксированный вольтметр.
- Наиболее распространенными являются стационарные вольтметры, которые обычно устанавливаются на постоянной основе и не подлежат отключению. Такие приборы можно транспортировать и использовать в разных электрических сетях.
Существует множество разновидностей вольтметров, которые различаются по принципу функционирования. Среди них преобладают электромеханические модели, а также существуют несколько типов электронных вольтметров. Последние можно далее разделить на цифровые и аналоговые устройства. Уровень напряжения может отображаться как с помощью колеблющейся стрелки, так и при помощи изменения цифр на экране устройства.
Вольтметры также подразделяются в зависимости от их предназначения. Существует множество приборов для измерения как постоянного, так и переменного напряжения.
Кроме того, устройства могут быть чувствительными к импульсам, фазовым и универсальными.
Технические характеристики
Характеристики вольтметра определяются его назначением. К примеру, устройство, предназначенное для измерения напряжения постоянного тока, может обладать несколькими диапазонами, например, двумя или тремя. Этот параметр является одним из ключевых для таких приборов.
При выборе вольтметра необходимо учитывать:
- Таким образом, обратите внимание на входное сопротивление, которое зависит от диапазона напряжения измеряемой сети.
- Также важно внимательно изучить градуировку шкалы прибора и его погрешности измерений.
- При приобретении универсального измерителя напряжения важно учитывать его рабочие диапазоны: сопротивление, напряжение, температура.
Обратите внимание, что подающее напряжение в 5 В приведет к смещению шкалы на половину, а ток, протекающий через измерительное устройство, составит лишь 25 мА, поскольку дисплей вольтметра представляет собой аналоговый. Для других диапазонов напряжение подключается последовательно к гальванометру.
Вольтметры и их классификация.
Классификация вольтметров основывается на конструкции, области применения и других характеристиках. Вольтметры подразделяются по следующим критериям:
1. По принципу функционирования: существуют электромеханические вольтметры (магнитоэлектрические и электромагнитные) и электронные, такие как цифровые и аналоговые приборы.
2. В зависимости от их непосредственного назначения — это могут быть импульсные, для постоянного или переменного тока и другие виды вольтметров.
3. по способу применения — стационарные (панельные) и переносные.
Вольтметры электромеханического типа.
Магнитоэлектрические вольтметры обладают высокой чувствительностью, что делает их более точными. Эти приборы обычно используются в лабораторных условиях. Наиболее распространенные вольтметры — это электромагнитные модели.
Они недороги и просты в использовании. Тем не менее, у них есть недостаток — относительная высокая степень потребления энергии (примерно 5-7 Вт) и значительная индуктивность обмоток. В связи с этим частота переменного напряжения значительно влияет на показания вольтметра. Этот тип приборов применяется в распределительных щитах как электростанций, так и промышленных предприятий.
Электронные вольтметры.
Электронные вольтметры подразделяются на аналоговые и цифровые устройства. Аналоговые измерители оснащены шкалой и стрелкой, которая указывает на ненулевое значение напряжения. Принцип их работы заключается в следующем: входное переменное напряжение преобразуется в постоянное, усиливается и затем поступает на детектор. Выходной сигнал вызывает отклонение стрелки. Чем больше угол отклонения указателя, тем выше уровень входного напряжения.
При измерениях напряжения с использованием аналоговых вольтметров крайне важно правильно подключать щупы, учитывая полярность. В случае отрицательного напряжения стрелка указывает влево от нуля, а при положительном — вправо. Если ваш вольтметр не имеет возможности отклонять стрелку в обе стороны, можно коснуться красным щупом того контакта, который был ранее прозвонен белым щупом, чтобы получить показание отрицательного напряжения. А также можно действовать и наоборот, так как цвета щупов могут варьироваться.
На дисплее цифровых вольтметров значения напряжения представлены в электронном формате.
Благодаря особенностям конструкции вольтметров общего назначения возможно измерение как постоянного, так и переменного напряжения, в зависимости от настроек рабочих переключателей и их текущего положения.
