Exitonservice.ru

Экситон Сервис
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цепь подключения амперметра для измерения тока в лампе

Все устройства делятся на две разновидности: аналоговые и цифровые.

Аналоговые приборы:

  1. Магнитоэлектрические. Постоянный магнит, расположенный в приборном корпусе, создает магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем свободно движущейся катушки во время протекания по ней электрического тока, создавая крутящий момент. Отклонение стрелки, связанной с катушкой, соответствует количественному показателю тока. Прибор отличается высокой чувствительностью и точностью, однако рассчитан на контроль постоянного тока невысоких величин. Для расширения измерительного диапазона устанавливается шунт;
  2. Электромагнитные. Состоят из стрелки, прикрепленной к магниту, размещенному внутри катушки. Когда ток течет через катушку, создается магнитное поле, вызывающее притяжение или отталкивание магнита, пропорциональное величине тока. Универсальные амперметры, которыми замеряют переменный ток промышленной частоты и постоянный ток;
  3. Электродинамические. Имеют две катушки: фиксированную и мобильную, создающие магнитные поля. Реакция между этими полями обеспечивает отклоняющий момент подвижной системы, компенсирующийся спиральными пружинами. Используют в электроцепях переменного тока, работающих на частоте 50-200 Гц, и постоянного тока;
  4. Термоэлектрические. Основаны на принципе, что все проводники расширяются при нагревании. Это расширение соответствует выделившейся энергии, которая, в свою очередь, пропорциональна квадрату тока, независимо от его направления и природы. Ток проходит через резистор, находящийся в контакте с термопарой, соединенной со стрелкой амперметра. Этот косвенный метод в основном применяется с целью замеров высокочастотного тока;
  5. Ферродинамические. Принципом действия похожи на электродинамические системы, но подвижная катушка размещается внутри магнитопровода из ферромагнитных материалов, на котором находятся стационарные катушки. Благодаря этому создается сильное магнитное поле, повышающее чувствительность прибора и его невосприимчивость к сторонним полям.

Технологические достижения обеспечили создание цифровых амперметров с большой универсальностью и производительностью. С цифровыми приборами устраняются ошибки считывания, так как показания визуализируются цифрами. Поскольку механические части заменены электронными схемами, минимизируется износ.

Важно! Качество цифрового прибора зависит от качества используемых схем.

Два из наиболее широко используемых портативных приборов: мультиметр и токоизмерительные клещи. Они доступны в аналоговых и цифровых версиях, но последние сейчас более распространены. Токоизмерительные клещи очень полезны, так как мгновенно измеряют ток без разрывания цепи. Эти приборы управляются магнитным полем, возникающим вокруг провода с протекающим током, в них нет катушек, которые могли бы сгореть.

Общие сведения о приборе

Законы электрической цепи преподаются в учебных заведениях. Каждому подростку известны нюансы про направленное движение заряженных частиц. Оно представлено перемещением электронов по проводнику и называется электричеством. Если рассматривать практическую сторону, любое перемещение чего-либо в природе (воздушные массы, заряды, вода в реке) может приносить пользу человечеству.

Нужно только определиться с продолжительностью действия силы, ее направлением, мощностью.

На основании этого создаются различные устройства, просчитывающие и измеряющие всевозможные величины. Например, чтобы иметь подробное представление про ток, стоит воспользоваться амперметром. Прибор без труда определяет численность заряженных частиц, которые пересекают установленное в проводнике сечение за определенный период (единицу) времени, что и является силой тока.

Лабораторные работы по физике, 8 класс

Лабораторная работа 1. Сборка электрической цепи и измерение силы тока на ее различных участках

Оборудование : источник питания, лампочка на подставке, амперметр, ключ, соединительные провода.

Указания к выполнению работы

  1. Рассмотрите амперметр. Обратите внимание на знаки «+» и «–» у его зажимов. Перечертите шкалу амперметра (без стрелки) в тетрадь. Определите цену деления прибора.
  2. Начертите схему электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных приборов, перечисленных в списке оборудования. Соберите эту цепь. Для этого расположите на столе все приборы в том же порядке, в каком они изображены на схеме, после чего соедините их проводами.
  3. Измерьте силу тока в цепи. На шкале амперметра, которая была нарисована в тетради, изобразите стрелку, указывающую соответствующую силу тока. Показания амперметра запишите в тетрадь.
  4. Измерьте силу тока на другом участке цепи. Для этого отключите источник питания, переставьте амперметр в другое место цепи и снова включите цепь. Сравните показания амперметра с предыдущим. Сделайте вывод.

Лабораторная работа 2. Измерение напряжения на различных участках цепи

Оборудование: источник питания, вольтметр, лампочка на подставке, резистор, ключ, соединительные провода.

Указания к выполнению работы

  1. Рассмотрите вольтметр. Обратите внимание на знаки «+» и «–» у его зажимов. Определите цену деления прибора.
  2. Соберите цепь, последовательно соединив источник питания, ключ, лампу и резистор.
  3. Измерьте напряжение (U1 на лампе. Для этого присоедините к зажимам вольтметра два провода, после чего наконечниками этих проводов прикоснитесь к зажимам лампы. Начертите в тетради шкалу вольтметра со стрелкой, указывающей соответствующее напряжение. Показание вольтметра запишите в тетрадь.
  4. Измерьте напряжение U2 на резисторе. Для этого наконечниками проводов, присоединенных к вольтметру, прикоснитесь к зажимам резистора. Снова начертите в тетради шкалу вольтметра, но с новым положением стрелки. Показание вольтметра запишите в тетрадь.
  5. Измерьте общее напряжение U на участке цепи, состоящем из лампы и резистора.
  6. Начертите в тетради схемы цепи, соответствующие заданиям 3, 4 и 5.
  7. Вычислите сумму напряжений U1 + U2 и сравните ее с общим напряжением U, которое было измерено ранее. Сделайте вывод.
Читать еще:  При каком соединение ламп мощность электрического тока больше

Лабораторная работа 3. Регулирование силы тока реостатом и измерение сопротивления с помощью амперметра и вольтметра

Оборудование : источник питания, реостат, резистор, амперметр, вольтметр, ключ, соединительные провода.

Указания к выполнению работы

  1. Рассмотрите реостат. Установите, при каком положении ползунка сопротивление реостата является наибольшим и наименьшим.
  2. Соберите цепь, соединив последовательно источник питания, амперметр, реостат, резистор и ключ. К зажимам реостата присоедините вольтметр.
  3. Изобразите в тетради схему цепи.
  4. Плавно перемещая ползунок, измерьте силу тока и напряжение при его трех различных положениях. Рассчитайте сопротивление реостата, соответствующее каждому из этих случаев. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Лабораторная работа 4. Наблюдение действия магнитного поля на ток

Оборудование : штатив с муфтой и лапкой, источник питания, проволочный моток, дугообразный магнит, ключ, соединительные провода.

Указания к выполнению работы

  1. Соберите установку, показанную на рисунке 144, б. Поднеся к проволочному мотку магнит, замкните цепь. Обратите внимание на характер магнитного взаимодействия мотка и магнита.
  2. Поднесите к мотку магнит другим полюсом. Как изменился характер взаимодействия мотка и магнита?
  3. Повторите опыты, расположив магнит с другой стороны мотка.
  4. Расположите проволочный моток между полюсами магнита так, как это показано на рисунке 144, а. Замкнув цепь, наблюдайте явление. Сделайте выводы.

Лабораторная работа 5. Изучение электромагнита

Оборудование: источник питания, электромагнит, реостат, ключ, компас, соединительные провода.

Указания к выполнению работы

  1. Соберите электрическую цепь, соединив последовательно источник питания, катушку электромагнита, реостат и ключ. Замкните цепь и с помощью компаса определите магнитные полюсы катушки.
  2. Отодвиньте компас вдоль оси катушки на такое расстояние, на котором действие магнитного поля катушки на стрелку компаса незначительно. Вставьте в катушку железный сердечник и пронаблюдайте действие электромагнита на магнитную стрелку. Сделайте вывод.
  3. Измените с помощью реостата силу тока в обмотке электромагнита. Как изменилось действие электромагнита на магнитную стрелку? Пронаблюдав явление, сделайте вывод.

Лабораторная работа 6. Изучение модели электродвигателя

Оборудование: источник питания, модель электродвигателя, соединительные провода.

Указания к выполнению работы

  1. Соберите электродвигатель. Найдите в нем якорь, а также магнит, создающий магнитное поле (индуктор). Рассмотрите скользящие контакты (кольца и щетки), с помощью которых электродвигатель подключается к источнику тока.
  2. Подключив электродвигатель к источнику тока, приведите якорь двигателя во вращение. Под действием каких сил он начинает вращаться?

Лабораторная работа 7. Измерение фокусного расстояния и оптической силы линзы

Оборудование: собирающая (двояковыпуклая) линза, экран, линейка.

Указания к выполнению работы

  1. Расположив линзу между окном и экраном, получите на экране резкое изображение какого-либо удаленного предмета (здания за окном, дерева или, в крайнем случае, окна кабинета, или находящейся как можно дальше от вас осветительной лампы).
  2. Измерьте расстояние от линзы до полученного изображения. Это и есть (приблизительно) фокусное расстояние F линзы. Выразите полученный результат в сантиметрах и метрах.
  3. Рассчитайте оптическую силу D линзы. В каких единицах она измеряется?

Лабораторная работа 8. Получение изображений с помощью линзы

Оборудование: источник питания, собирающая линза, лампа с колпачком на подставке, ключ, экран, измерительная лента, соединительные провода.

  1. Измерьте фокусное расстояние F линзы (см. лабораторную работу 7), после чего рассчитайте удвоенное фокусное расстояние 2F. Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь.
  2. Соберите электрическую цепь из лампы, ключа и источника питания. Поместив линзу на середине стола, расположите лампу на таком расстоянии d от нее, которое превышало бы фокусное более чем в 2 раза (d>2F). Перемещая экран, получите на нем резкое изображение контуров прорези, имеющейся в колпачке лампы. Измерьте расстояние f от линзы до изображения.
  3. Расположите лампу на таком расстоянии d от линзы, чтобы F

Лабораторная работа 9. Нахождение центра тяжести плоской пластины

Оборудование: плоская картонная фигура произвольной формы, штатив с лапкой и муфтой, пробка, булавка (одностержневая), линейка, отвес (грузик на нити).

Указания к выполнению работы

  1. Зажмите пробку в лапке штатива.
  2. Проделайте по краям картонной пластины три отверстия.
  3. Вставив булавку в одно из отверстий, подвесьте пластину к пробке, закрепленной в лапке штатива (рис. 145).
  4. К той же булавке прикрепите отвес.
  5. С помощью карандаша отметьте на нижнем и верхнем краях пластины точки, лежащие на линии
  6. Сняв пластину, проведите через отмеченные точки прямую линию.
  7. Повторите опыт, используя два других отверстия в пластине.
  8. Получив точку пересечения трех линий, убедитесь, что она является центром тяжести данной фигуры. Для этого, расположив пластину в горизонтальной плоскости, поместите ее центр тяжести на острие заточенного карандаша.

Лабораторная работа 10. Определение ускорения свободного падения

Оборудование: шарик на нити, штатив с муфтой и кольцом, измерительная лента, часы.

Указания к выполнению работы

  1. Решите задачу. Нитяной маятник за время t совершает n колебаний; длина нити равна l. Определите ускорение свободного падения g.
  2. Воспользовавшись имеющимся оборудованием, измерьте значения величин, необходимых для определения ускорения свободного падения. Для этого установите на краю стола штатив. К кольцу штатива подвесьте шарик на длинной нити. Шарик при этом должен находиться на расстоянии 3-5 см от пола. Отклоните затем маятник на 5-8 см от положения равновесия и отпустите. Измерьте время t, за которое маятник сделает n = 40 полных колебаний. Длину нити l измерьте с помощью ленты.
  3. Воспользовавшись формулой, полученной в начале данной работы, вычислите ускорение свободного падения.
  4. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Измерительными приборами

Если под руками имеются измерительные приборы, то с их помощью довольно просто найти силу тока. Необходимо лишь соблюдать правила измерений и не забывать о правилах безопасности.

Амперметром

Пользуясь приборами для измерения ампеража, следует помнить, что они подключаются в цепи последовательно. Внутреннее сопротивление амперметра очень маленькое, поэтому прибор легко выводится из строя, если проводить измерения пределами значений, для которых он рассчитан.

Схема подключения амперметра показана на рисунке 3. Обратите внимание на то, что на участке измеряемой электрической цепи обязательно должна быть нагрузка.

Рис. 3. Схема подключения амперметра

Большинство аналоговых амперметров, например, таких, как на рисунке 4, предназначены для измерений параметров в цепях с постоянными токами.

Рис. 4. Аналоговый амперметр

Обратите внимание распределение шкалы амперметра. Цена первого деления 50 А, а всех последующих – 10 А. Максимальная величина, которую можно измерить данным амперметром не должна превышать 300 А. Для измерений электрической величины в меньших либо в больших пределах следует применять соответствующие приборы, предназначенные для таких диапазонов. В этом смысле универсальность амперметра ограничена.

При измерениях постоянных токов необходимо соблюдать полярность щупов при подключении амперметра. Для подключения прибора требуется разрывать цепь. Это не всегда удобно. Иногда вычисление силы тока по формуле является предпочтительней, особенно если приходится проводить измерения в сложных электротехнических схемах.

Мультиметром

Преимущество мультиметра в том, что этот прибор многофункциональный. Современные мультиметры цифровые. У них есть режимы для измерений в цепях постоянных и переменных токов. В режиме измерения силы тока этот измерительный прибор подключается в цепь аналогично амперметру.

Перед включением мультиметра в цепь, всегда проверяйте режим измерений, а пределы измерения выбирайте заведомо большие предполагаемой силы тока. После первого измерения можно перейти в режим с меньшим диапазоном.

Для работы с переменным напряжением переводите прибор в соответствующий режим. Считывайте значения с дисплея после того, как цифры перестанут мелькать.

Содержание

По конструкции амперметры делятся:

  • со стрелочной измерительной головкой без электронных схем;
  • со стрелочной измерительной головкой с использованием электронных схем;
  • с цифровым индикатором.

Приборы со стрелочной головкой [ править | править код ]

Наиболее распространены амперметры, в которых движущаяся часть прибора со стрелкой поворачивается на угол крена, пропорциональный величине измеряемого тока.

Амперметры бывают магнитоэлектрическими, электромагнитными, электродинамическими, тепловыми, индукционными, детекторными, термоэлектрическими и фотоэлектрическими.

Магнитоэлектрическими амперметрами измеряют силу постоянного тока; индукционными и детекторными — силу переменного тока; амперметры других систем измеряют силу любого тока. Самыми точными и чувствительными являются магнитоэлектрические и электродинамические амперметры.

Приборы со стрелочной головкой могут снабжаться дополнительными электронными схемами для усиления сигнала, подаваемого на головку (для измерения токов, существенно меньших чем ток полного отклонения головки, который для большинства магнитоэлектрических приборов составляет 50 мкА и более), защиты головки от перегруза и прочее.

Приборы с цифровым индикатором [ править | править код ]

В последнее время приборы со стрелочной измерительной головкой стали вытесняться приборами с цифровым индикатором на основе жидких кристаллов и светодиодов.

Принцип действия стрелочной измерительной головки [ править | править код ]

Принцип действия самых распространённых в амперметрах систем измерения:

  • В магнитоэлектрической системе прибора крутящий момент стрелки создаётся благодаря взаимодействию между полем постоянного магнита и током, который проходит через обмотку рамки (вращающий момент). С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале. Угол поворота стрелки прямо пропорционален силе тока, поэтому шкала магнитоэлектрического прибора линейна. Направление поворота стрелки зависит от направления протекающего через рамку тока, поэтому магнитоэлектрические амперметры непригодны для непосредственного измерения силы переменного тока (стрелка будет дрожать возле нулевого значения), и требуют правильной полярности подключения в цепи постоянного тока (иначе стрелка будет отклоняться левее нуля).
  • В электромагнитной системе прибора вращающий момент стрелки создаётся между катушкой и подвижным ферромагнитным сердечником, к которому прикрепляется указательная стрелка.
  • В электродинамической системе измерительная головка состоит из неподвижной и подвижной катушек, соединённых параллельно или последовательно. Взаимодействие между токами, которые проходят через катушки, вызывает отклонения подвижной катушки и соединённой с нею стрелки.

Во всех вышеуказанных системах угол поворота стрелки устанавливается при равенстве вращающего момента и момента сопротивления пружины.

Закон Ома

Закон Ома позволяет на заданном участке цепи определить одну из величин: силу тока I, напряжение U, сопротивление R, если известны две остальные:

Для обозначения напряжения наряду с символом U используется V.

Рассмотрим простую цепь

Расчитаем силу тока, проходящего через резистор R1 и, соответственно, затем через лампу L1. Для простоты будем предполагать, что сама лампа обладает нулевым собственным сопротивлением.

Аналогично, если бы у нас был источник питания на 5 В и лампа, которая по документации должна работать при токе 20 мА, нам нужно бы было выбрать резистор подходящего номинала.

В данном случае, разница в 10 Ом между идеальным номиналом и имеющимся не играет большого значения: можно смело брать стандартный номинал — 240 или 220 Ом.

Аналогично, мы могли бы расчитать требуемое напряжение, если бы оно было не известно, а на руках были значения сопротивления и желаемая сила тока.

Методы измерения силы тока

В отличие от измерения напряжения ток измеряется не при параллельном подключении прибора к нагрузке, а при последовательном. Это означает, что измерительный прибор нужно подключить в разрыв любого из проводов питания однофазного потребителя. При трехфазном питании то же самое нужно проделывать для каждой из фаз. В этом случае ток в нулевом проводе не измеряется, так как при симметричной нагрузке он равен нулю. Иногда требуется измерить ток в нулевом проводнике, но для группы потребителей отключения нуля для производства измерений невозможно.

Все эти причины приводят к тому, что тестеры и обычные мультиметры редко применяют для измерения силы тока. Их можно использовать только для одиночного потребителя или при измерениях на постоянном токе.

Во всех остальных случаях применяются токоизмерительные клещи или мультиметры, имеющие их в своем составе. Для измерений достаточно нажатием на клавишу разжать клещи, поместить внутрь измерительного контура проводник с измеряемым током и отпустить клавишу. Магнитопровод клещей замкнется и на дисплее (есть клещи со шкалой и стрелкой) отобразится измеряемое значение.

При использовании токоизмерительных клещей нужно внимательно следить, чтобы внутрь магнитопровода попал только проводник, в котором измеряется ток. При попадании внутрь двух проводников и более клещи будут измерять сумму токов в них, причем еще и векторную. Это означает, что поместив внутрь магнитопровода клещей двухжильный кабель с нагрузкой, мы измерим ток, равный нулю. Клещи, как и УЗО, сложат уходящий по фазному проводнику ток в сторону нагрузки и тот же ток с обратным знаком, возвращающийся обратно.

Клещи предназначены только для измерения переменного тока. На постоянном токе попытка их применения приведет к тому, что магнитопровод замкнется с непреодолимой силой. Разжать его руками не получится до тех пор, пока ток не будет отключен.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector