قياس الجهد وكيفية استخدام وتشغيل الفولتميتر. الأجهزة التي تقيس الجهد والتيار

أتذكر مثل هذه الحالة من تجربتي ككهربائي مبتدئ - بطريقة ما أردت تجميع دائرة إرسال إلكترونية بسيطة. قمت بتجميع الأجزاء ولف الملفات ولحام كل شيء معًا وفقًا للدائرة الكهربائية الموجودة. أقوم بتشغيله، لكنه لا يعمل. بطبيعة الحال، أصبحت مهتما بما كان وما هي العمليات التي تحدث داخل الدائرة. أرى في الرسم البياني أن قيم تيار التشغيل موضحة بعلامة متقاطعة على الدوائر. لم أتمكن من معرفة نوع هذا الرمز التخطيطي. جاء لي صديق وأخبرني ما هو. بعد القياسات، وجدت خطأ وبدأ جهاز الإرسال في العمل. الآن أريد أن أشارك نفس المبتدئين "السر العظيم" للقياس التيار الكهربائيوشرح كيفية قياس التيار بشكل صحيح.

لذلك، التيار الكهربائي هو الحركة المنتظمة للجسيمات المشحونة داخل موصل كهربائي معين. انها مثل الماء يتدفق في الداخل انبوب ماء. إذا تم في حالة الماء تركيب شفرات متحركة تقوم بتدوير هذا التدفق، ففي حالة التيار الكهربائي يتم تمرير تدفق الجزيئات المشحونة من خلال دائرة كهربائية إضافية موجودة في العدادات لهذا الغرض. تظهر معلمات كهربائية معينة على هذه الدائرة، مثل انخفاض الجهد في منطقة معينة (قيمة معينة لفرق الجهد) والمقاومة. وبما أن قيم الجهد هذه تنتمي بالفعل إلى دائرة جهاز القياس، فيمكن تحويلها بسهولة إلى شكل رقمي ومرئي.

عمليا، يتم إجراء قياسات التيار الكهربائي على النحو التالي. في حالة القياس قوة ثابتةحاضِر متر(الأميتر) يدخل في فجوة قسم معين الدائرة الكهربائية(هذا هو ما الصليب على رسم تخطيطيتشير إلى قيمة تيار التشغيل العادي التي ذكرتها أعلاه) والتي يتم فيها إجراء القياسات. يبدأ التيار بالتدفق من خلاله العنصر الكهربائيمقياس التيار الكهربائي والرد على التغييرات المعلمات الكهربائيةداخل نفسك. في حالة القياس تكييفهناك طريقة أخرى للقياس - باستخدام المشابك الحالية.

إنهم يعملون على هذا النحو - يتم تقديم الجزء الرئيسي على شكل محول منزلق يلتف حول السلك الحامل للتيار. يوجد مجال كهرومغناطيسي متناوب حول موصل يحمل تيارًا مترددًا، والذي، عندما يتدفق حول الدائرة المغناطيسية، يؤدي إلى تدفق مغناطيسي فيه. يوجد في الطرف الآخر من هذا المحول ملف قياس تظهر عليه قيمة الجهد. يتم تحويله وعرضه على الشاشة.

كيف يقيس الكهربائيون التيار فعليًا؟ لديهم نوعان من الأميتر. بالنسبة للقياسات الكهربائية للقوة الحالية، هناك القليل نسبيًا قيم كبيرة(في العادية المخططات الكهربائيةالتحكم في المعدات الكهربائية)، يحمل الكهربائي معه مقياسًا متعددًا عاديًا، يوجد بداخله وظيفة لقياس قوة التيار (المتناوب والمباشر) من خلال دائرة مفتوحة. على هذه الأجهزة، الحد الأقصى للقيمة الحالية هو ضمن 20 أمبير. إذا كانت هناك حاجة لقياس التيارات ذات القيم الكبيرة، وبشرط أن النظام الكهربائيولكن من دون إمكانية كسر جزء أو جزء آخر من الدائرة الكهربائية، فإنهم يأتون للإنقاذ المشابك الحالية. إنهم يحتاجون فقط إلى الالتفاف حول السلك أو الناقل المطلوب الذي يحمل التيار، وسيظهرون على الفور قيمة التشغيل لقوة التيار المتردد في قسم معين من دائرة الطاقة.

لا ينبغي أن ننسى أن مقياس التيار الكهربائي نفسه عند توصيله بجزء مفتوح من الدائرة يقدم مقياسًا إضافيًا المقاومة الكهربائية. إذا لم يكن الأمر بالغ الأهمية لتشغيل النظام، فيمكنك تجاهله. ولكن إذا كانت قطرات الجهد الصغيرة ضرورية لتشغيل المعدات الكهربائية، فيجب استخدام أجهزة القياس ذات المقاومة الداخلية الدنيا. ولا تنس، بعد قياس التيار، أن تقوم بتبديل المتر المتعدد إلى أطراف قياس الجهد، وإلا قد يتبين أنك تقوم بقياس الجهد باستخدام جهاز به المقاومة الداخليةيساوي الصفر. وهذا سوف يسبب بطبيعة الحال ماس كهربائى، والمتاعب.

يتم قياس القوة الحالية في الامبيراتولذلك يسمى الجهاز الذي يقيس التيار مقياس التيار الكهربائي. يتم قياس الجهد (أو فرق الجهد بين نقطتين في الدائرة الكهربائية). فولتولذلك يسمى الجهاز الذي يقيس الجهد الفولتميتر.للحصول على فكرة كمية عن مقادير الفولتية والتيارات المتدفقة في الأجهزة المختلفة سنعطي عدة أمثلة.

1. مصباح وهاج بقدرة P = 60 W، يعمل من شبكة بجهد U = 220 V. يمكن حساب التيار من خلال هذا المصباح باستخدام الصيغة A.

2. غلاية كهربائيةالطاقة P = 2200 واط (U = 220 فولت). القوة الحالية هي أ.

3. التيار المتدفق خلال مقاومة ذات مقاومة، والتي يطبق عليها جهد 1.5 فولت (من بطارية عادية)، يساوي قانون أوم أ.

تكفي ثلاثة أمثلة لتوضيح النطاق الواسع جدًا لقيم التيار (والجهد) والحاجة إلى وجود أجهزة قياس التيار (والفولتميتر) بقيم تقسيم مختلفة. لقياس التيارات الصغيرة، تم إنشاء أجهزة قياس الملليمتر، المحددة بالرمز (انظر الشكل 16أ)، وأجهزة القياس الدقيقة (انظر الشكل 16ب)، المخصصة لـ .

الأجهزة المبينة في الشكل 16 لها نطاقات قياس مختلفة. كما يتبين من الشكل، الحد الأقصى الحاليبالنسبة للمليمتر فهو 5 مللي أمبير فقط، وبالنسبة للميكرومتر فهو 50 ميكرو أمبير. إذا كان التيار أكبر من هذه القيم، فسوف تنحرف الإبرة عن النطاق، أي أنها ستذهب إلى أقصى اليمين وتتوقف، ممسكة بالتوقف. وتجدر الإشارة بشكل خاص إلى أنه عند إيقاف التشغيل، يجب أن يشير سهم الجهاز إلى قسم الصفر. إذا كان الجهاز "مطرقًا"، أي أنه في حالة عدم وجود تيار فإنه يظهر قيمة غير صفرية، فأنت بحاجة إلى استخدام مفك البراغي أو ظفرك فقط لتدوير عجلة الضبط الصفرية (انظر الشكل 16 ج).

الآن دعونا نلقي نظرة على الأجهزة التي يمكن تغيير نطاق القياس الخاص بها.

الشكل 17. مقياس التيار الكهربائي ثنائي المدى (أ) والفولتميتر رباعي المدى (ب)

يوضح الشكل 17 أ مقياس التيار الكهربائي ثنائي المدى، والذي يمكنك من خلاله استخدام مفتاح لضبط الحد الأقصى للتيار على 1 أمبير أو 2 أمبير ( نقطة بيضاءعلى قاعدة المفتاح يشير إلى 1 A)، والذي سيتوافق مع قيمة قصوى تبلغ 100 قسم على مقياس الأميتر. وبتحريك مفتاح الأميتر من الوضع "1 A" إلى الوضع "2 A"، فإننا نغير قيمة القسمة من w = 0.01 A إلى w = 0.02 A.

يوضح الشكل 17ب الفولتميتر ذو 4 نطاقات مع أربعة حدود محتملة لقياس الجهد تبلغ 7.5 فولت؛ 15 فولت؛ 30 فولت و60 فولت (النقطة البيضاء الموجودة على قاعدة المفتاح تشير إلى 15 فولت). باعتبار أن مقياس الفولتميتر مصمم لـ 150 قسمة، فإننا بتحريك مفتاح الفولتميتر من موضع إلى آخر نغير قيمة القسمة w كما يلي:

"7.5 فولت" (العرض = 0.05 فولت)؛ "15 فولت" (العرض = 0.1 فولت)؛ "30 فولت" (العرض = 0.2 فولت)؛ "60 فولت" (ث = 0.4 فولت).

الفولتميتر هو جهاز يستخدم لقياس الجهد عبر قسم من الدائرة. كيفية العمل بشكل صحيح مع هذا الجهاز، ما يجب مراعاته عند اختيار الفولتميتر، ما هي الأجهزة الأخرى الموجودة لقياس الجهد في الشبكة، دعونا نكتشف ذلك.

الجهد االكهربى

الجهد هو كمية فيزيائية تعبر عن العمل الذي تم إنفاقه على الاختبار شحنة كهربائيةمن واحد نقاط الدائرة الكهربائيةإلى آخر. أو بمعنى آخر هي الطاقة المستهلكة في نقل شحنة موجبة من نقطة ذات جهد منخفض إلى نقطة ذات جهد مرتفع.

ويأتي على نوعين: ثابت ومتغير. الجهد المستمر هو نموذجي للدوائر الكهروستاتيكية أو العاصمة والتناوب - للدوائر ذات التيار المتردد والتيار الانتحاري. هذا الكمية الماديةويقاس بالفولت ورمزه U.

يمكن العثور على هذه القيمة باستخدام الصيغ التالية:

• ش=أنا*ر
• U=P/I
• U=√P*R

حيث U الجهد، I التيار، R المقاومة، P القوة.

ولكن يمكن العثور على قيمة U دون استخدام هذه الصيغ إذا قمت بإجراء قياسات خاصة. للقيام بذلك، تحتاج فقط إلى معرفة كيفية استخدام الفولتميتر.

إنه أبسط جهاز لقياس الجهد. في دروس الفيزياء في المدارس، غالبا ما يتم إخبار الأطفال حول الميزات من هذا الجهاز تعليم كيفية فحص الجهد في الدائرة الكهربائية. باستخدامه، يمكنك معرفة ليس فقط الجهد، ولكن أيضًا المقاومة، إذا كنت تعرف الصيغ الخاصة. الفولتميتر سهل الاستخدام وسهل الاستخدام، لذلك يبقى الفولتميتر هو الأكثر أفضل طريقةقياسات U في المنزل.

تصنيف الفولتميتر

يمكن أن تكون كهروميكانيكية (مثل هذه الأجهزة هي الأكثر حساسية ودقة) وإلكترونية ومبدأ تشغيلها تحويل جهد التيار المتردد الدائمة والرقمية.

بناءً على الغرض منها، يمكن أن يكون الفولتميتر نبضيًا أو تيارًا مباشرًا أو متناوبًا. ووفقًا لمبدأ التطبيق - اللوحة والمحمولة. قبل استخدام الجهاز، تحتاج إلى التحقق من نوعه لإجراء القياسات الصحيحة.

القليل من التاريخ

أول فولتميتر في التاريخ اخترعه الفيزيائي الروسي ج.ف. ريتشمان عام 1754 وكان يطلق عليه "الفهرس". القوة الكهربائية" تعتمد الفولتميترات الكهروستاتيكية الحديثة على مبادئ هذا الجهاز.

هيكل الفولتميتر

قبل البدء في قياس الجهد، يجب أن تتعلم كيفية عمل الفولتميتر.

عناصره الرئيسية هي الجسم والمحطة والمؤشر والمقياس. عادةً ما تحتوي المحطات الطرفية على علامة زائد أو ناقص أو يتم تمييزها بلون (زائد أحمر، ناقص أزرق أو أسود). في كثير من الأحيان على هذا الجهاز يمكنك رؤية الحرف "V". عند استخدام الجهاز للدوائر ذات التيار المتردد، يتم عرض خط متموج على القرص، وعندما يتم عرض خط مستقيم للدوائر ذات التيار المباشر. في بعض الأحيان يتم استخدام التسميات AC (لقياس التيار المتردد) و DC (لقياس التيار المباشر). في أجهزة التيار المتردد لا يوجد قطبية.

الفولتميتر الكلاسيكي ذلك في اللحظةقديم بعض الشيء، ويتكون من ملف من سلك رفيع على شكل حدوة حصان مع مؤشر حديدي، يقع بين طرفي المغناطيس. يتحرك السهم على المحور. يتدفق التيار عبر الملف، وتتحرك الإبرة الممغنطة بسبب التيار. كلما زاد التيار، زاد انحراف الإبرة. يمكنك أن ترى أن تصميم هذا الجهاز ليس معقدًا للغاية. يعتمد مبدأها بالكامل على قوانين الفيزياء البسيطة.

كيفية استخدام الفولتميتر

يتم دائمًا توصيل الفولتميتر على التوازي مع جزء من الدائرة، لأن هذا الاتصال يقلل من التيار. يمكن للجهاز قياس الجهد فقط في قسم معين من الدائرة الكهربائية. عند العمل معها، يجب عليك دائمًا مراعاة القطبية. يتم ثمل الأسلاك إلى مساميرمع المكسرات. للأجهزة المصممة ل الجهد المستمريتم تمييز جهات الاتصال بعلامات زائد وناقص. هذا يتعلق الفولتميتر المؤشر. في النماذج الإلكترونية، كل شيء أبسط من ذلك بكثير: لا توجد أسلاك. يمكنك معرفة المزيد حول مبدأ تشغيل الفولتميتر من خلال مشاهدة الفيديو.

كيفية استخدام الفولتميتر

قبل أخذ القياسات، تحتاج إلى التحقق مما إذا كانت مناسبة هذا الجهازبالنسبة لهم. بادئ ذي بدء، من الضروري تحديد الحد الأقصى لقيمة القياس المسموح بها لفولتميتر معين. للقيام بذلك، ما عليك سوى العثور على أكبر قيمة عددية على مقياس الفولتميتر. التالي ينبغي توضيحها، في أي وحدة يقيس الفولتميتر؟ يمكن أن تكون هذه فولت أو ميكروفولت أو ميلي فولت. قد يؤدي إهمال هذه النقطة إلى بدء دخان الجهاز بعد الاتصال بشبكة تكون قيمة جهدها أعلى بعدة مرات من القيمة المسموح بها.

إذا كان الجهد في الدائرة الكهربائية معروفا بالفعل ويتجاوز ستين فولت، فأنت بحاجة إلى استخدام خاص قفازات عازلةوتحقيقات مع عزل جيد. الجهد الآمن للإنسان هو حوالي 42 فولت الظروف العاديةوحوالي 11 بوصة ظروف غير مواتية (رطوبة عالية, ارتفاع درجة الحرارة، الأجسام الحديدية القريبة، وما إلى ذلك).

الفولتميتر والسيارة

يتم استخدام هذا الجهاز في السيارة لسببين رئيسيين: مراقبة شحن البطارية ومراقبة انخفاض الجهد في الشبكة الموجودة على متن السيارة. للتحكم الكاملتتدلى الطاقة ، يمكنك تثبيت جهازي فولتميتر: أحدهما للاتصال بالبطارية والثاني للاتصال بأطراف مكبر الصوت.

من خلاله يمكنك قياس التيار في شبكة السيارة. يحتوي جسم السيارة على شحنة سالبة (علامة "-")، مما يعني أن طرفًا ذو قطب سالب متصل به. يتم توصيل المحطة الإيجابيةإلى المولد "الإيجابي". هذه هي الطريقة التي يتم بها قياس الجهد في السيارة. عادة ما تبلغ قيمته حوالي أربعة عشر فولت. من الأفضل استخدام أسلاك سميكة للتوصيلات: فهي تقلل من الخطأ في القياسات. معايير الجهد الأساسية:

• للمحرك المتوقف 12.2 - 12.6 فولت
• لمحرك يعمل 13.6 - 14.4 فولت

المتعدد

يمكن للمتر المتعدد أيضًا قياس الجهد. قبل استخدام هذا الجهاز، تأكد من قراءة التعليمات.

يمكن لأجهزة القياس المتعددة عمومًا قياس ثلاث كميات أساسية: التيار والمقاومة والجهد. يمكن أن تكون تناظرية ورقمية.

يمكن لبعض أجهزة القياس المتعددة أيضًا قياس:

وبالتالي، يتم تحديد قدرات المتر المتعدد حسب طرازه ونوعه. بالتأكيد يمكن لأي مقياس متعدد قياس الجهد والتيار (الثابت) والمقاومة.

الفولتميتر الكلاسيكي سهل الاستخدام وبسيط التصميم. يتم توصيله دائمًا بالتوازي مع قسم من الدائرة. من الأفضل دائمًا تجميع الدائرة أولاً ثم توصيل الفولتميتر بها. عند العمل مع هذا الجهاز من المهم جدًا مراقبة القطبية. يمكن استخدامه لقياس الجهد في السيارة. يجب ألا ننسى أبدًا أن الجهد الكهربائي (المرتفع والمنخفض) يشكل خطراً ليس على الصحة فحسب، بل على حياة الإنسان أيضًا.

لذلك، عند العمل مع الأجهزة الكهربائية، يجب اتباع احتياطات السلامة: استخدام القفازات الخاصة، عملفقط في ظل الظروف العادية، وما إلى ذلك. قبل الاستخدام، تحتاج إلى فحص الجهاز.