Pamiętam taki przypadek z doświadczenia jako początkujący elektryk - chciałem jakoś złożyć prosty elektroniczny obwód nadajnika. Zmontowałem części, nawinąłem cewki i zlutowałem wszystko zgodnie z istniejącym obwodem elektrycznym. Włączam, ale nie działa. Naturalnie zainteresowałem się tym, co jest co i jakie procesy zachodzą wewnątrz obwodu. Widzę na schemacie, że wartości prądu roboczego są oznaczone przekreślonym krzyżykiem na obwodach. Nie mogłem zrozumieć, co to był za symbol na schemacie. Przyszedł do mnie znajomy i powiedział mi co i jak. Po pomiarach stwierdziłem błąd i nadajnik zaczął działać. Teraz chcę podzielić się z tymi samymi początkującymi „wielkim sekretem” pomiaru prąd elektryczny i wyjaśnij, jak prawidłowo mierzyć prąd.
Zatem prąd elektryczny to uporządkowany ruch naładowanych cząstek wewnątrz określonego przewodnika elektrycznego. To tak, jakby woda przepływała wewnątrz rura wodna. Jeżeli w przypadku wody zamontowane są ruchome łopatki, które wirują ten przepływ, to w przypadku prądu elektrycznego przepływ naładowanych cząstek przepuszczany jest przez dodatkowy obwód elektryczny umieszczony w tym celu w licznikach. Na tym obwodzie pojawiają się określone parametry elektryczne, takie jak spadek napięcia w danym obszarze (pewna wartość różnicy potencjałów) i rezystancja. Ponieważ te wartości napięć należą już do obwodu miernika, można je łatwo przekonwertować na postać numeryczną, wizualną.
W praktyce pomiary prądu elektrycznego wykonuje się w następujący sposób. W przypadku pomiaru stała siła aktualny metr(amperomierz) jest zawarty w szczelinie określonej sekcji obwód elektryczny(tak właśnie wygląda krzyż na schematyczny diagram wskazujący normalną wartość prądu roboczego, o którym wspomniałem powyżej), w którym dokonywane są pomiary. Prąd zaczyna płynąć element elektryczny amperomierz i reaguj na zmiany parametry elektryczne wewnątrz siebie. W przypadku pomiaru AC Powstaje inna metoda pomiaru - za pomocą cęgów prądowych.
Działają one w ten sposób – główna część ma postać przesuwnego transformatora, który owija się wokół drutu przewodzącego prąd. Wokół przewodnika, w którym płynie prąd przemienny, występuje zmienne pole elektromagnetyczne, które przepływając po obwodzie magnetycznym indukuje w nim strumień magnetyczny. Na drugim końcu tego transformatora znajduje się cewka pomiarowa, na której pojawia się wartość napięcia. Jest konwertowany i wyświetlany na ekranie.
Jak elektrycy faktycznie mierzą prąd? Mają dwa rodzaje amperomierzy. W przypadku elektrycznych pomiarów natężenia prądu jest ich stosunkowo niewiele duże wartości(w regularnym schematy elektryczne sterować urządzeniami elektrycznymi), elektryk nosi ze sobą konwencjonalny multimetr, w którym znajduje się funkcja pomiaru natężenia prądu (zarówno przemiennego, jak i stałego) w obwodzie otwartym. Na takich urządzeniach maksymalna wartość prądu mieści się w granicach 20 amperów. Jeżeli istnieje potrzeba pomiaru prądów o dużych wartościach i pod warunkiem, że układ elektryczny, ale bez możliwości przerwania tej czy innej części obwodu elektrycznego, wtedy przychodzą na ratunek cęgi prądowe. Wystarczy owinąć wokół żądanego przewodu przewodzącego prąd lub szyny, a natychmiast pokażą wartość roboczą natężenia prądu przemiennego w danym odcinku obwodu mocy.
Nie należy zapominać, że sam amperomierz po podłączeniu do otwartej części obwodu wprowadza dodatkowe opór elektryczny. Jeśli nie jest to krytyczne dla działania systemu, możesz to zignorować. Jeśli jednak nawet niewielkie spadki napięcia mają kluczowe znaczenie dla działania urządzeń elektrycznych, należy zastosować amperomierze o minimalnej rezystancji wewnętrznej. I nie zapomnij po zmierzeniu prądu podłączyć przewody multimetru do zacisków pomiaru napięcia, ponieważ w przeciwnym razie może się okazać, że mierzysz napięcie urządzeniem, które ma opór wewnętrzny równa się zeru. To naturalnie spowoduje zwarcie i kłopoty.
Siłę prądu mierzy się w ampery dlatego nazywa się urządzenie mierzące prąd amperomierz. Napięcie (lub różnica potencjałów między dwoma punktami obwodu elektrycznego) mierzy się w wolty, dlatego nazywa się urządzenie mierzące napięcie woltomierz. Aby mieć ilościowe wyobrażenie o wielkościach napięć i prądów przepływających w różnych urządzeniach, podamy kilka przykładów.
1. Żarówka o mocy P = 60 W, zasilana z sieci o napięciu U = 220 V. Prąd płynący przez taką lampę można obliczyć ze wzoru A.
2. Czajnik elektryczny moc P = 2200 W (U = 220 V). Obecna siła to 
A.
3. Prąd płynący przez rezystor o rezystancji , do którego przyłożone jest napięcie 1,5 V (ze zwykłej baterii), jest równy prawu Ohma A.
Trzy przykłady wystarczą, aby przekonać nas o bardzo szerokim zakresie wartości prądu (i napięcia) oraz konieczności posiadania amperomierzy (i woltomierzy) o różnych wartościach podziału. Do pomiaru małych prądów stworzono miliamperometry, oznaczone symbolem (patrz rys. 16a) i mikroamperomierze (patrz rys. 16b), oznaczone .
Urządzenia pokazane na rys. 16 mają różne zakresy pomiarowe. Jak widać z rysunku, maksymalny prąd dla miliamperomierza jest to tylko 5 mA, a dla mikroamperomierza jest to 50 µA. Jeśli prąd będzie większy od tych wartości, wówczas igła wyjdzie poza skalę, to znaczy przesunie się maksymalnie w prawo i zatrzyma się, przytrzymując ogranicznik. Należy szczególnie zauważyć, że po wyłączeniu strzałka urządzenia powinna wskazywać podziałkę zerową. Jeśli urządzenie zostanie „powalone”, to znaczy przy braku prądu pokazuje wartość różną od zera, to za pomocą śrubokręta lub samego paznokcia obróć pokrętło regulacji zera (patrz rys. 16c).
Przyjrzyjmy się teraz urządzeniom, których zakres pomiarowy można zmieniać.
Ryc. 17. Amperomierz dwuzakresowy (a) i woltomierz czterozakresowy (b)
Na rys. 17a przedstawiono amperomierz 2-zakresowy, w którym za pomocą przełącznika można ustawić maksymalny prąd na 1 A lub 2 A ( biała kropka na podstawie klucza wskazuje 1 A), co będzie odpowiadać maksymalnej wartości 100 działek na skali amperomierza. Przesuwając klucz amperomierza z pozycji „1 A” do pozycji „2 A”, zmieniamy wartość podziału z w = 0,01 A na w = 0,02 A.
Rys. 17b przedstawia woltomierz 4-zakresowy z czterema możliwymi granicami pomiaru napięcia wynoszącymi 7,5 V; 15 V; 30 V i 60 V (biała kropka na podstawie klucza wskazuje 15 V). Biorąc pod uwagę, że skala woltomierza jest zaprojektowana na 150 działek, to przesuwając klawisz woltomierza z jednej pozycji na drugą, zmieniamy wartość podziału w w następujący sposób:
„7,5 V” (w = 0,05 V); „15 V” (w = 0,1 V); „30 V” (w = 0,2 V); „60 V” (w = 0,4 V).
Woltomierz to urządzenie służące do pomiaru napięcia na odcinku obwodu. Jak prawidłowo pracować z tym urządzeniem, co należy wziąć pod uwagę przy wyborze woltomierza, jakie inne urządzenia są dostępne do pomiaru napięcia w sieci, zastanówmy się.
Woltaż
Napięcie jest wielkością fizyczną wyrażającą pracę włożoną w test ładunek elektryczny z jednego punkty obwodu elektrycznego do innego. Innymi słowy, jest to energia zużyta na przeniesienie ładunku dodatniego z punktu o niskim potencjale do punktu o wysokim potencjale.
Występuje w dwóch typach: stałym i zmiennym. Stałe napięcie jest typowe dla obwodów elektrostatycznych lub DC i przemienny – dla obwodów z prądem przemiennym i suisoidalnym. Ten wielkość fizyczna jest mierzony w woltach, a jego symbolem jest U.
Wartość tę można znaleźć za pomocą następujących wzorów:
- U=I*R
- U=P/I
- U=√P*R
Gdzie U to napięcie, I to prąd, R to rezystancja, P to moc.
Ale wartość U można znaleźć bez użycia tych wzorów, jeśli przeprowadzisz specjalne pomiary. Aby to zrobić, wystarczy wiedzieć, jak korzystać z woltomierza.
Jest to najprostsze urządzenie do pomiaru napięcia. Na lekcjach fizyki w szkołach często mówi się to dzieciom o funkcjach tego urządzenia , naucz, jak sprawdzić napięcie w obwodzie elektrycznym. Za jego pomocą możesz sprawdzić nie tylko napięcie, ale także rezystancję, jeśli znasz specjalne formuły. Woltomierz jest łatwy w użyciu i prosty w obsłudze, więc woltomierz pozostaje najbardziej najlepszy sposób Pomiary U w domu.
Klasyfikacja woltomierzy
Mogą być elektromechaniczne (takie urządzenia są najbardziej czułe i dokładne), elektroniczne, których zasada działania jest transformacja Napięcie prądu przemiennego
trwałe i cyfrowe.
W zależności od przeznaczenia woltomierze mogą pracować na prądzie impulsowym, stałym lub przemiennym. I zgodnie z zasadą zastosowania - panelowy i przenośny. Przed użyciem urządzenia należy sprawdzić jakiego typu jest ono w celu dokonania poprawnych pomiarów.
Trochę historii
Pierwszy woltomierz w historii został wynaleziony przez rosyjskiego fizyka G.V. Richmanna w 1754 roku i nosił nazwę „indeks siła elektryczna" Nowoczesne woltomierze elektrostatyczne opierają się na zasadzie tego urządzenia.
Budowa woltomierza
Zanim zaczniesz mierzyć napięcie, powinieneś dowiedzieć się, jak działa woltomierz.
Jego głównymi elementami są ciało, terminal, wskaźnik i skala. Zaciski zwykle mają znak plus lub minus lub są oznaczone kolorem (plus jest czerwony, minus jest niebieski lub czarny). Często na tym urządzeniu widać literę „V”. Gdy urządzenie jest używane w obwodach prądu przemiennego, na tarczy pokazana jest linia falista, a w przypadku obwodów prądu stałego – linia prosta. Czasami używane są oznaczenia AC (do pomiaru prądu przemiennego) i DC (do pomiaru prądu stałego). W urządzeniach na prąd przemienny nie ma polaryzacji.
Klasyczny woltomierz w tej chwili nieco przestarzały, składa się z cewki cienkiego drutu w kształcie podkowy z żelazną wskazówką, która znajduje się pomiędzy końcami magnesu. Strzałka porusza się po osi. Prąd przepływa przez cewkę, a namagnesowana igła porusza się pod wpływem prądu. Im większy prąd, tym bardziej igła odchyla się. Widać, że konstrukcja tego urządzenia nie jest bardzo skomplikowana. Cała jego zasada opiera się na prostych prawach fizyki.
Jak korzystać z woltomierza
Woltomierz jest zawsze podłączony równolegle do części obwodu, ponieważ takie połączenie zmniejsza prąd. Urządzenie może mierzyć napięcie tylko w określonym odcinku obwodu elektrycznego. Podczas pracy z nim należy zawsze przestrzegać polaryzacji. Przewody przykręcane są do śrub z orzechami. Dla urządzeń przeznaczonych do napięcie stałe, styki są oznaczone znakami plus i minus. Dotyczy to woltomierza wskaźnikowego. W modelach elektronicznych wszystko jest znacznie prostsze: nie ma przewodów. Więcej o zasadzie działania woltomierza możesz dowiedzieć się oglądając wideo.
Jak korzystać z woltomierza
Przed dokonaniem pomiarów należy sprawdzić, czy jest on odpowiedni to urządzenie dla nich. Przede wszystkim należy określić maksymalną dopuszczalną wartość pomiaru dla danego woltomierza. Aby to zrobić, po prostu znajdź największą wartość liczbową na skali woltomierza. Następny należy wyjaśnić, w jakich jednostkach mierzy woltomierz. Mogą to być wolty, mikrowolty lub miliwolty. Zlekceważenie tego punktu może spowodować, że urządzenie po podłączeniu do sieci, której napięcie jest wielokrotnie wyższe od dopuszczalnego, zacznie dymić.
Jeśli napięcie w obwodzie elektrycznym jest już znane i przekracza sześćdziesiąt woltów, należy użyć specjalnego rękawice dielektryczne i sondy z dobrą izolacją. Bezpieczne napięcie dla ludzi wynosi około 42 woltów przy normalne warunki i około 11 cali niekorzystne warunki (wysoka wilgotność, podwyższona temperaturażelazne przedmioty w pobliżu itp.).
Woltomierz i samochód
W samochodzie urządzenie to wykorzystuje się z dwóch głównych powodów: do monitorowania ładowania akumulatora oraz do monitorowania spadków napięcia w sieci pokładowej. Dla pełnej kontroli zapady mocy, można zainstalować dwa woltomierze: jeden do podłączenia do akumulatora, a drugi do podłączenia do zacisków wzmacniacza.
Dzięki niemu możesz zmierzyć prąd w sieci samochodowej. Nadwozie samochodu ma ładunek ujemny (znak „-”), co oznacza, że podłączony jest do niego zacisk z biegunem ujemnym. Zacisk dodatni jest podłączony do generatora „pozytywnego”. W ten sposób mierzy się napięcie w samochodzie. Zwykle ma wartość około czternastu woltów. Do połączeń lepiej używać grubych drutów: zmniejszają one błąd pomiarów. Podstawowe standardy napięciowe:
- Dla zatrzymanego silnika 12,2 - 12,6 woltów
- Dla pracującego silnika 13,6–14,4 V
Multimetr
Multimetr może również mierzyć napięcie. Przed użyciem tego urządzenia należy zapoznać się z instrukcją.
Multimetry mogą ogólnie mierzyć trzy podstawowe wielkości: prąd, rezystancję i napięcie. Mogą być analogowe i cyfrowe.
Niektóre multimetry mogą również mierzyć:
Zatem możliwości multimetru zależą od jego modelu i typu. Absolutnie każdy multimetr może mierzyć napięcie, prąd (stały) i rezystancję.
Klasyczny woltomierz jest łatwy w użyciu i prosty w konstrukcji. Jest zawsze podłączony równolegle do części obwodu. Zawsze lepiej jest najpierw złożyć obwód, a dopiero potem podłączyć do niego woltomierz. Podczas pracy z tym urządzeniem Bardzo ważne jest przestrzeganie polaryzacji. Można go używać do pomiaru napięcia w samochodzie. Nigdy nie zapominajmy, że napięcie (zarówno wysokie, jak i niskie) jest niebezpieczne nie tylko dla zdrowia, ale także życia ludzkiego.
Dlatego podczas pracy z urządzeniami elektrycznymi należy przestrzegać zasad bezpieczeństwa: używać specjalnych rękawiczek, praca tylko w normalnych warunkach itp. Przed użyciem należy sprawdzić urządzenie.