Схема вольтметр: Вольтметр. Назначение, виды и схема подключения

Содержание

Вольтметр. Назначение, виды и схема подключения

Все мы знаем, что напряжение в бытовой розетке 220 В (стоит помнить, что не во всех странах). Но ведь оно иногда может быть больше или меньше и возникает логичный вопрос — а как померять напряжение? Для этого нам и нужен вольтметр.

И так, вольтметр — это прибор, который измеряет разность потенциалов (в Вольтах) или напряжение. Принцип работы классического вольтметра довольно прост — ток, который индуцируется в катушке при подключении к источнику напряжения, создает вращающий момент, который перемешает стрелку электроизмерительного прибора. Отклонение стрелки всегда прямо пропорционально разности потенциалов между измеряемыми точками. Стоит помнить, что вольтметр ВСЕГДА подключается параллельно к цепи, в которой ведется измерение напряжения.

Обозначение вольтметра в электрической цепи

В электрических схемах вольтметр всегда представлен в виде круга с двумя клеммами с латинской буквой V внутри:

Почему вольтметр всегда подключен параллельно?

Сопротивление у идеального вольтметра равно бесконечности. Но это у идеального, у реального оно значительно меньше, но все еще очень высоко. Поэтому при подключении измерительного прибора в цепь последовательно его показания не будут иметь ничего общего с правдой, а его внутреннее сопротивление окажет существенное влияние на электрическую цепь (практически разрыв цепи из-за большого внутреннего сопротивления).

Вольтметр всегда подключается параллельно цепи, так что падение напряжения на измерительном приборе никак не влияет на работу электрической цепи. Также если измерительный прибор является многопредельным (например 3, 15, 75 и 150 В), при переключении предела последовательно катушке измерения вводится добавочное сопротивление (как правило оно уже установлено в корпусе прибора, но стоит уточнить это в техпаспорте), которое предохраняет измерительную катушку электрического прибора от токов выше номинального и обеспечивают точность измерения.

Почему вольтметр имеет большое сопротивление?

Вольтметр имеет очень высокое внутреннее сопротивление, потому что он измеряет разность потенциалов между двумя точками цепи. Вольтметр не влияет на ток измеряемой цепи.

Если измерительный прибор имеет низкое сопротивление, через него будет проходить ток (согласно первому закону Кирхгофа ток будет распределяться между двумя ветвями цепи — часть тока будет протекать через нагрузку, а часть через вольтметр, именно поэтому его сопротивление должно быть как можно больше — чтоб минимизировать ток), и на выходе мы получим неверный результат. Большое сопротивление вольтметра не позволяет току проходить через него (разрыв цепи), и, таким образом, получают показания напряжения.

Какие бывают типы вольтметров

Вольтметры, как и любые другие электроизмерительные приборы, классифицируются в зависимости от назначения и конструкции. Более подробно на рисунке ниже:

Вольтметр с подвижной катушкой и с постоянными магнитами (PMMC)

Такой прибор работает по магнитоэлектрическому принципу. В двух словах это означает следующее — в постоянное магнитное поле помещается катушка измерительного прибора, которая подключается к электрической цепи, в которой проводится измерение. При протекании тока через катушку электромагнитная сила создаст вращающий момент, который повернет стрелку измерительного прибора на определенный угол.

Вольтметр с подвижной катушкой и с постоянными магнитами (PMMC) используется только в сетях постоянного тока. Такой тип устройства имеет очень низкое энергопотребление и очень высокую точность. Единственным его недостатком является стоимость.

Электромагнитный вольтметр (MI вольтметр)

Электромагнитный вольтметр может использоваться для измерения как постоянного, так и переменного напряжения. В таком типе приборов отклонение стрелки зависит от напряжения катушки. Электромагнитные вольтметры разделяют на два типа:

  • электромагнитный измерительный прибор с плоской катушкой.
  • электромагнитный измерительный прибор с круглой катушкой.

Электродинамический вольтметр

Электродинамический вольтметр используется для измерения напряжения цепи переменного и постоянного тока. В приборах этого типа калибровка одинакова как для измерения переменного, так и постоянного тока.

Вольтметр с выпрямительной системой

Такой тип прибора используется в цепях переменного тока для измерения напряжения. Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный ток, после чего сигнал постоянного тока измеряется прибором с подвижной катушкой и с постоянными магнитами.

Аналоговый вольтметр

Аналоговый вольтметр используется для измерения переменного и постоянного напряжения. Он отображает показания через указатель, который зафиксирован на калиброванной шкале. Отклонение указателя зависит от крутящего момента, действующего на него. Величина развиваемого крутящего момента прямо пропорциональна измеряемому напряжению.

Цифровой вольтметр

Вольтметр, который отображает показания в числовой форме, известен как цифровой вольтметр. Цифровой вольтметр дает достаточно точный результат.

Прибор, который измеряет постоянное напряжение, известен как вольтметр постоянного напряжения, а вольтметр переменного напряжения используется в цепи переменного тока для измерения переменного напряжения.

Вольтметры, схемы приборов для измерения напряжения


Высокочастотный милливольтметр, схема на четырех транзисторах

При налаживании и ремонте приемной и передающей аппаратуры одного мультиметра уже становится недостаточно, потому что требуется измерять относительно небольшие высокочастотные напряжения. Обычно для измерения ВЧ-сигналов используют ВЧ-осциллографы или ВЧ-милливольтметры промышленного производства …

1 401 0

Высокочастотный среднеквадратичный милливольтметр

В предлагаемом милливольтметре преобразователь среднеквадратичного значения переменного напряжения произвольной формы в постоянное собран на ОУ и диодах Шоттки. Применены высокочастотные диоды Шоттки без смещения по постоянному току с использованием квадратичности их ВАХ …

1 1940 2

Цифровой вольтметр для лабораторного блока питания (КР571ПВ2А, АЛС324Б)

Схема самодельного цифрового вольтметра на микросхеме КР571ПВ2А и светодиодных индикаторах АЛС324Б. Налаживая ту или иную конструкцию желательно постоянно держать под контролем напряжение питания или ток потребления схемой. Поэтому, во многих лабораторных источниках питания имеются встроенные …

1 2252 0

Схема цифрового вольтметра на микросхеме КР571ПВ2А и индикаторах АЛС324Б

Этот вольтметр предназначен для индикации выходного напряжения лабораторного блока питания, с плавной регулировкой напряжения от 0 до +20V. При незначительной переделке этот прибор можно использовать и как вольтметр для точного измерения напряжения в бортовой сети автомобиля или на аккумуляторной …

1 1581 0

Схема приставки к мультиметру для измерения ВЧ-напряжений

Приставка представляет собой ВЧ-детектор, с диодами, смещенными постоянным током. Цепь R3-VD3-VD4 компенсирует постоянную составляющую, так чтобы она не влияла на показания мультиметра. Резистором R3 балансируют мост на нулевые показания мультиметра при замкнутом входе. Источник питания …

0 1593 0

Настройка на резонанс, схема широкополосного вольтметра (100 кГц-30МГц)

Каждый радиолюбитель желает иметь прибор, позволяющий не только проследить прохождение высокочастотного сигнала, но и,при необходимости, настроить контур в резонанс до установки в схему. Выбирая изюминку из уже ранее опубликованных схем (1) мне удалось собрать прибор, позволяющий …

1 2586 0

Вольтметр действующего значения для цепи накала кинескопа

Почему все-таки лампочка? Напряжение на накале кинескопа имеет большой динамический диапазон, ввиду большой его амплитуды во время обратного хода. Мостик, приведенный на рисунке, и обозначеные как А, В,С и D, балансируется при напряжении 2,7 В, что, по сравнению с номинальным напряжением …

1 1428 0

Схема ВЧ милливольтметра 0-300мВ (К574УД1)

Принципиальная схема самодельного высокочастотного милливольтметра для измерения напряжений в диапазоне до 300мВ. Прибор предназначен для измерения переменного напряжения в трех поддиапазонах — до 10 mV, до 30 mV, до 100 mV идо 300mV. Диапазон частоты измеряемого переменного напряжения от 20 Hz …

1 3940 0

Двухсегментный цифровой индикатор напряжения (К554СА3, К561ИЕ14)

В большинстве случаев результаты измерений аналоговых величин лучше всего считывать с цифрового индикатора. С этой целью при необходимости применяют различные преобразователи (например, температура-напряжение, фаза напряжение), выходной сигнал которых подают на АЦП и далее на цифровой индикатор …

0 4735 0

Милливольтметр переменного напряжения ЗЧ со стрелочным индикатором (0,01-1В)

Прибор предназначен для измерения низкочастотного напряжения переменноготока частотой от 10 Hz до 50 kHz. Можно измерять в трех пределах измерения: до 0,01 V, до 0,01 V и до 1V. Входное сопротивление составляет 910 kOm независимо от предела измерения. Вход прибора от перенапряжения защищен …

1 4114 0


Радиодетали, электронные блоки и игрушки из китая:

назначение, принцип работы, типы, схема подключения

Вольтметр – это прибор, назначение которого измерять электродвижущую силу (ЕДС) на определенном участке электрической цепи, или проще – прибор для измерениянапряжения (разность электрических потенциалов). Этот прибор всегда подключается параллельно элементу питания или нагрузке. Измеренное значение вольтметр показывает в Вольтах.

Если говорить об идеальном вольтметре, то он должен обладать бесконечным внутренним сопротивлением, чтобы точно измерять напряжение и не оказывать побочного воздействия на цепь. Именно поэтому в приборах высокого класса стараются сделать максимально возможным внутреннее сопротивление, от которого зависит точность измерения и помехи, создаваемые вольтметром в электрической цепи.


Рисунок — Формулы измерения напряжения

Если говорить о способе монтажа, то вольтметры подразделяют на три основные группы:

• Стационарные;

• Щитовые;

• Переносные;

Как становится ясно из названия, стационарные приборы используются там, где необходим постоянный контроль, щитовые – в распределительных щитках и на приборных панелях, а переносные – в компактных приборах, которые можно использовать в любом месте.

Рисунок — Схема подключения вольтметра

Посмотрите видео о подключении вольтметра:

По назначению все вольтметры делятся

• Переменного тока;

• Постоянного тока;

• Селективные;

• Фазочувствительные;

• Импульсные.

Вольтметры переменного тока, как и постоянного используются для измерений в сетях с соответствующим типом тока, а вот селективные – могут отделять гармоническую составляющую сложного сигнала, и определять среднеквадратическое значение напряжения.

Импульсный вольтметр обычно используют для измерений амплитуды постоянных импульсных сигналов, а также они способны точно определить амплитуду одиночного импульса.

Фазочувствительные приборы могут измерять изменения составляющих комплексных напряжений, благодаря чему становится возможным точное исследование амплитудно-фазовой характеристики усилителей, и прочих подобных схем.

По принципу действия различают электронные (цифровые или аналоговые), и электромеханические вольтметры (электромагнитные, термоэлектрические, а также магнитоэлектрические, электродинамические и электростатические).

Все электромеханические приборы, за исключением термоэлектрических, по сути, являются обычным измерительным механизмом с показывающим устройством. Во всех них для расширения пределов измерений применяются дополнительные сопротивления.

Приборы данной категории, не смотря на довольно высокое внутреннее сопротивление, имеют относительно большую погрешность, что делает невозможным их использование в ходе экспериментов и исследований, где требуется повышенная точность данных.

Термоэлектрический вольтметр использует для замеров электродвижущую силу одной или нескольких термопар, которые греются из-за тока входящего сигнала. Они более точны и компактны, в сравнении с электромеханическими измерителями напряжения.

Электронные вольтметры в свою очередь подразделяются на цифровые и аналоговые.

Цифровой вольтметр преобразует постоянное значение напряжения в цифровой сигнал, который и выводится на табло прибора. Делается это при помощи аналого-цифрового преобразователя.

В аналоговых вольтметрах помимо магнитоэлектрического измерителя и дополнительных резисторов в обязательном порядке присутствует измерительный усилитель, позволяющий в несколько раз повысить внутреннее сопротивление прибора, и соответственно – улучшить точность показаний.

Рассмотрим несколько вольтметров разных производителей

1. В3-57 — микровольтметр

Измерительное устройство модели В3-57 — вольтметр-преобразователь среднеквадратич. показаний. Разработан для замеров среднеквадратич. значения напряжений произвольной формы и их линейного преобразован. в напряжение постоян. тока. Шкала прибора промаркирована в среднеквадратич. значениях напряжения и децибелах (от 0 дБ и до 0,775 В). Используется при контроле и наладке разнообразных радиотелетехнических устройств и средств связи, вычислении частотных характеристик широкополосных аппаратов, обследованиях шумовых устойчивых сигналов и т. д.

Основные техданные:

— Пределы замеров напряжений 10 мкВ — 300 В с граничными зонами: 0,03-0,1-0,3-1-3-10-30-100-300мВ 1-3-10-30-100-300В

— Границы частот 5 Гц — 5 МГц

— Допустимая погрешность, %: ±1 (30-300 мВ), ±1,5 (1-10 мВ), ±2,5 (0,1-0,3 мВ и 1-300 В), ±4 (0,03 мВ)

— Входное сопротивл.5 МОм ±20%

— Входная емкость: 27пФ (0,03-300 мВ) и 12 пФ (1-300 В)

— Напряжение на выходе линейного преобразоват. 1 В

— Сопротивление на выходе линейного преобразоват. 1 кОм ±10%

— Предельный коэфф. амплитуды сигнала 6*(Uk/Ux)


2.Вольтметры переменного напряжения АКИП-2401

— Измерение ср.квадратического значения переменного напряжения

— Диапазон частот: 5 Гц…5 МГц

— Диапазон измерения напряжения: 50 мкВ…300 В (6 пределов)

— Два измерительных ВЧ входа: Кан1 / Кан2

— Максимальное разрешение: 0,0001 мВ

— Отображение уровня входного сигнала в дБн, дБм, Uпик

— Автоматический или ручной выбор пределов измерений, удержание результата (Hold)

— Двухстрочный VDF-дисплей

— Интерфейс RS-232


3. Вольтметр В7-40/1

Высококачественный цифровой универсальный прибор, предназначенный для измерения постоянного и переменного напряжений, силы токов и сопротивления постоянному току. вольтметр В7-40/1 применяется при производстве радиоаппаратуры и электрорадиоэлементов, при научных и экспериментальных исследованиях, в лабораторных и цеховых условиях. Встроенный в вольтметр В7-40/1 интерфейс IEEE 488 позволяет успешно использовать его в составе автоматизированных информационно — измерительных систем.

Вольтметр В7-40/1 соответствует жестким условия эксплуатации.

— Точность измерения по постоянному току вольтметра В7-40/1 — 0,05 %

— Максимальная разрешающая способность В7-40/1 — 1 мкВ; 10 мкА; 1 мОм

— Диапазоны 0,2; 20; 200; 1000 (2000) В

— Разрешение 1, 10, 100 мкВ; 1; 10 мВ

— Основная погрешность измерения ±(0,04 %+ 5 ед. мл. р)

Входное сопротивление:

— на диапазоне 0,2 В не менее 1 ГОм

— на диапазоне 2 В не менее 2 ГОм

— на диапазонах 200….1000 В, не менее 10 МОм

Ещё одно видео о способе подключения вольтметра:

Вольтметр.

Приборы для измерения напряжения

Первый учёный, который сконструировал и создал достаточно мощную электрическую батарею постоянного тока, был известный итальянский физик Александро Вольта. Эта батарея получила название «вольтов столб» и состояла из нескольких тысяч кружочков из цинка и меди, которые разделялись пропитанными в соляной кислоте матерчатыми прокладками. Он использовал батареи с большим или меньшим количеством элементов. Маленькие батареи давали слабую искру, большие батареи сильную и яркую.

Учёный вплотную подошёл к количественному понятию напряжения, поэтому единицу разности потенциалов назвали его именем: «Вольт». В международной системе единиц СИ вольт обозначается буквой «V», отсюда напряжение переменного тока обозначается: VAC, а напряжение постоянного тока: VDC. У нас единица величины напряжения обозначается буквой «В» — вольт. Например, 220 В, 380 В и наиболее часто используемые производные: 103-киловольт (kV), 106-мегавольт, 10-3-милливольт (mV), 10-6-микровольт (μV). Другие большие или меньшие производные используются только в лабораторных условиях. Подробнее о производных величинах читайте на странице про сокращённую запись численных величин.

Для измерения напряжения или разности потенциалов используется прибор, который называется вольтметр. На снимке изображён щитовой стрелочный вольтметр, который может монтироваться на щите управления, какого либо устройства. Он используется только для измерения конкретной величины напряжения на одном из узлов данного устройства. Тот вольтметр, что изображён на фото, применяется для измерения постоянного напряжения до 15 вольт. Взгляните на его шкалу. Она ограничена 15 вольтами.

На принципиальных схемах условное изображение вольтметра может выглядеть вот так.

Из рисунка видно, что условное изображение вольтметра на схеме может быть разным. Если в кружке обозначена буква «V», то это означает, что данный вольтметр рассчитан на измерения величин напряжения, составляющих единицы – сотни вольт. Изображения с обозначением «mV» и «μV» указываются в тех случаях, если вольтметр рассчитан на измерение долей вольта — милливольт (1mV = 0,001V) и микровольт (1μV = 0,000001 V). Иногда рядом с изображением вольтметра также указывается максимальная величина напряжения, которую способен измерить вольтметр. Например, вот так – 100 mV. Обычно эта величина указывается для встраиваемых стрелочных вольтметров. Превышать это напряжение не стоит, так как можно испортить прибор.

Кроме этого, рядом с выводами вольтметра могут быть проставлены знаки полярности подключения его в схему «+» и «». Это касается тех вольтметров, которые применяются для измерения постоянного напряжения.

Следует отметить, что щитовые вольтметры это частный случай использования этих приборов. В лабораториях, на радиозаводах, в конструкторских бюро и радиолюбительской практике, вольтметры используются чаще всего в составе мультиметров, которые раньше назывались авометры, то есть ампер-вольт-омметр.

В настоящее время с развитием цифровой электроники стрелочные приборы отходят в прошлое и им на смену приходят цифровые мультиметры с удобной цифровой шкалой, автоматическим переключением предела измерения, малой погрешностью и высоким классом точности.

В радиолюбительской практике на смену «цешкам» и «авошкам» пришли компактные и удобные цифровые приборы. Работать с ними не сложно, но определённые меры безопасности применять необходимо.

Как измерить напряжение мультиметром?

Следует твёрдо помнить, что вольтметр, в отличие от амперметра подключается параллельно нагрузке.

Например, вам надо замерить напряжение на резисторе, который является частью электронной схемы. В таком случае переключаем мультиметр в режим измерения напряжения (постоянного или переменного – смотря какой ток течёт в цепи), устанавливаем наивысший предел измерения. По мере накопления опыта предел измерения вы научитесь выставлять более осознанно, порой пренебрегая данным правилом. Далее подключаем щупы мультиметра параллельно резистору. Вот как это можно изобразить в виде схемы.

Вот так плавно мы переходим к определению так называемого шунта. Как видим из схемы, вольтметр, который измеряет напряжение на резисторе R1, создаёт параллельный путь току, который протекает по электрической цепи. При этом часть тока (Iшунт) ответвляется и течёт через измерительный прибор – вольтметр PV1. Далее опять возвращается в цепь.

В данном случае вольтметр PV1 шунтирует резистор R1 – создаёт обходной путь для тока. Для электрической цепи вольтметр – это шунт – обходной путь для тока. По закону ома, напряжение на участке цепи зависит от протекающего по этой цепи тока. Но мы ведь ответвили часть тока в цепи и провели эту часть через вольтметр. Поскольку сопротивление резистора неизменно, а ток через резистор уменьшился (IR1), то и напряжение на нём изменилось. Получается, что вольтметром мы измеряем напряжение на резисторе, которое образовалось после того, как мы подключили к схеме измерительный прибор. Из-за этого образуется погрешность измерения.

Как же уменьшить воздействие измерительного прибора на электрическую цепь при проведении измерений? Необходимо увеличить, так называемое «

входное сопротивление» измерительного прибора – вольтметра. Чем оно выше, тем меньшая часть тока шунтируется измерительным прибором и более точные данные мы получаем при измерениях.

Современные цифровые мультиметры обладают достаточно большим входным сопротивлением и практически не влияют на работу схемы при проведении измерений. При этом точность измерений, естественно, достаточно высока.

Ранее все приборы были стрелочные, а для того, чтобы высоким напряжением не вывести прибор из строя применялись резистивные шунты, которые уменьшали величину измеряемого напряжения до безопасной величины. Но эти шунты вносили так называемое «паразитное сопротивление» и это сказывалось на точности измерений.

Поэтому в лабораторных условиях использовались специальные ламповые вольтметры, которые обладали большим входным сопротивлением и некоторые из них имели класс точности в доли процента.

Перейдём к практике…

Прежде всего, не забывайте, что есть переменное (англ. сокращение — VAC) и постоянное напряжение (VDC). Профессиональные приборы сами определяют, с каким напряжением вы работаете, и сами переключаются в нужный режим и на требуемый поддиапазон измерений. При работе с малогабаритными приборами все переключения нужно делать вручную.

На снимке показана часть панели управления популярного и недорогого тестера DT-830B.

Хорошо видно, что пределы измерения переменного напряжения ограничены величинами: 750 вольт (750 V~) и 200 вольт (200 V~). Понятно, что к силовым промышленным сетям с этим прибором не стоит и близко подходить. Шкала постоянного и импульсного напряжения несколько больше: от 200 милливольт (200 mV) до тысячи вольт (1000).

Как уже говорилось, чтобы замерить напряжение на участке схемы, нужно выбрать переключателем пределов измерения самый большой предел измерения и подключить щупы мультиметра параллельно тому участку цепи, на котором производится замер.

Если предел измерения подходит – то на дисплее появятся показания. Если этого не происходит, то отключаем вольтметр от схемы, уменьшаем предел измерения на один шаг. Повторяем измерение. И так далее до получения показаний.

Имейте в виду, что провода измерительных щупов со временем изнашиваются. При этом нарушается электрический контакт. Перед проведением любых измерений проверяйте целостность щупов!

Также часто бывает необходимо замерить напряжение на выходе блока питания или химического источника тока (батарейки или аккумулятора).

Выбираем ту секцию на панели прибора, которая отвечает за измерение постоянного напряжения. Выставляем предел чуть больше того напряжения, что мы хотим измерить. Далее подключаем щупы прибора в соответствии с полярностью и изменяем предел измерения в сторону уменьшения до тех пор, пока на табло не появятся данные.

На фото показан замер напряжения составной батареи из трёх батареек 1,5V с помощью мультиметра Victor VC9805A+. Для измерения выбран предел 20V.

Аналогично замеряется напряжение на герметичном свинцовом аккумуляторе.

Стоит понимать, что таким образом мы замеряем так называемую ЭДС. ЭДС или электродвижущая сила — это напряжение на клеммах аккумулятора без подключенной нагрузки. Если к аккумулятору подключить какой-либо прибор, то напряжение будет чуть меньше.

Никогда не касайтесь руками оголённых щупов! Небольшим напряжением от 1,5-вольтовой батарейки вас, конечно, не убьёт, но вот при измерении напряжений более 24 вольт могут быть серьёзные последствия от удара током.

Чтобы руки оставались свободными используйте зажимы типа «крокодил», но подключать их нужно при отключенном от сети приборе. Часто возникает необходимость измерять напряжение на рабочей плате, в разных её точках.

Если вы работаете с низковольтным устройством, бойтесь только закоротить щупами отдельные проводники. Для замеров напряжения в устройстве, как правило, применяется следующая методика.

  • Соедините «земляной» щуп прибора и «землю» платы как можно надёжнее. Работать одним щупом всегда удобнее. Для тех, кто не в курсе, «земляным» или «общим» щупом у прибора называется тот щуп, который подключается к разъёму COM. Обычно он чёрного цвета. Сокращение COM получено от английского слова common – «общий».

  • Наденьте на рабочий щуп прибора кусочек трубки ПВХ, оставив только крохотный острый кончик. Это делать не обязательно, но желательно. При случайном касании щупом соседних проводников трубка ПВХ изолирует контакты и убережёт от короткого замыкания.

  • По принципиальной схеме, в контрольных точках проведите нужные вам замеры по отношению к «земле» — корпусному или по-другому общему проводу. Высокое входное сопротивление тестера работу вашей схемы не нарушит.

Измерение переменного напряжения производится аналогичным образом. Можно для пробы измерить переменное напряжение электросети в собственной квартире.

На снимке видно, что установлен максимальный предел 750 вольт (напряжение переменное – V~). При установке этого предела на индикаторе высвечиваются две буквы: HV – высокое напряжение (сокращение от англ. – High Voltage). Поскольку напряжение переменное, то полярность не имеет значения. В данном случае величина напряжения сети — 217 вольт.

Как уже говорилось, при работе с высоким напряжением следует соблюдать правила электробезопасности.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Схемы вольтметров — полный список схем и документации на QRZ.RU

1LM901 цифровой вольтметр2191128314.01.2006
2M1530 инструкция313346931.01.2008
3M2020 инструкция32341031.01.2008
4В1-9 — калибратор напряжений переменного тока образцовый3479306113.09.2010
5В2-386051301618.12.2010
6В3-36 (модификация 1986 г.)850402209.12.2010
7В3-36 техпаспорт570656105.10.2004
8В3-382851197319.06.2006
9В3-38Б милливольтметр445800903.12.2006
10В3-38В инструкция986513622.09.2008
11В3-39 милливольтметр431670817.05.2007
12В3-41500519405.06.2006
13В3-43 милливольтметр496700503.12.2006
14В3-44253536405.06.2006
15В3-48 милливольтметр среднеквадратических значений846697803.12.2006
16В3-48А1272676924.12.2005
17В3-52/1 цифровой милливольтметр833714317.05.2007
18В3-7 инструкция319377431.01.2008
19В7-13432832512.06.2006
20В7-16А2167449413.10.2010
21В7-16А297874710.09.2002
22В7-16А (PDF-вариант)743889022.11.2002
23В7-16А документация1474901928.01.2010
24В7-17417722912.01.2006
25В7-2667775910.01.2005
26В7-355371374213.09.2010
27В7-36 инструкция8901181928.08.2005
28В7-381124652305.05.2006
29В7-38275643816.10.2002
30В7-401038558916.09.2002
31В7-41 принципиальная схема879541529.06.2004
32В7-463161249713.10.2010
33Векторный вольтметр HP 8405A2168871726.05.2016
34ВК7-10А инструкция168211231.01.2008
35ВК7-9768714813.12.2005
36ВЛИ-3 (В4-2)208228705.05.2006
37Вольтметр В3-62458113517.02.2011
38Вольтметр постоянного и переменного тока G-1212.010(.500) RFT596072617.09.2016
39Вольтметр универсальный В7-211503352628.12.2004
40Вольтметр универсальный В7-22A280393128.12.2004
41Вольтметр универсальный В7-26246574028.12.2004
42Вольтметр универсальный В7-272517642904.01.2005
43Вольтметр универсальный В7-351259379028.12.2004
44Вольтметр универсальный В7-401466380928.12.2004
45Вольтметр-калибратор В1-18/110913150518.01.2011
46Вольтметр-калибратор В1-18/110835135518.01.2011
47Вольтомметр ВК7-7149915.12.2015
48ВУ-15. Описание и инструкция10231395227.01.2006
49Д5014 инструкция317522931.01.2008
50Киловольтметр С196140306222.08.2006
51Ламповый вольт-омметр Hewlett Packard 410B667685422.09.2016
52Ламповый вольтметр с ВЧ головкой519249308.06.2013
53М1106 Вольтметр34203216.06.2006
54Микровольтметр В3-40590390224.09.2007
55Микровольтметр В3-572090548117.10.2005
56Милливольтамперметр Ф5263 и милливольтметр Ф53031024351401.05.2006
57Милливольтметр В3-33793441428.12.2004
58Милливольтметр В3-41340170826.03.2010
59Милливольтметр В3-56995402522.08.2006
60Милливольтметр В3-62 (полный комплект схем)776118704.04.2011
61Милливольтметр высокочастотный В3-622821174529.09.2014
62Милливольтметр Ш4541/1 8343214116.05.2013
63Н392 инструкция1534148031.01.2008
64Прибор для поверки вольтметров В1-121939178401.09.2010
65РВ7-321509228112.06.2006
66С-9676230622.06.2006
67Селективный микровольтметр и измеритель напряжения помех RFT SMV 8.527484106405.10.2016
68схема на катодный вольтметр ВК7-3168146004.11.2016
69УПУ-1М универсальная пробойная установка170562817.05.2007
70Ф204 инструкция627205631.01.2008
71Ц315 инструкция94188631.01.2008
72Э513 инструкция400254131.01.2008

схема подключения вольтметров к цепи

Как и любую физическую величину, напряжение можно измерить, для этого используется вольтметр. Но чтобы получить достоверные данные, его необходимо правильно подключить.

Вольтметр

Принцип действия

Все устройства, которыми производятся измерения в электрических сетях, делятся на две группы: электромеханические и электронные.

Электромеханические аппараты

Это стрелочные приборы. Стрелка в них закреплена на рамке, на которую намотан провод. Эта катушка находится на одной оси с постоянным магнитом в приборах, используемых в сети постоянного тока, или с другой катушкой – в устройствах переменного напряжения.

Справка. Аппарат переменного тока в сети постоянного работать не будет, но устройство для измерения постоянного напряжения, если включить его через диодный мост, можно подключить в сеть переменного тока с потерей точности.

При прохождении тока по обмотке в ней наводится электромагнитное поле, взаимодействующее с магнитом или другой обмоткой, и рамка поворачивается. Вращению катушки со стрелкой препятствует пружина, поэтому угол поворота рамки соответствует току через неё и потенциалу на клеммах.

Для уменьшения колебаний стрелки устанавливается демпфер электромагнитный из алюминиевой пластины или пневматический, из поршня и цилиндра.

Для повышения точности стрелка снабжена противовесами, исключающими влияние силы тяжести, а сам механизм выполняется из легированной стали для уменьшения износа.

Электронные приборы

В электронных аппаратах чувствительным элементом является электронная плата, преобразующая входной сигнал в показания прибора. Питание такое устройство может получать от измеряемого напряжения или другого источника – внутренних батарей или внешнего питания.

Электронные вольтметры есть двух типов:

  • Аналоговые. В них находится преобразователь входного сигнала в угол поворота стрелки, показывающий на шкале величину измеряемого напряжения. Недостаток аналоговых схем – в необходимости пересчитывать показания шкалы при изменении предела измерения;
  • Цифровые. В таких приборах есть цифровой дисплей и преобразователь, отображающий входной сигнал в цифровом виде. При подключении устройства в сеть постоянного тока на табло показывается полярность подключения. Эти конструкции отличаются компактностью, а точность такого аппарата зависит от качества встроенного контроллера.

Подключение вольтметра

Напряжение на источнике питания или элементе цепи измеряется аппаратом, который подключается параллельно устройству.

Схема подключения вольтметра

Катушка прибора имеет низкое сопротивление, и при непосредственном включении в сеть ток будет большим. Для уменьшения потребляемого тока и влияния на электрическую сеть в цепь последовательно с аппаратом включаются добавочные сопротивления.

Важно! При включении вольтметра последовательно с нагрузкой он покажет напряжение источника питания с погрешностью из-за сопротивления нагрузки. Последовательно подсоединяют амперметр.

Постоянное напряжение

Способы измерения постоянного напряжения зависят от его величины:

  • до 1 милливольта – цифровыми и аналоговыми аппаратами со встроенным усилителем;
  • до 1000 вольт используют обычные аппараты различных систем;
  • свыше 1 кВ измерения производятся электростатическими приборами, предназначенными для работы в высоковольтных сетях или обычными, включёнными через делитель.

Схема включения вольтметра с добавочными сопротивлениями

Увеличение предела измерения производится включёнием последовательно с прибором добавочного сопротивления Rдоб. Для увеличения предела в n раз общее сопротивление также необходимо увеличить в n раз и, учитывая сопротивление прибора Rпр, Rдоб=Rпр*(n-1). Показания шкалы также умножаются на n.

Переменное напряжение

Методы и типы устройств для измерения в сетях переменного тока зависят от величины напряжения и частоты сети:

  • до 1 вольта – цифровые и аналоговые устройства с усилителями;
  • до 1кВ и частотой до десятков кГц – выпрямительные системы, электромагнитные, электродинамические приборы;
  • при частоте до десятков мегагерц – термоэлектрические и электростатические аппараты.

Важно! Вольтметр переменного тока показывает действующее значение напряжения. При синусоидальной форме его величина в √3 (1,7) меньше амплитудного.

Расширение пределов измерения производится включением через разделительный или автотрансформатор, а также использованием добавочного сопротивления. Его величина рассчитывается аналогично измерениям в сети постоянного тока.

При использовании разделительного трансформатора показания прибора умножаются на коэффициент трансформации n=U1/U2.

Схема включения вольтметра и амперметра через трансформаторы

Подключение вольтметра необходимо производить по определённым схемам. Это делается для того, чтобы показания прибора соответствовали параметрам сети.

Видео

Каталог радиолюбительских схем. Линейный вольтметр переменного тока.

Каталог радиолюбительских схем. Линейный вольтметр переменного тока.

Линейный вольтметр переменного тока

Применение выпрямителей на полупроводниковых диодах в вольтметрах переменного тока с низким пределом измерений (0,5…1 В) приводит к значительной нелинейности шкалы, обусловленной нелинейностью их вольтамперной характеристики. Использование в таких приборах электронных усилителей, позволяющих линеаризовать Шкалу, ограничено необходимостью подведения питания.

В то же время известен достаточно линейный выпрямительный мост [1, 2], плечи которого образованы участками коллектор—эмиттер четырех транзисторов, получающих напряжение смещения от источника сигнала. Работа такого выпрямителя подробно описана в [2], принципиальная схема вольтметра переменного тока на его основе приведена на рис. 1, Входное (измеряемое) напряжение подают непосредственно на эмиттеры транзисторов VT1—VT4 (одна из диагоналей образованного им” моста), пропорциональный ему ток измеряют микроамперметром, включенным между их коллекторами (другая диагональ).

Испытания вольтметра показали, что при использовании транзисторов указанных на схеме типов, микроамперметра с током полного отклонения 100 мкА и сопротивлении резисторов R1—R4, равном 10 кОм, абсолютная величина потерь в выпрямителе при входном напряжении выше 0,1 В практически не зависит от его уровня и составляет примерно 40 мВ для нагрузки сопротивлением 10 кОм (верхний предел измерений 1 В) и 60 мВ для нагрузки 5 кОм (верхний предел — 0,5 В). Иными словами, шкала вольтметра оказалась линейной в интервалах напряжений 0.1…0,5 и 0,1…1 В.

Вольтметр испытывался при входном синусоидальном, сигнале частотой 10… 10000 Гц. Передаточные характеристики (зависимость показаний микроамперметра РА1 от входного напряжения) для верхних пределов измерений 0,6 и 1 В показаны соответственно на рис. 2, а и б. Здесь 1 — характеристики идеального вольтметра, 2 — описываемого, 3 — вольтметра на основе диодного моста (диоды Д2Б).

В приборе можно использовать любые германиевые транзисторы со статическим коэффициентом передачи тока h31э не менее 50. Микроамперметр РА1 — любого типа с током полного отклонения 50…100 мкА. Верхний предел измерений устанавливают подбором резистора R5.

Вольтметр, не требующий питания, может быть использован, например, для измерения переменного напряжения или тока в цепях, гальванически не связанных с источником питания устройства. Его недостаток — несколько повышенный ток, потребляемый от контролируемой цепи (из-за шунтирующего действия базовых цепей транзисторов VT1— VT4), и относительная сложность создания многопредельного вольтметра.

г. Ульяновск

В. ОВСИЕНКО

ЛИТЕРАТУРА

1. Авторское свидетельство № 345573. А. К. Овсненко. Однофазный Выпрямитель.— Бюллетени “Открытия, изобретения…”, 1972, Л1 22.

2. Овсиенко А. К., Качан Ю. Г., Коваленко М. А. Линейный выпрямитель малых сигналов.— Измерительная техника, 1975. № 6, с. 48.

РАДИО №11, 1985 г., с. 43.





Вольтметры и амперметры | Безграничная физика

Вольтметры и амперметры

Вольтметры и амперметры используются для измерения напряжения и тока соответственно.

Цели обучения

Сравнить схемы подключения амперметра и вольтметра

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Вольтметр — это прибор, используемый для измерения разности электрических потенциалов между двумя точками в электрической цепи.
  • Амперметр — это измерительное устройство, используемое для измерения электрического тока в цепи.
  • Вольтметр подключен параллельно к устройству для измерения его напряжения, а амперметр подключен последовательно к устройству для измерения его тока.
  • В основе большинства аналоговых счетчиков лежит гальванометр, прибор, который измеряет ток, используя движение или отклонение иглы. Отклонение иглы вызывается магнитной силой, действующей на провод с током.
Ключевые термины
  • шунтирующее сопротивление : небольшое сопротивление R, помещенное параллельно гальванометру G для получения амперметра; чем больше измеряемый ток, тем меньше R должно быть; большая часть тока, протекающего через счетчик, шунтируется через R для защиты гальванометра
  • гальванометр : аналоговое измерительное устройство, обозначенное буквой G, которое измеряет ток, используя отклонение стрелки, вызванное силой магнитного поля, действующей на провод с током.

Вольтметры и амперметры измеряют напряжение и ток цепи соответственно. Некоторые измерители в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях являются вольтметрами или амперметрами.

Вольтметры и амперметры : Краткое введение в вольтметры и амперметры для студентов-физиков.

Вольтметры

Вольтметр — это прибор, который измеряет разность электрических потенциалов между двумя точками в электрической цепи.Аналоговый вольтметр перемещает указатель по шкале пропорционально напряжению в цепи; цифровой вольтметр обеспечивает числовой дисплей. Любое измерение, которое можно преобразовать в напряжение, можно отобразить на правильно откалиброванном измерителе; такие измерения включают давление, температуру и расход.

Вольтметр : Демонстрационный вольтметр из класса физики

Чтобы вольтметр мог измерять напряжение устройства, он должен быть подключен параллельно этому устройству.Это необходимо, потому что параллельные объекты испытывают одинаковую разность потенциалов.

Вольтметр, подключенный параллельно : (a) Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (В) подключается параллельно источнику напряжения или одному из резисторов. Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между точками a и b. Невозможно подключить вольтметр напрямую к ЭДС без учета его внутреннего сопротивления r. (б) Используемый цифровой вольтметр

Амперметры

Амперметр измеряет электрический ток в цепи.Название происходит от названия единицы измерения электрического тока в системе СИ, ампер (А).

Чтобы амперметр мог измерять ток устройства, он должен быть последовательно подключен к этому устройству. Это необходимо, потому что последовательно соединенные объекты испытывают одинаковый ток. Их нельзя подключать к источнику напряжения — амперметры предназначены для работы с минимальной нагрузкой (которая относится к падению напряжения на амперметре, обычно составляющему небольшую долю вольта).

Амперметр серии : Амперметр (A) подключается последовательно для измерения тока.Весь ток в этой цепи протекает через счетчик. Амперметр будет иметь такие же показания, если он расположен между точками d и e или между точками f и a, как и в показанном положении. (Обратите внимание, что заглавная буква E обозначает ЭДС, а r обозначает внутреннее сопротивление источника разности потенциалов.)

Гальванометры (аналоговые измерители)

У аналоговых счетчиков

иглы, которые поворачиваются, чтобы указывать на числа на шкале, в отличие от цифровых счетчиков, у которых есть числовые показания.Сердцем большинства аналоговых счетчиков является устройство, называемое гальванометром, с обозначением G . Ток через гальванометр I G вызывает пропорциональное движение или отклонение стрелки.

Двумя важнейшими характеристиками любого гальванометра являются его сопротивление и чувствительность по току. Чувствительность по току — это ток, который дает полное отклонение стрелки гальванометра, другими словами, максимальный ток, который может измерить прибор.Например, гальванометр с токовой чувствительностью 50 мкА имеет максимальное отклонение стрелки при протекании через него 50 мкА, находится на полпути шкалы, когда через него протекает 25 мкА, и так далее.

Если такой гальванометр имеет сопротивление 25 Ом, то только напряжение В = IR = (50 мкА) (25 Ом) = 1,25 мВ дает показания полной шкалы. Подключив резисторы к этому гальванометру различными способами, вы можете использовать его как вольтметр или амперметр для измерения широкого диапазона напряжений или токов.

Гальванометры как вольтметры

Гальванометр может работать как вольтметр, если он подключен последовательно с большим сопротивлением R . Значение R определяется максимальным измеряемым напряжением. Предположим, вам нужно 10 В для полного отклонения вольтметра, содержащего гальванометр с сопротивлением 25 Ом и чувствительностью 50 мкА. Тогда приложенное к измерителю напряжение 10 В должно давать ток 50 мкА. Общее сопротивление должно быть:

[латекс] \ text {R} _ {\ text {tot}} = \ text {R} + \ text {r} = \ frac {\ text {V}} {\ text {I}} = \ frac { 10 \ text {V}} {50 \ mu \ text {A}} = 200 \ text {k} \ Omega, [/ latex]

или:

[латекс] \ text {R} = \ text {R} _ {\ text {tot}} — \ text {r} = 200 \ text {k} \ Omega — 25 \ Omega \ приблизительно 200 \ text {k} \Омега.[/ латекс]

(R настолько велик, что сопротивление гальванометра, r, почти ничтожно.) Обратите внимание, что 5 В, приложенное к этому вольтметру, вызывает отклонение в половину шкалы, пропуская через измеритель ток 25 мкА, поэтому показания вольтметра пропорциональны к напряжению по желанию. Этот вольтметр не будет полезен для напряжений менее примерно половины вольта, потому что отклонение измерителя будет слишком маленьким для точного считывания. Для других диапазонов напряжения другие сопротивления устанавливаются последовательно с гальванометром.Многие измерители позволяют выбирать шкалы, что включает последовательное включение соответствующего сопротивления с гальванометром.

Гальванометры как амперметры

Тот же гальванометр может также работать как амперметр, если он установлен параллельно небольшому сопротивлению R , часто называемому шунтирующим сопротивлением. Поскольку сопротивление шунта невелико, большая часть тока проходит через него, что позволяет амперметру измерять токи, намного превышающие те, которые вызывают полное отклонение гальванометра.

Предположим, например, что нам нужен амперметр, который дает полную шкалу отклонения для 1,0 А и который содержит тот же гальванометр 25 Ом с чувствительностью 50 мкА. Поскольку R и R включены параллельно, напряжение на них одинаковое.

Эти ИК-капли: IR = I G r

так, чтобы: [latex] \ text {IR} = \ frac {\ text {I} _ \ text {G}} {\ text {I}} = \ frac {\ text {R}} {\ text {r }}. [/ latex]

Решая для R и отмечая, что IG составляет 50 мкА, а I равно 0.{-3} \ Omega. [/ Latex]

Нулевые измерения

Нулевые измерения уравновешивают напряжения, поэтому через измерительные устройства не протекает ток, который мог бы помешать измерению.

Цели обучения

Объясните, почему используются нулевые измерения

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Измерения напряжения и тока стандартными вольтметрами и амперметрами изменяют измеряемую цепь, внося погрешности.Вольтметры потребляют дополнительный ток, тогда как амперметры уменьшают ток.
  • Нулевые измерения используются для уменьшения погрешности измеренных значений напряжения и тока.
  • Потенциометр и мост Уитстона — это два метода измерения нуля.
  • Потенциометр — это прибор, который измеряет неизвестное напряжение путем противодействия известному напряжению, не потребляя ток от измеряемого источника напряжения.
  • Мост Уитстона — это электрическая цепь, используемая для измерения неизвестного электрического сопротивления путем уравновешивания двух ветвей мостовой схемы, одна из которых включает неизвестный компонент.
Ключевые термины
  • нулевые измерения : методы более точного измерения тока и напряжения путем балансировки цепи таким образом, чтобы ток не протекал через измерительное устройство
  • потенциометр : прибор, который измеряет напряжение путем противодействия ему точной долей известного напряжения и без получения тока из неизвестного источника.
  • Мост Уитстона : прибор, используемый для измерения неизвестного электрического сопротивления путем уравновешивания двух ножек мостовой схемы, одна ножка которой включает неизвестный компонент.

Нулевые измерения

Стандартные измерения цепей изменения напряжения и тока, вносящие числовые погрешности. Вольтметры потребляют дополнительный ток, тогда как амперметры уменьшают ток. Нулевые измерения уравновешивают напряжения, поэтому ток через измерительный прибор не протекает, а цепь остается неизменной. Нулевые измерения обычно более точны, но более сложны, чем стандартные вольтметры и амперметры. Их точность все еще ограничена.

Потенциометр

При измерении ЭДС аккумуляторной батареи и ее непосредственном подключении к стандартному вольтметру, как показано на, действительной измеряемой величиной является напряжение на клеммах В. Напряжение связано с ЭДС батареи соотношением В = ЭДС Ir , где I — протекающий ток, а r — внутреннее сопротивление батареи.

Вольтметр, подключенный к батарее : аналоговый вольтметр, подключенный к батарее, потребляет небольшой, но ненулевой ток и измеряет напряжение на клеммах, которое отличается от ЭДС батареи. (Обратите внимание, что заглавная буква E символизирует электродвижущую силу или ЭДС.) Поскольку внутреннее сопротивление батареи точно неизвестно, невозможно точно рассчитать ЭДС.

ЭДС можно было бы точно рассчитать, если бы были известны r , что бывает редко. Если бы ток I можно было сделать нулевым, тогда В, = ЭДС , и ЭДС можно было бы непосредственно измерить. Однако стандартным вольтметрам для работы необходим ток.

Потенциометр — это прибор для измерения нуля для измерения потенциалов (напряжений).Источник напряжения подключен к резистору R, , пропускающему через него постоянный ток. Вдоль провода наблюдается постоянное падение потенциала (ИК-падение), поэтому переменный потенциал получается через контакт вдоль провода.

Неизвестная ЭДС x (обозначенная надписью E x ), подключенная последовательно с гальванометром, показана на. Обратите внимание, что ЭДС x противостоит другому источнику напряжения. Расположение точки контакта регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль.Когда гальванометр показывает ноль, ЭДС x = IR x , где R x — это сопротивление участка провода до точки контакта. Поскольку через гальванометр не протекает ток, он не проходит через неизвестную ЭДС, и определяется ЭДС x .

Потенциометр : Потенциометр является устройством измерения нуля. (a.) Источник напряжения, подключенный к резистору с длинным проводом, пропускает через него постоянный ток I.(b) Неизвестная ЭДС (обозначенная буквой Ex) подключается, как показано, и точка контакта по R регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль. Отрезок провода имеет сопротивление Rx и сценарий Ex = IRx, где I не зависит от соединения, поскольку через гальванометр не течет ток. Таким образом, неизвестная ЭДС пропорциональна сопротивлению сегмента провода.

Стандартная ЭДС заменяется на ЭДС x , и точка контакта регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль, так что ЭДС с = IR с .В обоих случаях через гальванометр не проходит ток. Ток I через длинный провод идентичен. Принимая соотношение ЭДС x / ЭДС с , I отменяет, а решение для ЭДС x дает то, что видно в.

Поскольку для R используется длинный однородный провод, соотношение сопротивлений R x / R с такое же, как отношение длин провода, который обнуляет гальванометр для каждой ЭДС.Три величины в правой части уравнения теперь известны или измерены, и можно вычислить ЭДС x . В этом расчете часто меньше неопределенности, чем при прямом использовании вольтметра, но он не равен нулю. Всегда есть некоторая неопределенность в соотношении сопротивлений R x / R s и стандартных ЭДС. Кроме того, невозможно определить, когда гальванометр показывает ровно ноль, что вносит ошибку как в R x , так и в R s , а также может повлиять на текущий I .

Измерения сопротивления

Многие так называемые омметры измеряют сопротивление. Наиболее распространенные омметры прикладывают напряжение к сопротивлению, измеряют ток и вычисляют сопротивление по закону Ома. Их показания и есть это рассчитанное сопротивление. Простые конфигурации с использованием стандартных вольтметров и амперметров имеют ограниченную точность, поскольку измерители изменяют как напряжение, подаваемое на резистор, так и ток, протекающий через него. Мост Уитстона — это устройство измерения нуля для расчета сопротивления путем уравновешивания падения потенциала в цепи.Устройство называется мостом, потому что гальванометр образует мост между двумя ветвями. Для измерения нуля в цепях используются различные мостовые устройства. Резисторы R 1 и R 2 точно известны, а стрелка через R 3 указывает, что это переменное сопротивление. Можно точно прочитать значение R 3 . При неизвестном сопротивлении Rx в цепи R 3 регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль.

Мост Уитстона : мост Уитстона используется для расчета неизвестных сопротивлений. Переменное сопротивление R3 регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль при замкнутом переключателе. Это упрощает схему, позволяя рассчитывать Rx на основе падения ИК-излучения.

Тогда разность потенциалов между точками b и d равна нулю, что означает, что b и d имеют одинаковый потенциал. При отсутствии тока, протекающего через гальванометр, он не влияет на остальную цепь.Таким образом, ветви abc и adc параллельны, и каждая ветвь имеет полное напряжение источника. Поскольку b и d имеют одинаковый потенциал, падение IR вдоль и должно равняться падению IR вдоль ab . Опять же, поскольку b и d имеют одинаковый потенциал, падение ИК-излучения вдоль dc должно равняться падению ИК-излучения вдоль bc . Это уравнение используется для вычисления неизвестного сопротивления, когда ток через гальванометр равен нулю.Этот метод может быть очень точным, но он ограничен двумя факторами. Во-первых, ток через гальванометр не может быть точно равен нулю. Во-вторых, всегда есть неопределенности в R 1 , R 2 и R 3 , которые вносят вклад в неопределенность в R x .

Вольтметр Дизайн | Цепи измерения постоянного тока

Как было сказано ранее, большинство перемещений счетчика являются чувствительными устройствами. Некоторые механизмы D’Arsonval имеют номинальный ток отклонения в полном объеме всего 50 мкА при (внутреннем) сопротивлении провода менее 1000 Ом.Это делает вольтметр с номинальной мощностью всего 50 милливольт (50 µA X 1000 Ω)! Чтобы построить вольтметры с практичными (более высокими напряжениями) шкалами на основе таких чувствительных движений, нам нужно найти способ уменьшить измеряемую величину напряжения до уровня, с которым может работать механизм.

Измеритель движения Д’Арсонваль

Давайте начнем наш пример проблемы с механизмом измерителя D’Arsonval, имеющим номинальный диапазон отклонения 1 мА и сопротивление катушки 500 Ом:

Используя закон Ома (E = IR), мы можем определить, какое напряжение приведет к движению этого измерителя непосредственно к полной шкале:

E = I R E = (1 мА) (500 Ом) E = 0.5 вольт

Если бы все, что нам было нужно, это измеритель, который мог бы измерять 1/2 вольта, то простого измерительного механизма, который у нас здесь, было бы достаточно. Но для измерения более высоких уровней напряжения необходимо нечто большее. Чтобы получить эффективный диапазон вольтметра, превышающий 1/2 вольта, нам необходимо разработать схему, позволяющую только точной пропорции измеренного напряжения падать при перемещении измерителя.

Это расширит диапазон движения измерителя до более высоких напряжений. Соответственно, нам нужно будет перемаркировать шкалу на лицевой стороне измерителя, чтобы указать его новый диапазон измерения с подключенной схемой дозирования.

Но как создать необходимую схему дозирования? Что ж, если мы намерены позволить этому движению измерителя измерять большее напряжение , чем сейчас, нам нужна схема делителя напряжения , чтобы разделить общее измеренное напряжение на меньшую долю в точках соединения движения измерителя. Зная, что цепи делителя напряжения построены из сопротивлений серии , мы подключим резистор последовательно с движением измерителя (используя собственное внутреннее сопротивление механизма в качестве второго сопротивления в делителе):

Резисторы умножителя

Последовательный резистор называется «умножающим» резистором, потому что он умножает на рабочий диапазон движения измерителя, поскольку он пропорционально делит измеренное напряжение на нем.Определение необходимого значения сопротивления умножителя — простая задача, если вы знакомы с анализом последовательной цепи.

Например, давайте определим необходимое значение множителя, чтобы это движение 1 мА, 500 Ом считывалось точно на полную шкалу при приложенном напряжении 10 вольт. Для этого нам сначала нужно настроить таблицу E / I / R для двух компонентов серии:

Зная, что движение будет в полном масштабе с током 1 мА, проходящим через него, и что мы хотим, чтобы это происходило при приложенном (общая последовательная цепь) напряжении 10 вольт, мы можем заполнить таблицу как таковую:

Есть несколько способов определить значение сопротивления множителя.Один из способов — определить полное сопротивление цепи, используя закон Ома в столбце «Общее» (R = E / I), а затем вычесть 500 Ом движения, чтобы получить значение для множителя:

Другой способ рассчитать такое же значение сопротивления — это определить падение напряжения на перемещении при полном отклонении (E = IR), а затем вычесть это падение напряжения из общего значения, чтобы получить напряжение на резисторе умножителя. Наконец, закон Ома можно снова использовать для определения сопротивления (R = E / I) для множителя:

В любом случае ответ будет одинаковым (9.5 кОм), и один метод можно использовать как проверку другого, чтобы проверить точность работы.

При подаче ровно 10 вольт между измерительными проводами измерителя (от какой-либо батареи или прецизионного источника питания) через движение измерителя будет проходить ток ровно 1 мА, что ограничивается «умножающим» резистором и собственным внутренним сопротивлением механизма. Ровно 1/2 вольта упадет на сопротивление проволочной катушки механизма, и стрелка будет указывать точно на полную шкалу.Изменив маркировку шкалы так, чтобы она показывала от 0 до 10 В (вместо 0 до 1 мА), любой, кто смотрит на шкалу, интерпретирует ее показание как десять вольт.

Пожалуйста, обратите внимание, что пользователю измерителя совсем не обязательно знать, что сам механизм фактически измеряет лишь часть этих десяти вольт от внешнего источника. Все, что имеет значение для пользователя, — это то, что схема в целом функционирует для точного отображения общего приложенного напряжения.

Вот как конструируются и используются практичные электрические счетчики: чувствительный механизм счетчика построен так, чтобы работать с минимальным напряжением и током, насколько это возможно для максимальной чувствительности, затем его «обманывают» какой-то схемой делителя, построенной из прецизионных резисторов, так что он указывает на полную шкалу, когда на схему в целом воздействует гораздо большее напряжение или ток.Мы рассмотрели здесь конструкцию простого вольтметра. Амперметры следуют тому же общему правилу, за исключением того, что параллельно включенные «шунтирующие» резисторы используются для создания цепи делителя тока , в отличие от последовательно соединенных резисторов «умножителя» делителя напряжения , используемых в конструкциях вольтметров.

Обычно полезно установить несколько диапазонов для электромеханического счетчика, такого как этот, чтобы он мог считывать широкий диапазон напряжений с помощью одного механизма перемещения.Это достигается за счет использования многополюсного переключателя и нескольких резисторов умножителя, каждый из которых рассчитан на определенный диапазон напряжений:

Пятипозиционный переключатель контактирует только с одним резистором за раз. В нижнем (полностью по часовой стрелке) положении он вообще не контактирует с резистором, обеспечивая настройку «выключено». Размер каждого резистора рассчитан на обеспечение определенного диапазона полной шкалы для вольтметра, все в зависимости от конкретного номинала движения измерителя (1 мА, 500 Ом).Конечным результатом является вольтметр с четырьмя различными диапазонами полной шкалы измерения. Конечно, для того, чтобы это работало разумно, шкала движения измерителя должна быть снабжена метками, подходящими для каждого диапазона.

При такой конструкции измерителя каждое значение резистора определяется одним и тем же методом с использованием известного полного напряжения, номинального отклонения перемещения и сопротивления перемещению. Для вольтметра с диапазонами 1 вольт, 10 вольт, 100 вольт и 1000 вольт сопротивление умножителя будет следующим:

Обратите внимание на значения резистора умножителя, используемые для этих диапазонов, и на то, насколько они нечетные.Маловероятно, что прецизионный резистор 999,5 кОм когда-либо будет найден в корзине деталей, поэтому разработчики вольтметров часто выбирают вариант вышеупомянутой конструкции, который использует более общие номиналы резисторов:

С каждым последовательно повышающимся диапазоном напряжений все больше резисторов умножителя приводятся в действие селекторным переключателем, в результате чего их последовательные сопротивления складываются до необходимой суммы. Например, если переключатель диапазона установлен в положение 1000 вольт, нам нужно общее сопротивление умножителя, равное 999.5 кОм. С такой конструкцией счетчика мы и получим:

R Всего = R4 + R3 + R2 + R1 R Всего = 900 кОм + 90 кОм + 9 кОм + 500 Ом R Всего = 999,5 кОм

Преимущество, конечно же, состоит в том, что отдельные значения резисторов умножителя встречаются чаще (900 кОм, 90 кОм, 9 кОм), чем некоторые нечетные значения в первой схеме (999,5 кОм, 99,5 кОм, 9,5 кОм). Однако с точки зрения пользователя счетчика заметной разницы в функциях не будет.

ОБЗОР:

  • Расширенные диапазоны вольтметров созданы для чувствительных перемещений измерителя путем добавления последовательных «умножающих» резисторов к цепи перемещения, обеспечивающих точный коэффициент деления напряжения.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Воздействие вольтметра

на измеряемую цепь | Цепи измерения постоянного тока

Каждый счетчик до некоторой степени влияет на контур, который он измеряет, точно так же, как любой манометр в шинах слегка изменяет измеренное давление в шинах, поскольку для работы манометра выпускается некоторое количество воздуха.Некоторое воздействие неизбежно, но его можно свести к минимуму за счет хорошей конструкции расходомера.

Схема делителя напряжения

Поскольку вольтметры всегда подключаются параллельно тестируемому компоненту или компонентам, любой ток через вольтметр будет вносить вклад в общий ток в тестируемой цепи, потенциально влияя на измеряемое напряжение. Идеальный вольтметр имеет бесконечное сопротивление, поэтому он не потребляет ток из тестируемой цепи. Однако идеальные вольтметры существуют только на страницах учебников, а не в реальной жизни! Возьмем следующую схему делителя напряжения в качестве крайнего примера того, как реалистичный вольтметр может повлиять на схему, которую он измеряет:

При отсутствии вольтметра, подключенного к цепи, на каждом резисторе 250 МОм в последовательной цепи должно быть ровно 12 Вольт, причем два резистора равного номинала делят общее напряжение (24 В) точно пополам.Однако, если рассматриваемый вольтметр имеет сопротивление между выводами 10 МОм (обычное значение для современного цифрового вольтметра), его сопротивление создаст параллельную подсхему с нижним резистором делителя при подключении:

Это эффективно снижает нижнее сопротивление с 250 МОм до 9,615 МОм (250 МОм и 10 МОм параллельно), резко изменяя падение напряжения в цепи. На нижнем резисторе теперь будет гораздо меньше напряжения, чем на предыдущем, а на верхнем резисторе — намного больше.

Делитель измеряемого напряжения

Делитель напряжения с сопротивлением 250 МОм и 9,615 МОм разделит 24 В на части 23,1111 В и 0,8889 В соответственно. Поскольку вольтметр является частью этого сопротивления 9,615 МОм, он покажет именно это: 0,8889 вольт.

Теперь вольтметр может показывать только напряжение, подключенное к нему. Он не имеет возможности «знать», что на нижнем резисторе сопротивлением 250 МОм упало напряжение 12 В до того, как резистор был подключен к нему.Сам факт подключения вольтметра к цепи делает его частью цепи, а собственное сопротивление вольтметра изменяет соотношение сопротивлений цепи делителя напряжения, соответственно влияя на измеряемое напряжение.

Как работает вольтметр?

Представьте, что вы используете манометр в шинах, для работы которого требуется такой большой объем воздуха, что он может спустить воздух из любой шины, к которой он подключен. Количество воздуха, потребляемого манометром во время измерения, аналогично току, затрачиваемому движением вольтметра для перемещения иглы.Чем меньше воздуха требуется манометру для работы, тем меньше он будет спускать воздух из тестируемой шины. Чем меньше ток, потребляемый вольтметром для приведения в действие иглы, тем меньше нагрузка на тестируемую цепь.

Этот эффект называется загрузка , и он в той или иной степени присутствует в каждом случае использования вольтметра. Показанный здесь сценарий является наихудшим: сопротивление вольтметра существенно ниже, чем сопротивление резисторов делителя. Но всегда будет некоторая степень нагрузки, из-за которой измеритель будет показывать меньшее, чем истинное напряжение, без подключенного измерителя.Очевидно, что чем выше сопротивление вольтметра, тем меньше нагрузка на тестируемую цепь, и поэтому идеальный вольтметр имеет бесконечное внутреннее сопротивление.

Вольтметрам с электромеханическими механизмами обычно присваиваются номинальные значения в диапазоне «Ом на вольт» для обозначения силы воздействия цепи, создаваемой током, потребляемым движением. Поскольку такие измерители используют разные значения резисторов умножителя для получения разных диапазонов измерения, их сопротивление между выводами будет меняться в зависимости от того, на какой диапазон они настроены.Цифровые вольтметры, с другой стороны, часто демонстрируют постоянное сопротивление на своих измерительных выводах независимо от настройки диапазона (но не всегда!), И поэтому обычно измеряются просто в омах входного сопротивления, а не чувствительности «Ом на вольт».

«Ом на вольт» означает, сколько Ом сопротивления между выводами на каждый вольт диапазона , установленного на селекторном переключателе. Давайте возьмем наш пример вольтметра из последнего раздела в качестве примера:

По шкале 1000 вольт полное сопротивление составляет 1 МОм (999.5 кОм + 500 Ом), что дает 1000000 Ом на 1000 вольт диапазона или 1000 Ом на вольт (1 кОм / В). Этот рейтинг «чувствительности» в омах на вольт остается постоянным для любого диапазона этого измерителя:

Проницательный наблюдатель заметит, что номинальное сопротивление любого измерителя определяется одним фактором: током полной шкалы механизма, в данном случае 1 мА. «Ом на вольт» — это математическая величина, обратная «вольт на ом», которая определяется законом Ома как ток (I = E / R). Следовательно, полномасштабный ток механизма определяет чувствительность измерителя Ω / вольт, независимо от того, какие диапазоны разработчик снабдил его через резисторы умножителя.В этом случае номинальный ток полной шкалы измерительного механизма в 1 мА дает ему чувствительность вольтметра 1000 Ом / В независимо от того, как мы измеряем его с помощью резисторов умножителя.

Чтобы свести к минимуму нагрузку вольтметра на любую схему, разработчик должен стремиться минимизировать ток, потребляемый его движением. Этого можно добиться, изменив конструкцию самого механизма для обеспечения максимальной чувствительности (для полного отклонения требуется меньший ток), но здесь обычно возникает компромисс: более чувствительный механизм имеет тенденцию быть более хрупким.

Другой подход — электронное усиление тока, подаваемого на механизм, так что от тестируемой цепи требуется очень небольшой ток. Эта специальная электронная схема известна как усилитель , а построенный таким образом вольтметр представляет собой вольтметр с усилением .

Внутренняя работа усилителя слишком сложна, чтобы обсуждать ее здесь, но достаточно сказать, что схема позволяет измеренному напряжению контролировать , сколько тока батареи передается на движение счетчика.Таким образом, потребность механизма в токе обеспечивается внутренней батареей вольтметра, а не проверяемой схемой. Усилитель все еще в некоторой степени нагружает тестируемую схему, но обычно в сотни или тысячи раз меньше, чем сам по себе счетчик.

Вольтметры вакуумные (ВТВМ)

До появления полупроводников, известных как «полевые транзисторы», вакуумные лампы использовались в качестве усилительных устройств для выполнения этого повышения. Такие ламповые вольтметры или (VTVM) когда-то были очень популярными приборами для электронных испытаний и измерений.Вот фотография очень старого VTVM с открытой лампой!

Теперь схемы усилителя на твердотельных транзисторах решают ту же задачу при разработке цифровых измерителей. Хотя этот подход (использование усилителя для увеличения тока измеряемого сигнала) работает хорошо, он значительно усложняет конструкцию измерителя, делая почти невозможным для начинающего студента-электронщика понять его внутреннюю работу.

Последнее и оригинальное решение проблемы нагрузки вольтметра — это потенциометрический прибор или с нулевым балансом .Это не требует продвинутых (электронных) схем или чувствительных устройств, таких как транзисторы или электронные лампы, но требует большего участия и навыков технического специалиста. В потенциометрическом приборе прецизионно регулируемый источник напряжения сравнивается с измеренным напряжением, и чувствительное устройство, называемое нулевым детектором , используется для индикации равенства двух напряжений.

В некоторых схемах для обеспечения регулируемого напряжения используется прецизионный потенциометр , отсюда и метка потенциометр .Когда напряжения равны, из тестируемой цепи будет подаваться нулевой ток, и, таким образом, на измеренное напряжение не должно влиять. Легко показать, как это работает, на нашем последнем примере, схеме высоковольтного делителя напряжения:

Детектор нуля

«Детектор нуля» — это чувствительное устройство, способное указывать на наличие очень малых напряжений. Если в качестве нуль-детектора используется электромеханический измерительный механизм, он будет иметь пружинно-центрированную стрелку, которая может отклоняться в любом направлении, чтобы быть полезной для индикации напряжения любой полярности.Поскольку цель нулевого детектора состоит в том, чтобы точно указать состояние нулевого напряжения , а не указывать какую-либо конкретную (ненулевую) величину, как это делал бы обычный вольтметр, шкала используемого инструмента не имеет значения. Детекторы нуля обычно проектируются как можно более чувствительными, чтобы более точно указывать на «нулевое» состояние или «баланс» (нулевое напряжение).

Чрезвычайно простой тип нулевого детектора — это набор аудионаушников, динамики внутри которых действуют как своего рода движение измерителя.Когда к динамику изначально подается постоянное напряжение, возникающий через него ток будет перемещать диффузор динамика и производить слышимый «щелчок». Другой звук щелчка будет слышен при отключении источника постоянного тока. Основываясь на этом принципе, чувствительный нуль-детектор может быть сделан не более чем из наушников и переключателя мгновенного действия:

Если для этой цели используются наушники «8 Ом», их чувствительность можно значительно повысить, подключив их к устройству, называемому трансформатором .Трансформатор использует принципы электромагнетизма для «преобразования» уровней напряжения и тока импульсов электрической энергии. В данном случае используется понижающий трансформатор , который преобразует слаботочные импульсы (создаваемые путем замыкания и размыкания кнопочного переключателя при подключении к небольшому источнику напряжения) в более сильные импульсы для более эффективного вставьте диффузоры динамиков внутрь наушников.

Трансформатор «аудиовыхода» с коэффициентом импеданса 1000: 8 идеально подходит для этой цели.Трансформатор также увеличивает чувствительность детектора, накапливая энергию слаботочного сигнала в магнитном поле для внезапного выброса в динамики наушников при размыкании переключателя. Таким образом, он будет производить более громкие «щелчки» для обнаружения более слабых сигналов:

Подключенный к потенциометрической схеме в качестве детектора нуля, переключатель / трансформатор / наушники используется как таковое:

Назначение любого нуль-детектора — действовать как лабораторные весы, показывая, когда два напряжения равны (отсутствие напряжения между точками 1 и 2) и ничего более.Балансир лабораторных весов фактически ничего не весит; скорее, он просто указывает на равенство между неизвестной массой и стопкой стандартных (калиброванных) масс.

Аналогичным образом, нулевой детектор просто указывает, когда напряжение между точками 1 и 2 одинаково, что (согласно закону Кирхгофа о напряжении) будет, когда регулируемый источник напряжения (символ батареи с диагональной стрелкой, проходящей через него) точно равен напряжение к падению на R2.

Для работы с этим прибором техник вручную настраивал выходной сигнал прецизионного источника напряжения до тех пор, пока нулевой детектор не показывал точно ноль (при использовании аудионаушников в качестве нулевого детектора, техник неоднократно нажимал и отпускал кнопочный переключатель, прислушиваясь к тишине, чтобы указывает, что схема была «сбалансированной»), а затем отметьте напряжение источника, показанное вольтметром, подключенным к прецизионному источнику напряжения, это показание представляет напряжение на нижнем резисторе 250 МОм:

Вольтметр, используемый для прямого измерения прецизионного источника, не обязательно должен иметь чрезвычайно высокую чувствительность Ω / V, потому что источник будет обеспечивать весь ток, необходимый для работы.Пока на нуль-детекторе есть нулевое напряжение, между точками 1 и 2 будет нулевой ток, что означает отсутствие нагрузки на тестируемую схему делителя.

Стоит повторить тот факт, что этот метод, при правильном выполнении, накладывает почти нулевую нагрузку на измеряемую цепь. В идеале он абсолютно не нагружает тестируемую схему, но для достижения этой идеальной цели нуль-детектор должен иметь абсолютно нулевое напряжение на нем , что потребует бесконечно чувствительного нуль-метра и идеального баланса напряжения от регулируемого источник напряжения.

Однако, несмотря на практическую неспособность достичь абсолютного нуля нагрузки, потенциометрическая схема по-прежнему является отличным методом для измерения напряжения в цепях с высоким сопротивлением. И в отличие от электронного усилителя, который решает проблему с помощью передовых технологий, потенциометрический метод обеспечивает гипотетически идеальное решение, используя фундаментальный закон электричества (KVL).

ОБЗОР:

  • Идеальный вольтметр имеет бесконечное сопротивление.
  • Слишком низкое внутреннее сопротивление в вольтметре отрицательно повлияет на измеряемую цепь.
  • Вольтметры с вакуумной трубкой (VTVM), транзисторные вольтметры и потенциометрические схемы — все это средства минимизации нагрузки на измеряемую цепь. Из этих методов потенциометрический («нулевой баланс») метод — единственный, способный разместить ноль нагрузки на схему.
  • Нулевой извещатель — это устройство, созданное для максимальной чувствительности к небольшим напряжениям или токам.Он используется в цепях потенциометрического вольтметра, чтобы указать отсутствие напряжения между двумя точками, тем самым указывая на состояние баланса между регулируемым источником напряжения и измеряемым напряжением.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Вольтметр — Измерение напряжения

При анализе работы электрических и электронных схем или попытке понять, почему схема не работает должным образом, в конечном итоге вам понадобится вольтметр для измерения различных уровней напряжения.Вольтметры, используемые для измерения напряжения, бывают разных форм и размеров, аналоговые или цифровые, или как часть цифрового мультиметра, более широко используемого сегодня.

Вольтметры также можно использовать для измерения постоянного и синусоидального напряжения переменного тока, но использование вольтметра в качестве измерительного прибора в цепи может повлиять на его установившееся состояние.

Как следует из названия, «вольтметр» — это прибор, используемый для измерения напряжения (В), то есть разности потенциалов между любыми двумя точками в цепи.Для измерения напряжения (разности потенциалов) вольтметр должен быть подключен параллельно к компоненту, напряжение которого вы хотите измерить. Вольтметры могут использоваться для измерения падения напряжения на отдельном компоненте или источнике питания, или их можно использовать для измерения суммы падений напряжения на двух или более точках или компонентах в цепи.

Например, если мы подключим вольтметр к клеммам полностью заряженного автомобильного аккумулятора, он покажет 12,6 вольт. То есть есть разница в потенциале 12.6 вольт между положительной и отрицательной клеммами аккумулятора. Таким образом, напряжение V всегда измеряется параллельно или параллельно компоненту схемы.

Самым распространенным типом аналоговых вольтметров постоянного тока является измеритель с подвижной катушкой постоянного магнита (PMMC), также известный как механизм Д’Арсонваля. Этот тип аналогового измерителя движения представляет собой устройство для измерения тока (называемое гальванометром), которое может быть сконфигурировано для работы либо как вольтметр , , либо как амперметр, принципиальная разница заключается в способе их подключения в цепи.Движение с подвижной катушкой использует фиксированный постоянный магнит и катушку из очень тонкой проволоки, которая может перемещаться (отсюда и название «подвижная катушка») в магнитном поле магнита.

При подключении к цепи электрический ток течет через катушку, которая в свою очередь создает собственное магнитное поле (электромагнетизм), которое реагирует на магнитное поле, создаваемое окружающим постоянным магнитом, заставляя катушку двигаться. Поскольку гальванометр реагирует на внутренний поток тока, если мы знаем внутреннее сопротивление катушки (намотанной из медной проволоки), мы можем просто использовать закон Ома для определения соответствующей измеряемой разности потенциалов.

Конструкция счетчика подвижной катушки с постоянным магнитом

Величина, на которую перемещается электромагнитная катушка, называемая «отклонением», пропорциональна силе тока, протекающего через катушку, необходимого для создания магнитного поля, необходимого для отклонения иглы. Обычно к катушке подключен указатель или игла, поэтому движение катушки вызывает отклонение указателя по линейной шкале, чтобы указать измеряемое значение, причем угол отклонения пропорционален входному току.Таким образом, стрелка гальванометра перемещается в ответ на ток.

Обычно тонкие демпфирующие пружины спирального типа для часов используются для управления углом отклонения, предотвращая колебания или быстрые движения, которые могут повредить стрелку, а также для удержания движения катушки в состоянии покоя, когда через катушку не проходит ток. Обычно перемещение указателя находится между нулем слева и полным отклонением (FSD) в крайнем правом углу шкалы. Некоторые измерительные приборы имеют указатель с пружинным центром, а нулевое положение покоя находится в середине шкалы, что позволяет перемещать указатель в обоих направлениях.Это полезно для измерения напряжения любой полярности.

Хотя это движение измерителя PMMC линейно реагирует на протекание тока в подвижной катушке, его можно приспособить для измерения напряжения путем добавления сопротивления последовательно с движением катушек. Комбинация последовательного сопротивления с движением измерителя с подвижной катушкой образует вольтметр постоянного тока, который может давать точные результаты после калибровки.

Измерение напряжения

В этих уроках мы видели, что, когда электрические заряды находятся в равновесии, напряжение между любыми двумя точками цепи равно нулю, а если ток (движение заряда) течет по цепи, напряжение будет существовать между двумя или более разными точками. точки схемы.Используя гальванометр, мы можем измерить не только ток, протекающий между двумя точками, но также и разницу напряжений между ними, согласно закону Ома, поскольку эти величины пропорциональны друг другу. Таким образом, используя градуированный вольтметр, мы можем измерить разность потенциалов между любыми двумя точками цепи.

Но как преобразовать счетчик, работающий с током, в счетчик, который можно использовать для измерения напряжения. Ранее мы говорили, что отклонение измерителя с подвижной катушкой постоянного магнита пропорционально силе тока, проходящего через его подвижную катушку.Если его полное отклонение (FSD) умножается на внутреннее сопротивление движущихся катушек, измеритель можно заставить считывать напряжение, а не ток, таким образом преобразовывая измеритель с движущейся магнитной катушкой в ​​вольтметр постоянного тока.

Однако из-за конструкции движения катушки большинство измерителей PMMC являются очень чувствительными устройствами, которые могут иметь полный ток отклонения, номинальный ток I G составляет всего 100 мкА (или меньше). Если, например, сопротивление движущихся катушек R G составляет 500 Ом, то максимальное полное напряжение, которое мы могли бы измерить, составило бы всего 50 мВ (V = I * R = 100 мкА x 500 Ом).Таким образом, чтобы чувствительное движение катушки вольтметра PMMC могло измерять более высокие значения напряжения, нам нужно найти способ снизить измеряемое напряжение до значения, которое может обработать измеритель, и это достигается путем размещения резистора, называемого умножителем, последовательно с измерителем внутреннего сопротивления катушки.

Предположим, что мы хотим использовать наш гальванометр 100 мкА, 500 Ом, указанный выше, для измерения напряжения в цепи до 1,0 вольт. Ясно, что мы не можем подключить измеритель напрямую для измерения 1 вольт, потому что, как мы видели ранее, максимальное напряжение, которое он может измерить, составляет 50 милливольт (50 мВ).Но, используя закон Ома, мы можем рассчитать номинал последовательного резистора, требуемого R S , который обеспечит полное движение измерителя при измерении разности потенциалов в один вольт.

Таким образом, если ток, при котором гальванометр показывает отклонение на полную шкалу, составляет 100 мкА, то необходимое последовательное сопротивление R S рассчитывается как 9,5 кОм. Таким образом, гальванометр можно превратить в вольтметр, просто подключив к нему последовательно достаточно большое сопротивление, как показано.

Сопротивление серии вольтметров

Обратите внимание, что это последовательное сопротивление R S всегда будет выше внутреннего сопротивления катушки R G , чтобы ограничить силу тока через обмотки катушки. Комбинация движения измерителя с этим внешним последовательным сопротивлением формирует основу простого аналогового вольтметра.

Вольтметр Пример №1

Гальванометр PMMC имеет внутреннее сопротивление катушки 100 Ом и обеспечивает полное отклонение до 200 мВ.Найдите сопротивление умножителя, необходимое для того, чтобы измеритель давал полное отклонение при измерении постоянного напряжения 5 вольт.

Следовательно, необходимое последовательное сопротивление составляет 2,4 кОм.

Мы можем использовать этот метод для измерения любого значения напряжения, изменяя номинал резисторов умножителя по мере необходимости, при условии, что нам известны значения полного отклонения (FSD) тока или напряжения (I FSD или V FSD ) гальванометр. Затем все, что нам нужно сделать, это перемаркировать шкалу, чтобы она показывала от нуля до нового измеренного значения напряжения.

Эта простая схема последовательно соединенного делителя напряжения может быть дополнительно расширена за счет включения в нее ряда различных «умножающих» резисторов, что позволяет использовать вольтметр для измерения ряда различных уровней напряжения при нажатии переключателя.

Конструкция многодиапазонного вольтметра

Наш простой вольтметр постоянного тока, указанный выше, может быть дополнительно расширен за счет использования ряда последовательных сопротивлений, каждое из которых рассчитано на определенный диапазон напряжения, которые могут быть выбраны одно за другим с помощью одного многополюсного переключателя, что позволяет нашему аналоговому вольтметру Измерьте более широкий диапазон уровней напряжения одним движением.Этот тип конфигурации вольтметра называется многодиапазонным вольтметром с диапазоном, выбранным в зависимости от количества положений переключателя, например, 4-позиционный, 5-позиционный и т. Д.

Конфигурация многодиапазонного вольтметра прямого действия

В этой конфигурации вольтметра каждый резистор умножителя, R S многодиапазонного вольтметра, как и прежде, соединен последовательно с измерителем для получения желаемого диапазона напряжений. Итак, если мы предположим, что наш измеритель FSD на 50 мВ, указанный выше, требуется для измерения следующих диапазонов напряжения 10 В, 50 В, 100 В, 250 В и 500 В, то требуемые последовательные резисторы рассчитываются так же, как и раньше:

Давая прямую многодиапазонную цепь вольтметра:

Хотя эта конфигурация прямого вольтметра очень хорошо работает для считывания нашего диапазона напряжений, значения резистора умножителя, необходимые для получения правильной полной шкалы измерителя для расчетных диапазонов, могут давать значения сопротивления, которые не являются стандартными предпочтительными значениями, или требовать пайки резисторов. вместе, чтобы получить точное значение.Наши расчетные значения от 99,5 кОм до 4,9995 МОм не являются общими значениями резисторов, поэтому нам нужно найти вариант вышеупомянутой конструкции вольтметра, который будет использовать более распространенные значения резисторов.

Конфигурация многодиапазонного вольтметра косвенного действия

Более практичной конструкцией является конфигурация вольтметра непрямого действия, в которой одно или несколько последовательных сопротивлений соединены вместе в последовательную цепь с измерителем для получения желаемого диапазона напряжений. Преимущество здесь в том, что мы можем использовать стандартные предпочтительные значения для резисторов умножителя.Итак, если мы снова возьмем наш измеритель FSD на 50 мВ и диапазоны напряжений 10 В, 50 В, 100 В, 250 В и 500 В, то требуемые последовательные резисторы умножителя будут рассчитаны как:

Давая цепь вольтметра непрямого действия многодиапазонного из:

Тогда мы можем видеть с помощью этой конфигурации косвенного 5-диапазонного вольтметра, чем выше измеряемое напряжение, тем больше резисторов умножителя выбирается переключателем. Общее сопротивление, подключенное последовательно к измерителю PMMC, будет суммой сопротивлений, так как R ИТОГО = R S1 + R S2 + R S3 … и т. Д.Очевидно, что, хотя обе схемы, прямая и косвенная конфигурация вольтметра способны считывать одни и те же уровни напряжения, использование стандартных и предпочтительных номиналов резисторов 400 кОм, 500 кОм, 1M5Ω и 2M5Ω делает косвенный метод более простым и дешевым в изготовлении.

Очевидно, что выбор номиналов резистора в конечном итоге будет зависеть от полной шкалы используемого гальванометра и уровней напряжения, которые необходимо измерить. В любом случае простой многодиапазонный аналоговый вольтметр постоянного тока может быть построен путем подключения резисторов умножителя более высокого уровня и переключателя.Большинство цифровых мультиметров в наши дни имеют автоматический выбор диапазона.

Последний момент, который следует отметить при создании вольтметра постоянного тока, заключается в том, что идеальный вольтметр не будет влиять на измеряемую часть цепи или компонент, поскольку он будет иметь бесконечное эквивалентное сопротивление. Однако на практике при измерении напряжений подключение вольтметра к цепи, особенно к цепи с высоким сопротивлением, может снизить эффективное сопротивление цепи и, следовательно, имеет эффект уменьшения напряжения, измеряемого между двумя точками.

Чтобы минимизировать этот эффект нагрузки, следует использовать измеритель с высокой чувствительностью, то есть его полное отклонение достигается с меньшим отклоняющим током, чтобы сопротивление умножителя, используемое для вольтметра, могло быть как можно большим для уменьшения тока. который проходит через измеритель PMMC. Чувствительность вольтметра измеряется в Ом / Вольт (Ом / В).

Принцип работы вольтметра и типы вольтметра

Что такое вольтметр?

Вольтметр — вольтметр.Которая измеряет напряжение между двумя узлами. Мы знаем, что единица измерения разности потенциалов — вольт. Таким образом, это измерительный прибор, который измеряет разность потенциалов между двумя точками.

Принцип работы вольтметра

Основной принцип вольтметра заключается в том, что он должен быть подключен параллельно, в котором мы хотим измерить напряжение. Параллельное соединение используется, потому что вольтметр сконструирован таким образом, что он имеет очень высокое значение сопротивления.Таким образом, если это высокое сопротивление подключено последовательно, ток будет почти нулевым, что означает, что цепь стала разомкнутой.

Если он подключен параллельно, то полное сопротивление нагрузки будет параллельно высокому сопротивлению вольтметра, и, следовательно, комбинация даст почти такое же полное сопротивление, что и нагрузка. Также в параллельной цепи мы знаем, что напряжение одинаково, поэтому напряжение между вольтметром и нагрузкой почти одинаково, и, следовательно, вольтметр измеряет напряжение.
Для идеального вольтметра сопротивление должно быть бесконечным, а значит, потребляемый ток равен нулю, поэтому в приборе не будет потерь мощности. Но это практически недостижимо, поскольку у нас не может быть материала с бесконечным сопротивлением.

Классификация или типы вольтметров

По принципу конструкции у нас есть разные типы вольтметров , в основном это —

  1. Вольтметр с подвижной катушкой с постоянным магнитом (PMMC).
  2. Вольтметр подвижного железа (MI).
  3. Электродинамометрический вольтметр.
  4. Вольтметр выпрямительного типа
  5. Вольтметр индукционного типа.
  6. Вольтметр электростатического типа.
  7. Цифровой вольтметр (DVM).

В зависимости от типа измерений, которые мы проводим, у нас есть-

  1. Вольтметр постоянного тока.
  2. Вольтметр переменного тока.

Для вольтметров постоянного тока используются приборы PMMC, прибор MI может измерять как переменное, так и постоянное напряжение, электродинамометр типа, тепловизор может также измерять постоянное и переменное напряжение.Индукционные счетчики не используются из-за их дороговизны, неточности измерения. Вольтметр выпрямительного типа, электростатический тип, а также цифровой вольтметр (DVM) могут измерять как переменное, так и постоянное напряжение.

Вольтметр PMMC

Когда токопроводящий проводник помещен в магнитное поле, на проводник действует механическая сила, если он присоединен к подвижной системе, при движении катушки указатель перемещается по шкале. Инструменты
PMMC имеют постоянные магниты. Он подходит для измерения постоянного тока, потому что здесь отклонение пропорционально напряжению, потому что сопротивление постоянно для материала измерителя и, следовательно, если полярность напряжения меняется на противоположную, отклонение стрелки также будет обратным, поэтому он используется только для измерения постоянного тока.Этот тип инструментов называется инструментом типа Д’Арнсонваля. У него есть преимущества линейной шкалы, низкое энергопотребление, высокая точность.
Основные недостатки:
Он измеряет только количество постоянного тока, более высокую стоимость и т. Д.

Где
B = плотность потока в Вт / м 2 .
i = V / R, где V — измеряемое напряжение, а R — сопротивление нагрузки.
l = Длина змеевика в м.
b = ширина бухты в м.
N = Количество витков в катушке.

Расширение диапазона в вольтметре PMMC

В вольтметрах PMMC мы также можем расширить диапазон измерения напряжения.Просто подключив сопротивление последовательно к измерителю, мы можем расширить диапазон измерения.

Пусть,
V — напряжение питания в вольтах.
R v — сопротивление вольтметра в Ом.
R — внешнее сопротивление, включенное последовательно, в Ом.
В 1 — напряжение на вольтметре.
Затем внешнее сопротивление, которое должно быть подключено последовательно, определяется вольтметром

MI

Приборы MI означают подвижный металлический прибор. Он используется как для измерения переменного, так и постоянного тока, потому что отклонение θ пропорционально квадрату напряжения, предполагая, что импеданс измерителя постоянный, поэтому независимо от полярности напряжения он показывает направленное отклонение, кроме того, они классифицируются еще двумя способами. ,

  1. Тип аттракциона.
  2. Тип отталкивания.


Где, I — полный ток, протекающий в цепи, в амперах. I = V / Z
Где V — измеряемое напряжение, а Z — полное сопротивление нагрузки.
L — это собственная индуктивность катушки Генри.
θ — отклонение в радианах.

Тип притяжения MI Принцип прибора

Если немагнитное мягкое железо помещается в магнитное поле, оно притягивается к катушке, если к системам прикреплен указатель, и ток проходит через катушку в результате приложенного напряжения , он создает магнитное поле, которое притягивает кусок железа и создает отклоняющий момент, в результате чего стрелка перемещается по шкале.

Тип отталкивания Принцип прибора MI

Когда две железные части намагничиваются с одинаковой полярностью, пропуская ток, который осуществляется путем приложения напряжения к вольтметру, между ними возникает отталкивание, и это отталкивание создает отклоняющий момент, из-за которого стрелка перемещается .
Преимущества заключаются в том, что он измеряет как переменный, так и постоянный ток, дешевый, низкий коэффициент трения, надежность и т. Д. Он в основном используется при измерении переменного тока, поскольку при измерении постоянного тока погрешность будет больше из-за гистерезиса.

Электродинамометр Тип вольтметра

Инструменты электродинамометра используются, потому что они имеют одинаковую калибровку как для переменного, так и для постоянного тока, т.е. если он откалиброван постоянным током, то также без калибровки мы можем измерять переменный ток.

Электродинамометр Тип вольтметра Принцип

У нас есть две катушки, неподвижная и подвижная катушки. Если напряжение приложено к двум катушкам, в результате чего ток течет по двум катушкам, он останется в нулевом положении из-за развития равного и противоположного крутящего момента.Если направление одного крутящего момента меняется на противоположное, когда ток в катушке меняет направление, создается ненаправленный крутящий момент.
Для вольтметра соединение является параллельным, и неподвижная и подвижная катушки соединены последовательно с неиндуктивным сопротивлением.
φ = 0, где φ — фазовый угол.

Где, I — величина тока, протекающего в цепи, в Amp = V / Z.
В и Z — приложенные напряжения и импеданс катушки соответственно.
M = взаимная индуктивность катушки.
Они не имеют погрешности гистерезиса, могут использоваться как для измерения переменного, так и постоянного тока, основными недостатками являются низкое соотношение крутящий момент / вес, высокие потери на трение, дороговизна по сравнению с другими приборами и т. Д.

Выпрямительный вольтметр

Принцип выпрямительного вольтметра

Они используются для измерений переменного или постоянного тока. Для измерения постоянного тока мы должны подключить измеритель PMMC, который измеряет пульсирующее напряжение постоянного тока, которое измеряет выпрямленное напряжение, подключенное к мостовому выпрямителю.

Преимущества выпрямительного вольтметра
  1. Может использоваться на высоких частотах.
  2. Имеет единую шкалу для большинства диапазонов.

Недостатки, связанные с появлением ошибки из-за снижения температурной чувствительности при работе от переменного тока.

Цифровые вольтметры (DVM)

Цифровые вольтметры (DVM) Принцип

Цифровой вольтметр — это прибор, который может давать выходное напряжение не путем отклонения, а напрямую указывая значение. Это очень хороший инструмент для измерения напряжения, так как он полностью устраняет ошибку из-за параллакса, приближения в измерениях, может быть выполнено высокоскоростное считывание, а также его можно сохранить в памяти для дальнейшего анализа.Главный принцип заключается в том, что значение измеряется той же схемой, но это значение не используется для отклонения указателя, а подается на аналого-цифровой преобразователь и отображается как цифровое значение.

Электростатические инструменты

Электростатические инструменты Принцип

Когда электрическому полю, создаваемому заряженными частицами, позволяют воздействовать на проводники, заряженные током, создается отклоняющий момент. Это можно сделать, используя:

  1. Два электрода с противоположным зарядом, один из которых закреплен, а другой — подвижен.
  2. Сила между двумя электродами, которая вызывает вращательное движение движущегося электрода.


Где V — напряжение, которое нужно измерить в вольтах, C — значение емкости в фарадах, а θ — отклонение в радианах.
Преимущества электростатического счетчика, имеющего низкое энергопотребление, возможность использования как для переменного, так и для постоянного тока, отсутствие потерь на гистерезис, отсутствие погрешностей из-за рассеянного магнитного поля. Недостатки в том, что он имеет неравномерный масштаб, низкое рабочее усилие, он имеет большие размеры и размеры, а также его конструкция не является прочной.

Электроизмерительные приборы — Университетская физика, том 2

Цели обучения

К концу раздела вы сможете:

  • Опишите, как подключить вольтметр в цепь для измерения напряжения
  • Опишите, как подключить амперметр в цепь для измерения тока
  • Опишите использование омметра
Закон

Ома и метод Кирхгофа полезны для анализа и проектирования электрических цепей, предоставляя вам значения напряжения, проходящего тока и сопротивления компонентов, составляющих цепь.Для измерения этих параметров требуются инструменты, и эти инструменты описаны в этом разделе.

Вольтметры и амперметры постоянного тока

В то время как вольтметр с измеряет напряжение, амперметр с измеряет ток. Некоторые измерители в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях на самом деле являются вольтметрами или амперметрами ((рисунок)). Внутренняя конструкция простейшего из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, дает более полное представление о применениях последовательного и параллельного подключения.

Датчики топлива и температуры (крайний правый и крайний левый, соответственно) в этом Volkswagen 1996 года выпуска представляют собой вольтметры, которые регистрируют выходное напряжение «передающих» устройств. Эти единицы пропорциональны количеству бензина в баке и температуре двигателя. (Источник: Кристиан Гирсинг)

Измерение тока с помощью амперметра

Чтобы измерить ток через устройство или компонент, амперметр подключается последовательно с устройством или компонентом. Последовательное соединение используется потому, что последовательно соединенные объекты имеют одинаковый ток, проходящий через них.(См. (Рисунок), где амперметр обозначен символом A.)

(a) Когда амперметр используется для измерения тока через два резистора, подключенных последовательно к батарее, одиночный амперметр помещается последовательно с двумя резисторами, потому что ток через два последовательно соединенных резистора одинаков. (b) Когда два резистора подключены параллельно к батарее, необходимы три метра или три отдельных показания амперметра для измерения тока от батареи и через каждый резистор.Амперметр подключается последовательно к рассматриваемому компоненту.

Амперметры должны иметь очень низкое сопротивление, доли миллиома. Если сопротивлением нельзя пренебречь, установка амперметра в цепь изменит эквивалентное сопротивление цепи и изменит измеряемый ток. Поскольку ток в цепи проходит через измеритель, амперметры обычно содержат плавкий предохранитель для защиты измерителя от повреждения слишком высокими токами.

Измерение напряжения с помощью вольтметра

Вольтметр подключается параллельно к любому устройству, которое он измеряет.Параллельное соединение используется, потому что объекты, находящиеся параллельно, испытывают одинаковую разность потенциалов. (См. (Рисунок), где вольтметр обозначен символом V.)

Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (V) помещается параллельно источнику напряжения или одному из резисторов. Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между положительной клеммой и отрицательной клеммой аккумулятора или источника напряжения. Невозможно подключить вольтметр напрямую через ЭДС без учета внутреннего сопротивления батареи.

Поскольку вольтметры подключаются параллельно, вольтметр должен иметь очень большое сопротивление. Цифровые вольтметры преобразуют аналоговое напряжение в цифровое значение для отображения на цифровом индикаторе ((рисунок)). Недорогие вольтметры имеют сопротивление порядка, тогда как у высокоточных вольтметров сопротивление порядка. Значение сопротивления может варьироваться в зависимости от того, какая шкала используется на измерителе.

(a) Аналоговый вольтметр использует гальванометр для измерения напряжения.(b) Цифровые счетчики используют аналого-цифровой преобразователь для измерения напряжения. (кредит: модификация произведений Джозефа Дж. Траута)

Аналоговые и цифровые счетчики

В лаборатории физики вы можете встретить два типа измерителей: аналоговые и цифровые. Термин «аналоговый» относится к сигналам или информации, представленной непрерывно изменяющейся физической величиной, такой как напряжение или ток. Аналоговый измеритель использует гальванометр, который по сути представляет собой катушку провода с небольшим сопротивлением, в магнитном поле с прикрепленной стрелкой, указывающей на шкалу.Ток течет через катушку, заставляя катушку вращаться. Чтобы использовать гальванометр в качестве амперметра, параллельно катушке помещают небольшое сопротивление. У вольтметра большое сопротивление ставится последовательно с катушкой. Цифровой измеритель использует компонент, называемый аналого-цифровым (аналого-цифровым) преобразователем, и выражает ток или напряжение как серию цифр 0 и 1, которые используются для работы цифрового дисплея. Большинство аналоговых счетчиков заменено цифровыми.

Проверьте свое понимание Цифровые измерители способны обнаруживать меньшие токи, чем аналоговые измерители, использующие гальванометры.Как это объясняет их способность измерять напряжение и ток более точно, чем аналоговые измерители?

Поскольку цифровые счетчики требуют меньшего тока, чем аналоговые счетчики, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики. Их сопротивление в качестве вольтметра может быть намного больше, чем у аналогового измерителя, а их сопротивление в качестве амперметра может быть намного меньше, чем у аналогового измерителя. Обратитесь к (Рисунок) и (Рисунок) и их обсуждение в тексте.

Омметры

Омметр — это прибор, используемый для измерения сопротивления компонента или устройства.Работа омметра основана на законе Ома. Традиционные омметры содержат внутренний источник напряжения (например, аккумулятор), который подключается к проверяемому компоненту, создавая ток через компонент. Затем для измерения тока использовался гальванометр, а сопротивление вычислялось по закону Ома. Современные цифровые измерители используют источник постоянного тока для пропускания тока через компонент, и измеряется разность напряжений на компоненте. В любом случае сопротивление измеряется по закону Ома, где известно напряжение и измеряется ток, либо известен ток и измеряется напряжение.

Интересующий компонент должен быть изолирован от цепи; в противном случае вы будете измерять эквивалентное сопротивление цепи. Омметр никогда не следует подключать к «активной» цепи, к которой подключен источник напряжения и через нее проходит ток. Это может повредить глюкометр.

Сводка

  • Вольтметры измеряют напряжение, а амперметры измеряют ток. Аналоговые счетчики основаны на комбинации резистора и гальванометра, устройства, которое дает аналоговые показания тока или напряжения.Цифровые измерители основаны на аналого-цифровых преобразователях и обеспечивают дискретное или цифровое измерение тока или напряжения.
  • Вольтметр помещается параллельно источнику напряжения для получения полного напряжения и должен иметь большое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
  • Амперметр подключается последовательно, чтобы получить полный ток, протекающий через ответвление, и должен иметь небольшое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
  • Стандартные вольтметры и амперметры изменяют схему, к которой они подключены, и поэтому их точность ограничена.
  • Омметры
  • используются для измерения сопротивления. Компонент, в котором должно быть измерено сопротивление, должен быть изолирован (удален) от цепи.

Концептуальные вопросы

Что произойдет, если вы включите вольтметр последовательно с проверяемым компонентом?

Вольтметр включит большое сопротивление последовательно с цепью, что значительно изменит схему. Это, вероятно, дало бы толкование, но это было бы бессмысленно.

Каковы основные действия омметра при измерении сопротивления резистора?

Почему не следует подключать амперметр непосредственно к источнику напряжения, как показано ниже?

Амперметр имеет малое сопротивление; следовательно, будет образовываться большой ток, который может повредить измеритель и / или перегреть аккумулятор.

Проблемы

Предположим, вы измеряете напряжение на клеммах щелочного элемента на 1,585 В, имеющего внутреннее сопротивление, путем подключения вольтметра к его клеммам (см. Ниже). а) Какой ток течет? (b) Найдите напряжение на клеммах. (c) Чтобы увидеть, насколько близко измеренное напряжение на клеммах к ЭДС, рассчитайте их отношение.

Глоссарий

амперметр
прибор для измерения силы тока
вольтметр
прибор для измерения напряжения

Разница между амперметром и вольтметром (со сравнительной таблицей)

Основное различие между амперметром и вольтметром заключается в том, что амперметр измеряет ток, а вольтметр измеряет ЭДС или напряжение в любых двух точках электрической цепи.Другие различия между амперметром и вольтметром представлены ниже в сравнительной таблице.

Электроэнергия измеряется двумя способами. то есть через ток или напряжение. Сила тока и напряжение в цепи измеряются амперметром и вольтметром. Принцип работы амперметра и вольтметра такой же, как у гальванометра.

В гальванометре используется катушка, помещенная между магнитами. Когда ток течет по катушкам, он отклоняется.Прогиб катушек зависит от проходящего через них заряда. Это отклонение используется для измерения силы тока или напряжения. Гальванометр работает как вольтметр, когда резистор включен последовательно с гальванометром.

Содержание: Амперметр против вольтметра

  1. Сравнительная таблица
  2. Определение
  3. Ключевые отличия

Сравнительная таблица

Основа для сравнения Амперметр Вольтметр
Определение Инструменты, используемые для измерения силы тока. Измеряет напряжение между любыми двумя точками цепи.
Символическое представление
Сопротивление Низкое Высокое
Соединение Включено последовательно со схемой. Включается параллельно цепи.
Точность Больше Меньше
Изменение диапазона Невозможно Возможно

Определение амперметра

Амперметр — это измерительный прибор, который используется для измерения тока в цепи.Он измеряет небольшой ток в миллиамперах или микроамперах. Амперметр включается последовательно с измерительной схемой, так что весь ток схемы проходит через нее.

Сопротивление амперметра очень мало по сравнению с вольтметром. У идеального амперметра значение сопротивления равно нулю. Небольшое сопротивление не препятствует прохождению тока, поэтому амперметр измеряет истинное значение.

Определение вольтметра

Вольтметр — это прибор для измерения напряжения.Он включен параллельно с электрической цепью, потенциал которой необходимо измерить. Полярность подключения вольтметра такая же, как и у амперметра, то есть положительная клемма подключается к положительной полярности источника питания, а отрицательный потенциал подключается к отрицательной полярности.

Сопротивление вольтметра очень велико по сравнению с амперметром. Это сопротивление не позволяет току течь через вольтметр и, таким образом, измеряется точное значение напряжения в точке измерения.Величина сопротивления в идеальном вольтметре примерно равна бесконечности.


Ключевые различия между амперметром и вольтметром

Ниже приведены основные различия между амперметром и вольтметром.

  1. Амперметр — это устройство, используемое для измерения малых значений тока, протекающего в цепи, тогда как вольтметр измеряет разность потенциалов между любыми двумя точками электрической цепи.
  2. Низкое сопротивление амперметра.Таким образом, весь ток цепи будет проходить через него. В то время как внутреннее сопротивление вольтметра очень низкое, так что ток из цепи не мешает измерению вольтметра.
  3. Амперметр включен последовательно со схемой измерения полного тока, а вольтметр — параллельно цепи. Разность потенциалов параллельной цепи остается одинаковой во всех точках. Поэтому для измерения точного значения разности потенциалов его подключают параллельно к точкам, напряжение которых необходимо измерить.
  4. Точность амперметра больше, чем у вольтметра.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *