Небольшое уточнение: идеальный амперметр это прибор, который не имеет внутреннего сопротивления.
При решении задания, мы не будем учитывать внутреннее сопротивление амперметра и по условию, оно равно 0.Ом.
Амперметр показывает ток, протетекающий в цепи, к которой приложено напряжение U=6B.
Определим общее сопротивление цепи, находящейся правее амперметра.
Цепь представляет собой смешанное соединение резисторов- параллельно-последовательное.
(2+1)ом.=3ом.(сопротивление верхней цепочки резисторов)
3*3/3+3=9/6=3/2=1.5.ом.(общее сопротивление верхней и средней цепочки резисторов).
1.5*(1.5+1.5)=4.5
4.5/(1.5+1.5+1.5)=4.5/4.5=1ом.(
Суммарное сопротивление смешанного соединения).
(2+1)ом.=3 Ом.(общее сопротивление всей цепи).
Используем закон Ома для участка цепи:
I=U/R.
Отсюда ток, проиекающий через амперметр, составит:
6B/3.Ом=2А.
Ответ: амперметр покажет ток в цепи, равный 2А.
Расчет сопротивления шунта амперметра
Часто при электротехнических измерениях необходимо узнать величину тока протекающего в цепи. Для этого используется амперметр. Как и другие измерительные приборы, амперметр имеет свой максимальный предел измерения, в тех случаях, когда его недостаточно, применяют шунтирование амперметра.
Шунт — это сопротивление, которое подключается параллельно к зажимам амперметра, с целью увеличения диапазона измерений. Добавление шунта параллельно амперметру вызывает разделение тока I, который протекает через данную цепь, на две составляющие – Iа и Iш.
По закону Кирхгофа известно, что сумма токов сходящихся в узле равна нулю, а значит, ток I представляет собой сумму токов Iа и Iш. Чем меньше сопротивление шунта Rш , тем ток Iш больше, а значит ток Iа, который протекает через амперметр — меньше. Зная, как соотносятся сопротивление амперметра Ra и шунта Rш, можно узнать величину измеряемого тока I или напротив, зная ток I, можно рассчитать необходимое сопротивление шунта Rш.
Формула для расчета сопротивления шунта:
Для увеличения диапазона измерения амперметра в n раз, формула для шунта:
Пример 1
Рассчитайте сопротивление шунта, который увеличит диапазон электромагнитного амперметра до 10 А, если известно, что амперметр имеет внутреннее сопротивление 5 Ом и измеряет ток до 1 А.
Измеряемый ток в 10 А, делится на два тока Iа = 1 А, и Iш, который равен:
Отсюда измеряемый ток должен разделиться в соотношении:
Так как по закону Ома сопротивление обратно пропорционально току, то
Откуда Rш:
Ответ: 0.556 Ом
Пример 2
Определите, какое должно быть сопротивление шунта, для того, чтобы увеличить предел измерения амперметра в 5 раз, если известно, что внутреннее сопротивление амперметра 2 Ом.
Сопротивление шунта рассчитывается по следующей формуле:
Ответ: 0,5 Ом.
Пример 3
Амперметр дает полное отклонение стрелки при токе в 3 А. Необходимо измерить с помощью него ток в 150 А. Определите сопротивление шунта, если известно, что внутреннее сопротивление амперметра 1 Ом.
Для проведения измерения необходимо увеличить ток в n раз:
По уже знакомой формуле рассчитаем сопротивление шунта:
Ответ: 0.02 Ом.
Окончательно для токов 
, 
получим (рис. 1.8)
;
.
5. Ток 
определим из
уравнения, составленного по первому закону Кирхгофа для узла 1 (рис.1.6)
.
6. Из уравнений, составленных по первому закону
Кирхгофа, для узлов 3 и 2 (рис. 1.6) определим токи 
и
:
;
.
Задача 1.3.
Определить показание амперметра, установленного в
ветви с источником ЭДС (рис. 1.12), если 
, 
, 
,
, 
,
, 
.
Внутренним сопротивлением амперметра можно пренебречь (
).
Рис. 1.12. Рис.
1.13.
Решение.
1. Методом свертывания цепи преобразуем схему рис.
1.12 к виду, приведенному на рис. 1.13.
Заменим треугольник сопротивлений, подключенный к
точкам 1, 2 и 3 (рис. 1.12), эквивалентной звездой с вершинами 1, 2 и 3 (рис.
1.14).
Величины сопротивлений эквивалентной звезды:
;
;
.
Рис. 1.14. Рис.
1.15.
Сопротивление 
соединено
последовательно с 
, а сопротивление 
последовательно с 
(рис. 1.14). Участок цепи с сопротивлениями
и включен
параллельно участку с сопротивлениями и
(рис. 1.14).
Общее сопротивление обоих участков схемы (рис. 1.15)
равно:
.
Сопротивления 
, 
, 
, 
(рис. 1.15) включены последовательно.
Эквивалентное сопротивление всей цепи (рис. 1.13)
.
2. Показание амперметра соответствует току 
(рис. 1.13):
.
Задача 1.4.
Определить величину источника тока, установленного на
входе цепи (рис. 1.16), если показание амперметра в разветвленной части схемы
составляет 
. Сопротивления резисторов 
равны 
.
Внутреннее сопротивление источника 
. Внутренним сопротивлением
амперметра можно пренебречь ().
Рис. 1.16. Рис.
1.17.
Решение.
1. Пользуясь методом свертывания, приведем участок
цепи (рис. 1.16) относительно узлов 3 и 4 к виду, представленному на рис. 1.17.
Общее сопротивление участка цепи
.
2. Напряжение 
между
узлами 1 и 2 (рис. 1.17)
.
3. Ток в ветви с
сопротивлением 
(рис. 1.17)
.
4. Ток источника 
на
входе цепи определим на основании первого закона Кирхгофа:
.
Задача 1.5.
В схеме (рис. 1.18) найти токи, применив метод
пропорционального пересчета, если 
, 
, 
,
, 
,
.
Рис. 1.18. Рис.
1.19.
Решение.
1. В рассматриваемой цепи зададим ток в одной из
удаленных от источника ветвей, например, с сопротивлением , равным 
и
определим некоторое напряжение источника на входе цепи 
,
при котором 
(рис. 1.19)
2. Определим токи 
(рис.
1.19)
Напряжение 
.
Ток 
равен: 
.
Ток 
определим как
сумму токов 
и
.
Напряжение на сопротивлении
.
Напряжение 
между узловыми
точками 3 и 4
.
Ток 
определим как
.
Ток 
на входе цепи
определим как сумму токов и :
.
Напряжение на сопротивлении 
.
Напряжение на входе цепи
.
3. Определим коэффициент пересчета как отношение
напряжения на входе цепи, заданного по условию задачи 
,
к найденному при расчетах 
:
.
4. Действительные токи в ветвях цепи найдем как
,
,
,
,
.
Задачи для
самостоятельного решения
Задача 1.6. Определить
эквивалентное сопротивление электрической цепи, представленной на рис. 1.20,
относительно зажимов 1 и 2, в которой сопротивления 
равны
.
О т в е т: 
.
Рис. 1.20. Рис.
1.21.
Задача 1.7. Определить
эквивалентное сопротивление цепи (рис.1.21) между входными зажимами 1 и 2 при
разомкнутом и замкнутом положениях ключа (
),
если 
, 
,
, 
,
, 
.
О т в е т: при разомкнутом ключе 
; при замкнутом ключе 
.
Задача 1.8. Определить
токи в ветвях цепи (рис. 1.22), если задано 
, 
, 
, 
, ,
.
О т в е т: 
,
, 
,
,
, 
.
Задача 1.9. В
схеме (рис. 1.23) определить токи во всех ветвях, если 
, 
,
, 
,
, 
.
О т в е т: 
, 
, 
,
,
, 
.
Рис. 1.22. Рис.
1.23.
Задача 1.10. Определить
токи во всех ветвях схемы (рис. 1.24), если задано 
, 
, 
,
.
О т в е т: 
,
, 
,
,
, 
.
Задача 1.11. В
электрической схеме рис. 1.25 определить токи во всех ветвях, если задано 
, 
,
, 
,
.
О т в е т: 
, 
, 
,
, 
,
.
Рис. 1.24.
Рис. 1.25.
Задача 1.12. Определить
показание амперметра для схемы рис. 1.26, если , , 
,
, 
.
Принять .
О т в е т: 
.
Задача 1.13. Определить
показание амперметра для схемы рис. 1.27, если 
, 
, ,
, 
.
Принять .
О т в е т: 
.
Рис. 1.26.
Рис. 1.27.
Задача 1.10. Показание
амперметра (рис. 1.28), установленного в разветвленной части схемы, составляет 
. Найти величину источника тока , если ,
, ,
. Сопротивление источника считать , амперметра .
О т в е т: 
.
Задача 1.11. Найти
все токи в ветвях цепи, схема которой приведена на рис. 1.29, если 
, 
,
, 
,
. Принять сопротивление источника .
О т в е т: 
, 
, 
,
,
.
Рис. 1.28. Рис.
1.29.
Задача 1.12. Определить
показание амперметра в схеме (рис. 1.30), если 
, 
, 
,
, 
.
Принять .
О т в е т: 
.
Задача 1.13. Методом
пропорционального пересчета найти все токи в схеме рис. 1.31, если 
, ,
, 
,
, 
,
, 
.
В расчетах принять ток в сопротивлении равным
.
О т в е т: 
, 
, 
,
, 
,
, 
.
Рис. 1.30. Рис.
1.31.
2.
РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ ЦЕПЕЙ С ПОМОЩЬЮ ПРЯМОГО ПРИМЕНЕНИЯ ЗАКОНОВ КИРХГОФА
Законы Кирхгофа лежат в основе расчета сложных цепей содержащих несколько
источников энергии. С помощью двух законов Кирхгофа устанавливаются соотношения
между токами и ЭДС в ветвях электрической цепи и напряжениями на элементах
цепи.
Задача 2.1.
Пользуясь законами Кирхгофа, рассчитать токи в
ветвях схемы рис.2.1, если 
, 
, 
,
, ,
, 
.
Решение.
1. Цепь рис. 2.1 содержит три ветви (
), два узла (
).
Цепь питает два источника ЭДС 
и 
. Источники тока в цепи отсутствуют (
).
Выберем произвольно положительные направления токов в
ветвях схемы и обозначим их как указано на рис. 2.2.
Рис. 2.1.
Рис. 2.2.
2. Определим достаточное количество уравнений для
расчета цепи по законам Кирхгофа.
По первому закону Кирхгофа:
.
По второму закону Кирхгофа:
.
Достаточное количество уравнений равно трем, что
соответствует количеству неизвестных токов, обозначенных в ветвях схемы как , и
(рис. 2.2).
3. Составим систему уравнений по первому и второму
закону Кирхгофа. Одно уравнение по первому закону Кирхгофа, например, для узла
1 и два уравнения по второму закону Кирхгофа для двух независимых контуров. Положительные
направления обхода контуров соответствуют направлениям, указанным на рис. 2.2.
для узла 1: 
;
для контура : 
;
для контура 
: 
.
4. После подстановки числовых значений имеем:
5. Решение системы получим с помощью определителей:
; 
;
,
где
– главный
определитель системы, 
, 
,
– алгебраические дополнения.
Главный определитель системы равен:
.
Дополнительные определители равны:
;
;
.
6. Токи в ветвях:
; 
;
.
Задача 2.2.
Рассчитать с использованием законов Кирхгофа токи в
ветвях схемы изображенной на рис. 2.3, если известны 
,
, 
,
, 
,
. Выполнить правильность расчета цепи
путем проверки баланса мощностей.
Как найти показание амперметра? физика
В схеме E1 = 2 В, E2 = 4 В,
R1 = 0,5 Ом. Падение потенциала на сопротивлении
R2 равно 1 В. Найдите показание амперметра.
Сопротивле-ниями элементов и амперметра пренебречь.
Хотя бы конечную формулу пожалуйста.
То, что в решении получился отрицательный ответ, значит лишь то, что выбрано не то направление тока. Меняя знак мы получаем правильный ответ.
Итоговый ответ: 6 А.
Как найти показания амперметра формула
По закону Ома, ток в замкнутом контуре равен алгебраической сумме ЭДС, действующих в контуре, деленному на полное сопротивление цепи.
Алгебраическая сумма ЭДС равна Е=12В-10В+2В=4В
Полное сопротивление цепи равно R=r1+r2+r3+R1234+R56
R1234 состоит из двух папаллельно включенных цепочек из двух последовательно включенных сопротивлений (R1,R2 и R3,R4 соответственно)
Полное сопротивление цепи равно 4+1+4+7.2+1=17,2 Ом
Амперметр А» показывает полный ток в цепи, и он покажет 4В/17,2Ом=»0,232558А» или примерно 0,233А
Чтобы найти показания амперметра А1, найдем напряжение на R56. U56=I2*R56=I2*1
Ток I1=U56/2=I2/2=0.116279А или примерно 0,116 А
Показание вольтметра равно разности падения напряжения на сопротивлениях R2 и R4. Чтобы найти эти значения, найдем падение напряжения на всей цепочке сопротивлений R1R2R3R4. U1234=I2*R1234=I2*7,2
Падение напряжения на R2 U2=U1234/(R1+R2)*R2=I2*7,2*12/18=I2*7,2*2/3
Падение напряжения на R4 U4=U1234/(R3+R4)*R4=I2*7,2*8/12=I2*7,2*2/3
Разность напряжений на R2 и R4 равна U2-U4=I2*7,2*2/3-I2*7,2*2/3=0, следовательно, показания вольтметра будут равны нулю.
Ответ: амперметр А2 покажет ток примерно 0,233А, амперметр А1 примерно 0,116А, а вольтметр покажет 0
Приветствую всех читателей на нашем сайте и сегодня в рамках курса “Электроника для начинающих” мы будем изучать основные способы измерения силы тока, напряжения и других параметров электрических цепей. Естественно, без внимания не останутся и основные измерительные приборы, такие как вольтметр, амперметр и др.
Измерение тока.
И начнем мы с измерения тока. Прибор, используемый для этих целей, называется амперметр и в цепь он включается последовательно. Рассмотрим небольшой примерчик:
Как видите, здесь источник питания подключен напрямую к резистору. Кроме того, в цепи присутсвует амперметр, включенный последовательно с резистором. По закону Ома сила тока в данной цепи должна быть равна:
Получили величину, равную 0.12 А, что в точности совпадает с практическим результатом, который демонстрирует амперметр в цепи 🙂
Важным параметром этого прибора является его внутреннее сопротивление 
. Почему это так важно? Смотрите сами – при отсутствии амперметра ток определяется по закону Ома, как мы и рассчитывали чуть выше. Но при наличии амперметра в цепи ток изменится, поскольку изменится сопротивление, и мы получим следующее значение:
Если бы амперметр был абсолютно идеальным, и его сопротивление равнялось нулю, то он бы не оказал никакого влияния на работу электрической цепи, параметры которой необходимо измерить, но на практике все не совсем так, и сопротивление прибора не равно 0. Конечно, сопротивление амперметра достаточно мало (поскольку производители стремятся максимально его уменьшить), поэтому во многих примерах и задачах им пренебрегают, но не стоит забывать, что оно все-таки и есть и оно ненулевое.
При разговоре об измерении силы тока невозможно не упомянуть о способе, который позволяет расширить пределы, в которых может работать амперметр. Этот метод заключается в том, что параллельно амперметру включается шунт (резистор), имеющий определенное сопротивление:
В этой формуле n – это коэффициент шунтирования – число, которое показывает во сколько раз будут увеличены пределы, в рамках которых амперметр может производить свои измерения. Возможно это все может показаться не совсем понятным и логичным, поэтому сейчас мы рассмотрим практический пример, который позволит во всем разобраться.
Пусть максимальное значение, которое может измерить амперметр составляет 1А. А схема, силу тока в которой нам нужно определить имеет следующий вид:
Отличие от предыдущей схемы заключается в том, что напряжение источника питания на этой схеме в 100 раз больше, соответственно, и ток в цепи станет больше и будет равен 12 А. Из-за ограничения на максимальное значение измеряемого тока напрямую использовать наш амперметр мы не сможем. Так вот для таких задач и нужно использовать дополнительный шунт:
В данной задаче нам необходимо измерить ток 
. Мы предполагаем, что его значение превысит максимально допустимую величину для используемого амперметра, поэтому добавляем в схему еще один элемент, который будет выполнять роль шунта. Пусть мы хотим увеличить пределы измерения амперметра в 25 раз, это значит, что прибор будет показывать значение, которое в 25 раз меньше, чем величина измеряемого тока. Нам останется только умножить показания прибора на известное нам число и мы получим нужное нам значение. Для реализации нашей задумки мы должны поставить шунт параллельно амперметру, причем сопротивление его должно быть равно значению, которое мы определяем по формуле:
В данном случае n = 25, но мы проведем все расчеты в общем виде, чтобы показать, что величины могут быть абсолютно любыми, принцип шунтирования будет работать одинаково.
Итак, поскольку напряжения на шунте и на амперметре равны, мы можем записать первое уравнение:
Выразим ток шунта через ток амперметра:
Измеряемый ток равен:
Подставим в это уравнение предыдущее выражение для тока шунта:
Но сопротивление шунта нам также известно (). В итоге мы получаем:
Вот мы и получили то, что и хотели. Значение, которое покажет амперметр в данной цепи будет в n раз меньше, чем сила тока, величину которой нам и нужно измерить 🙂
С измерениями тока в цепи все понятно, давайте перейдем к следующему вопросу, а именно определению напряжения.
Измерение напряжения.
Прибор, предназначенный для измерения напряжения называется вольтметр, и, в отличие от амперметра, в цепь он включается параллельно участку цепи, напряжение на котором необходимо определить. И, опять же, в противоположность идеальному амперметру, имеющему нулевое сопротивление, сопротивление идеального вольтметра должно быть равно бесконечности. Давай разберемся с чем это связано:
Если бы в цепи не было вольтметра, ток через резисторы был бы один и тот же и определялся по Закону Ома следующим образом:
Итак, величина тока составила бы 1 А, а соответственно напряжение на резисторе 2 было бы равно 20 В. С этим все понятно, а теперь мы хотим измерить это напряжение вольтметром и включаем его параллельно с 
. Если бы сопротивление вольтметра было бы бесконечно большим, то через него просто не потек бы ток (
), и прибор не оказал бы никакого воздействия на исходную цепь. Но поскольку 
имеет конечную величину и не равно бесконечности, то через вольтметр потечет ток и, в связи с этим напряжение на резисторе уже не будет таким, каким бы оно было при отсутствии измерительного прибора. Вот поэтому идеальным был бы такой вольтметр, через который не проходил бы ток.
Как и в случае с амперметром, есть специальный метод, который позволяет увеличить пределы измерения напряжения для вольтметра. Для осуществления этого необходимо включить последовательно с прибором добавочное сопротивление, величина которого определяется по формуле:
Это приведет к тому, что показания вольтметра будут в n раз меньше, чем значение измеряемого напряжения. По традиции давайте рассмотрим небольшой практический пример 😉
Здесь мы добавили в цепь добавочное сопротивление 
. Перед нами стоит задача измерить напряжение на резисторе : 
. Давайте определим, что при таком включении будет на экране вольтметра:
Подставим в эту формулу выражение для расчета сопротивления добавочного резистора:
Таким образом: 
. То есть показания вольтметра будут в n раз меньше, чем величина напряжения, которое мы измеряли. Так что, используя данный метод, возможно увеличить пределы измерения вольтметра 🙂
В завершении статьи пару слов об измерении сопротивления и мощности.
Для решения обеих задач возможно совместное использование амперметра и вольтметра. В предыдущих статьях (про мощность и сопротивление) мы подробно останавливались на понятиях сопротивления и мощности и их связи с напряжением и сопротивлением, таким образом, зная ток и напряжение электрической цепи можно произвести расчет нужного нам параметра. Ну а кроме того есть специальные приборы, которые позволяют произвести измерения сопротивления участка цепи – омметр – и мощности – ваттметр.
В общем-то, на этом, пожалуй, на сегодня закончим, следите за обновлениями и заходите к нам на сайт! До скорых встреч!
Приветствую всех читателей на нашем сайте и сегодня в рамках курса “Электроника для начинающих” мы будем изучать основные способы измерения силы тока, напряжения и других параметров электрических цепей. Естественно, без внимания не останутся и основные измерительные приборы, такие как вольтметр, амперметр и др.
Измерение тока.
И начнем мы с измерения тока. Прибор, используемый для этих целей, называется амперметр и в цепь он включается последовательно. Рассмотрим небольшой примерчик:
Как видите, здесь источник питания подключен напрямую к резистору. Кроме того, в цепи присутсвует амперметр, включенный последовательно с резистором. По закону Ома сила тока в данной цепи должна быть равна:
Получили величину, равную 0.12 А, что в точности совпадает с практическим результатом, который демонстрирует амперметр в цепи 🙂
Важным параметром этого прибора является его внутреннее сопротивление . Почему это так важно? Смотрите сами – при отсутствии амперметра ток определяется по закону Ома, как мы и рассчитывали чуть выше. Но при наличии амперметра в цепи ток изменится, поскольку изменится сопротивление, и мы получим следующее значение:
Если бы амперметр был абсолютно идеальным, и его сопротивление равнялось нулю, то он бы не оказал никакого влияния на работу электрической цепи, параметры которой необходимо измерить, но на практике все не совсем так, и сопротивление прибора не равно 0. Конечно, сопротивление амперметра достаточно мало (поскольку производители стремятся максимально его уменьшить), поэтому во многих примерах и задачах им пренебрегают, но не стоит забывать, что оно все-таки и есть и оно ненулевое.
При разговоре об измерении силы тока невозможно не упомянуть о способе, который позволяет расширить пределы, в которых может работать амперметр. Этот метод заключается в том, что параллельно амперметру включается шунт (резистор), имеющий определенное сопротивление:
В этой формуле n – это коэффициент шунтирования – число, которое показывает во сколько раз будут увеличены пределы, в рамках которых амперметр может производить свои измерения. Возможно это все может показаться не совсем понятным и логичным, поэтому сейчас мы рассмотрим практический пример, который позволит во всем разобраться.
Пусть максимальное значение, которое может измерить амперметр составляет 1А. А схема, силу тока в которой нам нужно определить имеет следующий вид:
Отличие от предыдущей схемы заключается в том, что напряжение источника питания на этой схеме в 100 раз больше, соответственно, и ток в цепи станет больше и будет равен 12 А. Из-за ограничения на максимальное значение измеряемого тока напрямую использовать наш амперметр мы не сможем. Так вот для таких задач и нужно использовать дополнительный шунт:
В данной задаче нам необходимо измерить ток . Мы предполагаем, что его значение превысит максимально допустимую величину для используемого амперметра, поэтому добавляем в схему еще один элемент, который будет выполнять роль шунта. Пусть мы хотим увеличить пределы измерения амперметра в 25 раз, это значит, что прибор будет показывать значение, которое в 25 раз меньше, чем величина измеряемого тока. Нам останется только умножить показания прибора на известное нам число и мы получим нужное нам значение. Для реализации нашей задумки мы должны поставить шунт параллельно амперметру, причем сопротивление его должно быть равно значению, которое мы определяем по формуле:
В данном случае n = 25, но мы проведем все расчеты в общем виде, чтобы показать, что величины могут быть абсолютно любыми, принцип шунтирования будет работать одинаково.
Итак, поскольку напряжения на шунте и на амперметре равны, мы можем записать первое уравнение:
Выразим ток шунта через ток амперметра:
Измеряемый ток равен:
Подставим в это уравнение предыдущее выражение для тока шунта:
Но сопротивление шунта нам также известно (). В итоге мы получаем:
Вот мы и получили то, что и хотели. Значение, которое покажет амперметр в данной цепи будет в n раз меньше, чем сила тока, величину которой нам и нужно измерить 🙂
С измерениями тока в цепи все понятно, давайте перейдем к следующему вопросу, а именно определению напряжения.
Измерение напряжения.
Прибор, предназначенный для измерения напряжения называется вольтметр, и, в отличие от амперметра, в цепь он включается параллельно участку цепи, напряжение на котором необходимо определить. И, опять же, в противоположность идеальному амперметру, имеющему нулевое сопротивление, сопротивление идеального вольтметра должно быть равно бесконечности. Давай разберемся с чем это связано:
Если бы в цепи не было вольтметра, ток через резисторы был бы один и тот же и определялся по Закону Ома следующим образом:
Итак, величина тока составила бы 1 А, а соответственно напряжение на резисторе 2 было бы равно 20 В. С этим все понятно, а теперь мы хотим измерить это напряжение вольтметром и включаем его параллельно с . Если бы сопротивление вольтметра было бы бесконечно большим, то через него просто не потек бы ток (), и прибор не оказал бы никакого воздействия на исходную цепь. Но поскольку имеет конечную величину и не равно бесконечности, то через вольтметр потечет ток и, в связи с этим напряжение на резисторе уже не будет таким, каким бы оно было при отсутствии измерительного прибора. Вот поэтому идеальным был бы такой вольтметр, через который не проходил бы ток.
Как и в случае с амперметром, есть специальный метод, который позволяет увеличить пределы измерения напряжения для вольтметра. Для осуществления этого необходимо включить последовательно с прибором добавочное сопротивление, величина которого определяется по формуле:
Это приведет к тому, что показания вольтметра будут в n раз меньше, чем значение измеряемого напряжения. По традиции давайте рассмотрим небольшой практический пример 😉
Здесь мы добавили в цепь добавочное сопротивление . Перед нами стоит задача измерить напряжение на резисторе : . Давайте определим, что при таком включении будет на экране вольтметра:
Подставим в эту формулу выражение для расчета сопротивления добавочного резистора:
Таким образом: . То есть показания вольтметра будут в n раз меньше, чем величина напряжения, которое мы измеряли. Так что, используя данный метод, возможно увеличить пределы измерения вольтметра 🙂
В завершении статьи пару слов об измерении сопротивления и мощности.
Для решения обеих задач возможно совместное использование амперметра и вольтметра. В предыдущих статьях (про мощность и сопротивление) мы подробно останавливались на понятиях сопротивления и мощности и их связи с напряжением и сопротивлением, таким образом, зная ток и напряжение электрической цепи можно произвести расчет нужного нам параметра. Ну а кроме того есть специальные приборы, которые позволяют произвести измерения сопротивления участка цепи – омметр – и мощности – ваттметр.
В общем-то, на этом, пожалуй, на сегодня закончим, следите за обновлениями и заходите к нам на сайт! До скорых встреч!
Идеальные и реальные вольтметры и амперметры в цепях постоянного тока
По закону Ома, ток в замкнутом контуре равен алгебраической сумме ЭДС, действующих в контуре, деленному на полное сопротивление цепи.
Алгебраическая сумма ЭДС равна Е=12В-10В+2В=4В
Полное сопротивление цепи равно R=r1+r2+r3+R1234+R56
R1234 состоит из двух папаллельно включенных цепочек из двух последовательно включенных сопротивлений (R1,R2 и R3,R4 соответственно)
Полное сопротивление цепи равно 4+1+4+7.2+1=17,2 Ом
Амперметр А» показывает полный ток в цепи, и он покажет 4В/17,2Ом=»0,232558А» или примерно 0,233А
Чтобы найти показания амперметра А1, найдем напряжение на R56. U56=I2*R56=I2*1
Ток I1=U56/2=I2/2=0.116279А или примерно 0,116 А
Показание вольтметра равно разности падения напряжения на сопротивлениях R2 и R4. Чтобы найти эти значения, найдем падение напряжения на всей цепочке сопротивлений R1R2R3R4. U1234=I2*R1234=I2*7,2
Падение напряжения на R2 U2=U1234/(R1+R2)*R2=I2*7,2*12/18=I2*7,2*2/3
Падение напряжения на R4 U4=U1234/(R3+R4)*R4=I2*7,2*8/12=I2*7,2*2/3
Разность напряжений на R2 и R4 равна U2-U4=I2*7,2*2/3-I2*7,2*2/3=0, следовательно, показания вольтметра будут равны нулю.
Ответ: амперметр А2 покажет ток примерно 0,233А, амперметр А1 примерно 0,116А, а вольтметр покажет 0
Приветствую всех читателей на нашем сайте и сегодня в рамках курса “Электроника для начинающих” мы будем изучать основные способы измерения силы тока, напряжения и других параметров электрических цепей. Естественно, без внимания не останутся и основные измерительные приборы, такие как вольтметр, амперметр и др.
Измерение тока.
И начнем мы с измерения тока. Прибор, используемый для этих целей, называется амперметр и в цепь он включается последовательно. Рассмотрим небольшой примерчик:
Как видите, здесь источник питания подключен напрямую к резистору. Кроме того, в цепи присутсвует амперметр, включенный последовательно с резистором. По закону Ома сила тока в данной цепи должна быть равна:
Получили величину, равную 0.12 А, что в точности совпадает с практическим результатом, который демонстрирует амперметр в цепи