Амперметр в чем измеряется

Термин «электрический ток» известен каждому человеку, независимо от образования и рода занятий. Многие знают, что силу тока можно измерить, что единица измерения называется «ампер», и что для замеров требуется прибор, называемый амперметром.

Электрический ток определяется, как скорость переноса заряда через единицу сечения проводника. Измерить эту величину непосредственно и оценить ее количественно сложно. Не менее сложно и неудобно напрямую измерять ток через силу взаимодействия проводников (так вводится понятие единицы измерения в 1 ампер).

Но при прохождении по проводнику электрический ток оказывает различные виды воздействия:

  • термическое;
  • электрохимическое;
  • электромагнитное;
  • другие виды воздействия.

Эти воздействия измерить уже проще, поэтому для измерения тока количественно оценивается его воздействие. На этом принципе и построено действие амперметров.

Термин «амперметр» состоит из названия единицы измерения силы тока «ампер» и греческого слова «метрео» — измерять.

Сфера применения амперметров

Амперметры применяются там, где надо измерить силу тока в цепи, а это очень широкая область использования. Контроль потребления электроэнергии промышленным или бытовым объектом, мониторинг корректной работы электроустановок по электрическим параметрам, задание режима заряда возобновляемых электрохимических источников энергии – это всего лишь малая часть сферы назначения приборов для измерения тока. Полный же список составить вряд ли возможно – он будет огромен.

Все амперметры можно разделить на две большие категории:

  1. Цифровые.
  2. Стрелочные (часто не совсем верно называемые аналоговыми).

Все они предназначены для одной цели, но выполняют свои функции различными способами.

Стрелочные приборы

Хотя все стрелочные измерители тока внешне похожи, внутри этого класса амперметров существует внутренняя классификация. Она производится по конструкции системы измерения и определяет сферу применения каждого вида прибора.

Магнитоэлектрические

Этот тип измерителей тока используется со времени ранних этапов развития электротехники. В основе принципа его действия лежит механическое воздействие электрического тока, которое порождается электромагнитным воздействием. В таком приборе измеряемый ток проходит через подвижную катушку, при этом возникает магнитное поле. Магнитное поле катушки взаимодействует с полем постоянного магнита так, что возникает вращающий момент, заставляющий катушку повернуться против действия пружины. Чем больше ток, тем на больший угол повернется катушка, тем на больший угол отклонится стрелка, расположенная с катушкой на одной оси.

Как подключить амперметр в электрическую цепь

Сила тока, единицы силы тока. Амперметр, измерение силы тока Физика 8 класс

Электромагнитные

Электромагнитный амперметр имеет тот же принцип действия (взаимодействие поля измеряемого тока и поля постоянного магнита), но имеет «вывернутое» относительно предыдущего прибора строение. Ток, который надо измерить, проходит через неподвижную катушку, а на оси со стрелкой установлен постоянный магнит.

Такие измерители выпускают, большей частью, для использования в цепях постоянного тока.

Как подключить амперметр в электрическую цепь

Электродинамические

Принцип действия амперметра этой конструкции аналогичен магнитоэлектрическому (электромагнитному) прибору, но второе магнитное поле создается не громоздким и тяжелым постоянным магнитом, а другой катушкой (неподвижной), через которую протекает тот же измеряемый ток.

Как подключить амперметр в электрическую цепь

Ферродинамические

Аналогичный принцип используется в приборах ферродинамической системы. Принципиальное отличие – наличие сердечника из магнитомягкого материала. Неподвижная катушка располагается на полюсе сердечника, а подвижная – в зазоре. За счет этого магнитное поле концентрируется и достигается большая чувствительность механической системы.

Как подключить амперметр в электрическую цепь

Такие амперметры хорошо переносят тряску, поэтому их применяют, например, в авиации или на железнодорожном транспорте.

Термоэлектрические

Для измерения высокочастотных токов описанные выше приборы непригодны. Они имеют слишком большие собственные индуктивности из-за наличия катушек. В этой области применяют термоэлектрические измерители. Их принцип действия основан на преобразовании ВЧ-тока в постоянный ток. Преобразованный ток измеряется обычным амперметром (магнитоэлектрическим, электродинамическим и т.п.).

Как подключить амперметр в электрическую цепь

Измеряемый ток проходит по нагревателю, который при этом выделяет тепло, количество которого зависит от проходящего тока. Тепловая энергия повышает температуру спая термопары, в которой возникает постоянная ЭДС, создающая ток в цепи. Этот ток измеряется обычным прибором (магнитоэлектрической, электродинамической или другой системы).

Цифровой амперметр

Как подключить амперметр в электрическую цепь

В цифровых приборах принцип измерения тока иной. Движущихся частей в них нет, замер происходит не по результату взаимодействия полей. Измеряемый ток проходит по резистору, называемому шунтом. Шунт также включается в разрыв цепи. Его сопротивление невелико – единицы или даже доли ом. При протекании тока на резисторе падает определенное напряжение. Это напряжение пропорционально току и зависит от сопротивления шунта. Замеренное напряжение пересчитывается в ток по формуле I=U/R и выдается на дисплей в готовом к считыванию виде.

Как подключить амперметр в электрическую цепь

Амперметр

Амперметр

Амперме́тр (от ампер и . метр ), прибор для измерения силы постоянного и/или переменного тока. В электрическую цепь включается последовательно, поэтому должен иметь минимально возможное внутреннее сопротивление , чтобы не оказывать заметного влияния на измеряемую силу тока. Шкалу амперметра градуируют в кратных и дольных единицах ампера в соответствии с пределами измерения прибора. Для расширения пределов измерения параллельно амперметру включают шунт. В цепях переменного тока, наряду с шунтами, применяют измерительные трансформаторы . Различают аналоговые и цифровые амперметры. Среди аналоговых наибольшее распространение получили магнитоэлектрические амперметры, в которых используется эффект взаимодействия магнитных полей постоянного магнита и измеряемого тока, протекающего по подвижной катушке (рамке). Магнитоэлектрические амперметры предназначены для измерения силы постоянного тока; результаты измерений определяют по положению стрелки (или иного указателя) на шкале отсчётного устройства.

Основу цифровых амперметров, применяемых в цепях как постоянного, так и переменного тока, составляет измерительный преобразователь . В таких амперметрах измеряется напряжение на встроенной мере – прецизионном низкоомном резисторе , также последовательно включённом в измеряемую цепь. Преимущества цифровых амперметров – минимальное влияние вибраций , удобная индикация (результаты измерений отображаются в виде чисел на цифровом табло), автоматический выбор полярности и поддиапазонов измерений, возможность работы в составе информационно-измерительных систем . Особая разновидность амперметров – фотоамперметры, предназначенные для измерения токов высокой частоты (до десятков килогерц); их действие основано на сравнении яркости свечения двух специальных ламп накаливания , одна из которых нагревается измеряемым током, а другая – постоянным.

Опубликовано 1 декабря 2022 г. в 19:27 (GMT+3). Последнее обновление 3 февраля 2023 г. в 11:47 (GMT+3). Связаться с редакцией

Информация

Амперметр

Области знаний: Техника, Электроэнергетика

Амперметр в чем измеряется

Принцип работы и виды амперметров

Амперметр — прибор для измерения силы тока в амперах. Шкалу амперметров градуируют в микроамперах, миллиамперах, амперах или килоамперах в соответствии с пределами измерения прибора. В электрическую цепь амперметр включается последовательно с тем участком электрической цепи, силу тока в котором измеряют. Поэтому, чем ниже внутреннее сопротивление амперметра (в идеале — 0), тем меньше будет влияние прибора на исследуемый объект, и тем выше будет точность измерения.

Для увеличения предела измерений амперметр снабжается шунтом (для цепей постоянного и переменного тока), трансформатором тока (только для цепей переменного тока) или магнитным усилителем (для цепей постоянного тока). Комплектное устройство из токоизмерительной головки и трансформатора тока специальной конструкции называется «токоизмерительные клещи».

Очень опасно пытаться использовать амперметр в качестве вольтметра (подключать его непосредственно к источнику питания), что может привести к коротким замыканиям!

Общая характеристика

По конструкции амперметры делятся:

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

Приборы со стрелочной головкой

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

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

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

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

Приборы с цифровым индикатором

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

Принцип действия стрелочной измерительной головки

Принцип действия самых распространённых в амперметрах систем измерения:

  • В магнитоэлектрической системе прибора крутящий момент стрелки создаётся благодаря взаимодействию между полем постоянного магнита и током, который проходит через обмотку рамки (вращающий момент). С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале. Угол поворота стрелки устанавливается при равенстве вращающего момента и момента пружины.
  • В электромагнитной системе прибора вращающий момент стрелки создаётся между катушкой и подвижным ферромагнитным сердечником, к которому прикрепляется указательная стрелка.
  • В электродинамической системе измерительная головка состоит из неподвижной и подвижной катушек, соединённых параллельно или последовательно. Взаимодействие между токами, которые проходят через катушки, вызывает отклонения подвижной катушки и соединённой с нею стрелки.

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

Включение амперметра в электрическую цепь

В электрической цепи амперметр соединяется последовательно с нагрузкой, а при больших токах — через трансформатор тока, магнитный усилитель или шунт. Для измерения токов может также применяться милливольтметр и калиброванный шунт (первичные токи шунтов могут быть выбраны из стандартного ряда, вторичное напряжение стандартизировано — чаще всего 75 мВ). При высоких напряжениях (выше 1000В) — в цепях переменного тока для гальванической развязки амперметров также применяют трансформаторы тока, а цепях постоянного тока — магнитные усилители.

АМПЕРМЕТР

Амперметр используется для измерения величины «сила тока». Графически, на принципиальных схемах, устройство имеет обозначение в виде буквы «А». Это измерительное устройство определяет силу электрического тока в амперах, миллиамперах или микроамперах. Подключается амперметр последовательно в разрыв цепи.

Шкала амперметра может быть представлена маркировкой мкА, мА, А и кА.

Первые попытки измерения силы электротока были осуществлены в начале XIX века. В то время к проводнику, через который протекал электрический ток, подносили обычный компас. На протяжении десятилетий конструкция прибора была усовершенствована. К концу XIX века были утверждены официальные величины измерения, тогда же и получил свое окончательное название прибор «амперметр». В начале ХХ века амперметры стали использоваться в промышленности. В современном мире их внедрили в сферы услуг, в частности в ателье по ремонту радиоаппаратуры. Тем не менее, название устройство получило в честь известного ученого и изобретателя Андре-Мари Ампера.

Его отец любил читать книги и имел обширную библиотеку. У этого стареющего уже буржуа родился сын в январе 1775 г. Мальчика привлекали вычисления, хотя арифметики он не знал. Рано научился читать, а в отцовской библиотеке было столько книг! Скоро отцовской библиотеки ему показалось недостаточно для пополнения знаний, тогда родитель отвёл сына в городскую. Библиотекарь изрядно был удивлен желанием отрока познакомиться с редкими книгами. Некоторые из них были на латыни, которую Андре не знал. Тогда всего за несколько месяцев он изучил этот язык древности. А затем принялся за труды математиков Гюйгенса, Ньютона и других. Отец пригласил на дом учителя, чтобы помочь сыну в изучении математики. А Андре уже знал интегральное исчисление! Учителю ничего не оставалось, как удалиться. Его образование было недостаточным для обучения маленького гения. В 14 лет Андре уже превзошел отца в знаниях. Кроме математики и литературы собирал гербарий. Разносторонние увлечения и пытливый ум подростка не знали границ. От чтения стало портиться зрение. А впереди предстояла целая жизнь. В области математики Ампера заинтересовала теория вероятности. Отдает в печать рукопись на эту тему, но вскоре забирает труд обратно, начиная дополнять и исправлять кое-что в нём. Наконец, в 1803 году вышла в печати работа Андре Ампера, сразу ставшая знаменитой. Он ведет преподавание в частной школе семи группам учащихся. В 1804 г. Ампер переезжает в Париж, становясь репетитором Политехнической школы. И в том же году коронуется Наполеон на звание императора. А в Политехнической школе растет авторитет Андре Ампера среди учеников и преподавателей. С 1807 года Андре-Мари трудится профессором в Политехнической школе. А в 1814 году его избирают вместо скончавшегося математика Шарля Боссю в члены Института. В 1820 г. Андре заинтересовали опыты по электромагнетизму. Их демонстрировал Эрстед. Ампер начал экспериментировать, добыв медную проволоку и ртуть. Открыл взаимодействие электрических токов. Это явление называется им электродинамикой. В сентябре 1820 года в Академии Андре Ампер сообщил аудитории о своем открытии. Закон и правило Ампера с тех пор есть во всех учебниках физики. Размышляя и анализируя над опытами, Ампер приходит к мысли о способе передачи текста на дальние расстояния. Первый телеграф и был создан по принципу взаимодействия токов в 1832 году, но уже бароном П. Шиллингом. Андре Ампера же заинтересовала проблема земного магнетизма. В 1822 г. появляется заявление об открытии магнитного эффекта соленоида. Заявителем был Ампер. Помещая внутри катушки с намотанным проводом железный стержень, Андре усиливал магнитное поле. Термином «кибернетика» мы тоже обязаны Амперу. Эта наука применяется и к живым организмам и к машинам. Старость Ампера была печальной. Долги и период нищеты подорвали здоровье. Скрашивал существование сын от первого брака, читавший лекции и принявший от отца эстафету ученого. Скончался Андре от пневмонии в возрасте 61 года. Смотря на стрелку прибора, показывающего силу тока, надо знать название устройства — «амперметр».

Принцип работы амперметра следующий: Стальной якорь со стрелкой устанавливается параллельно с постоянным магнитом, тем самым якорь получается магнитные свойства. Якорь расположен вдоль силовых линий. Это положение соответствует нулевой отметке на шкале определение прибора.

Когда ток проходит по шине, возникает магнитный поток. Силовые линии потока перпендикулярны силам в постоянном магните. Магнитный поток, действует на якорь, стремящийся повернуться на 90 градусов, однако повороту мешает поток постоянного магнита. Разница в магнитных потоках формирует отклонение стрелки на величину силы тока.

Амперметры применяются в промышленности, в телекоммуникациях, лабораторных исследованиях и в других сферах деятельности для измерений постоянного или переменного электрического тока в диапазоне от единиц мкА до десятков кА. При этом величина измеряемого тока не должна превышать максимального значения шкалы прибора с учетом схемы подключения.

В зависимости от типа амперметры делятся на устройства для измерения:

  • постоянного тока;
  • переменного тока.

Существуют следующие типы амперметров:

  • магнитоэлектрические — служат для измерения малых величин постоянного электрического тока;
  • электромагнитные — обеспечивают измерение переменного (частота 50 Гц) и постоянного тока;
  • электродинамические — выполняют измерение переменного (частота до 200 Гц) и постоянного тока;
  • термоэлектрические — предназначены для измерения величины переменного электрического тока высокой частоты;
  • ферродинамические — представляют собой самопишущие приборы и применяются в автоматических системах измерения.

Существуют и меры предосторожности при работе с данным прибором: Прибор нельзя трясти и ронять. В случае, когда стрелка прибора зашкаливает, необходимо немедленно разомкнуть цепь.

Использованы материалы с сайтов:

Типы амперметров их устройство и принцип работы

Каждый тип амперметра использует различные физические явления, связанные с протеканием электрического тока через проводник. Некоторые из них перечислены ниже.

Магнитоэлектрический амперметр

  • На проводник с электрическим током, помещенный в магнитное поле, действует электродинамическая сила, величина которой зависит от абсолютной величины электрического тока, длины проводника и величины магнитной индукции.

Конструкция магнитоэлектрического амперметра, основанного на этом явлении, показана на рис. 2. Вращающаяся катушка, через которую протекает измеряемый электрический ток, отмечена красным цветом. Части катушки, перпендикулярные плоскости рисунка, используются в качестве проводника.

Магнитное поле создается постоянным магнитом, сформированным таким образом, чтобы поле было радиальным. Таким образом, каждый фрагмент взаимодействующего проводника всегда перпендикулярен вектору индукции магнитного поля, независимо от положения катушки с указателем.

Схема работы магнитоэлектрического амперметра

Формула, описывающая силу магнитного взаимодействия, действующую на прямолинейный проводник с током, помещенным в магнитное поле, имеет вид: F = I * L * B (1), где:

  • L — вектор вдоль проводника с величиной, равной его длине, и направлением — таким же как и направление протекания электрического тока;
  • B — вектор индукции магнитного поля.

Согласно этой формуле, на токоведущие проводники перпендикулярно плоскости (см. рисунок 2) действует сила, направление которой перпендикулярно как этим проводникам, так и вектору индукции магнитного поля. Эта сила вызывает вращение катушки. Значение силы, согласно формуле (1), равно F = I * l * B * sin α (2), где:

где α — угол между направлениями вектора L и вектора индукции магнитного поля B . Как было сказано выше, этот угол всегда равен 90 0 , если магнитное поле радиальное.

Пружина, обозначенная зеленым цветом на рисунке 2, противодействует вращению катушки таким образом, что устанавливается равновесное положение в зависимости от силы тока, значение которой можно определить по стрелке, расположенной над шкалой амперметра.

Таким образом, описанный амперметр показывает направление протекания электрического тока. Его можно использовать только для постоянного или однонаправленного тока. Такова, в частности, конструкция гальванометров.

Электродинамический амперметр

  • Две катушки, по которым течет электрический ток, взаимодействуют друг с другом с помощью магнитного взаимодействия.

Электродинамический амперметр состоит из двух катушек — подвижной и неподвижной (см. рисунок 3).

Устройство электродинамического амперметра

Если через обе катушки протекает электрический ток, значение которого мы хотим измерить, магнитные поля будут взаимодействовать, вызывая отклонение подвижной катушки и прикрепленного к ней указателя (стрелки). Этот эффект не зависит от направления протекания электрического тока. Электродинамический амперметр может использоваться для измерения постоянного и переменного тока, включая быстро меняющийся ток. Это точные устройства, но дорогие. Чаще всего они используются в лабораториях в качестве эталонных измерительных приборов.

Индукционный амперметр

  • В металлическом вращающемся диске вихревые токи индуцируются под воздействием магнитных полей, создаваемых катушками, в которых протекает переменный электрический ток.

Электрические токи I1 и I2 (см. рисунок 4), протекающие в катушках электромагнитов, создают пульсирующие магнитные потоки, которые вызывают вихревые токи в диске, помещенном в воздушный зазор электромагнитов.

Вихревые токи также создают магнитное поле, которое отталкивающе взаимодействует с полем катушки, заставляя диск вращаться.

Индукционный амперметр

Индуктивный амперметр можно использовать только для измерения переменного тока, т.к. постоянный ток не будет вызывать вихревые токи в диске. Этот тип конструкции в настоящее время используются только в качестве счетчиков электроэнергии.

Как пользоваться и подключать амперметр к цепи?

Для измерения силы тока в простейшей электрической цепи мы должны обязательно разорвать цепь в любом месте и в этот разрыв подключить прибор (см. рисунок 5). Такое подключение называют последовательным. То есть, например, для измерения силы тока в проводнике амперметр подключают последовательно с этим проводником — в этом случае через проводник и амперметр идёт одинаковый ток.

Способ подключения амперметра в электрической цепи

В цепи, состоящей из источника тока и ряда проводников, соединённых так, что конец одного проводника соединяется с началом другого, сила тока во всех участках одинакова. Это следует из того, что заряд, проходящий через любое поперечное сечение проводников цепи за 1 с, одинаков. Когда в электрической цепи существует ток, то заряд нигде в проводниках цепи не накапливается, подобно тому как нигде в отдельных частях трубы не собирается вода, когда она течёт по трубе. Поэтому при измерении силы тока амперметр можно включать в любое место цепи, состоящей из ряда последовательно соединённых проводников, так как сила тока во всех точках цепи одинакова. Если включить один амперметр в электрическую цепь до лампы, другой после неё, то оба они покажут одинаковую силу тока.

Внимание! Нельзя присоединять амперметр к зажимам источника без какого-либо приёмника тока, соединённого последовательно с амперметром. Можно испортить амперметр!

Для каждого амперметра существует верхний предел измерения (предельная сила тока), то есть по шкале амперметра видно, на какую наибольшую силу тока он рассчитан. Включение амперметра в электрическую цепь с большей силой тока недопустимо, так как он может выйти из строя.

При включении прибора необходимо соблюдать полярность, т. е. клемму прибора, отмеченную знаком «+», нужно подключать только к проводу, идущему от клеммы со знаком «+» источника тока. При правильном включении прибора электрический ток через амперметр должен идти от клеммы « + » к клемме « — » .

При включении в цепь амперметр, как всякий измерительный прибор, не должен влиять на измеряемую величину. Поэтому он устроен так, что при включении его в цепь сила тока в ней почти не изменяется. Как мы уже знаем, любые измерительные электроприборы обладают определенным электрическим сопротивлением. При включении последовательно в электрическую цепь амперметра его электрическое сопротивление добавляется к полному электрическому сопротивлению электрической цепи. Это вызывает нежелательное уменьшение силы тока. Чтобы этого не случилось, сопротивление амперметра должно быть мало. Идеальным был бы амперметр без сопротивления (R = 0), но на практике этого достичь невозможно.

Какие бывают амперметры?

Первый тип амперметра – аналоговый. Их ещё называют стрелочными. Вот так они выглядят.

Аналоговый амперметр

Такие амперметры имеют магнитоэлектрическую систему. Они состоят из катушки тонкой проволоки, которая может вращаться между полюсами постоянного магнита. При пропускании тока через катушку, она стремится установиться по полю под действием вращающего момента, величина которого пропорциональна току. В свою очередь повороту катушки препятствует специальная пружина, упругий момент которой пропорционален углу закручивания. При равновесии эти моменты буду равны, и стрелка покажет значение, пропорциональное протекающему через нее току. Иногда, для того, чтобы увеличить предел измерения, параллельно амперметру ставят резистор определенной величины, рассчитанной заранее. Это так называемый шунтирующий резистор – шунт.

Про шунтирующее действие измерительных приборов уже подробно рассказывалось в статье про вольтметр. Там же затрагивалось такое понятие, как входное сопротивление прибора. Так вот, применительно к вольтметру, его входное сопротивление должно быть как можно больше. Это необходимо для того, чтобы прибор не влиял на работу схемы при проведении измерений и выдавал точные результаты.

Применительно к амперметру складывается обратная ситуация. Так как амперметр для проведения измерений включается в разрыв электрической цепи, то необходимо стремиться к тому, чтобы его внутреннее сопротивление протекающему току было минимальным. Грубо говоря, сопротивление между его измерительными щупами должно быт мало. В противном случае, для электрической цепи амперметр будет представлять резистор. А, как известно, чем больше сопротивление резистора, тем меньший ток через него проходит. Таким образом, при включении амперметра в измерительную цепь, мы искусственно понижаем ток в этой цепи. Понятно, что в таком случае, показания амперметра будут некорректные. Но не стоит расстраиваться, так как измерительная техника разрабатывается с учётом всех этих особенностей.

Это лишь ещё один намёк на то, что при обращении с мультиметрами стоит внимательно относиться к выбору режима работы и правильному замеру тех или иных величин. Несоблюдение этих правил может привести к порче прибора.

Аналоговые амперметры до сих пор используются в современном мире. Их плюс таковы, что им не требуется независимое питание для выдачи результатов, так как они используют питание замеряемой цепи. Также они удобны при отображении информации. Думаю, лучше наблюдать за стрелкой, чем за цифрами. На некоторых амперметрах есть винтик корректировки для точного выставления стрелки прибора к нулю. Минусы – это большая инертность, то есть для стрелки прибора нужно какое-то время, чтобы она пришла в устойчивое состояние. Хоть этот недостаток в современных аналоговых приборах проявляется слабо, но он все-таки есть.

Второй тип амперметра – это цифровой амперметр. Он состоит из аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и преобразует силу тока в цифровые данные, который потом отображаются на ЖК-дисплее.

Цифровой амперметр

Цифровые амперметры лишены инертности, и выдача результатов измерений зависит от частоты процессора, который выдает результаты на дисплей. В дорогих цифровых амперметрах он может выдать до 1000 и более результатов в секунду. Также цифровые амперметры требуют меньше габаритов для установки, что немаловажно в современной аппаратуре. Минусы – это то, что для измерения им требуется собственный источник питания, который питает все внутренние узлы и микросхемы прибора. Есть, конечно, и такие цифровые амперметры, которые используют питание измеряемой цепи, но они все равно редко используются в виду своей дороговизны.

Амперметры делятся на амперметры для измерения силы тока постоянного напряжения и для измерения силы тока переменного напряжения. Но, допустим, у вас нет амперметра, чтобы измерить силу тока переменного напряжения. Что же тогда делать? Можно собрать очень простую схемку. Выглядит она вот так:

Упрощённая схема стрелочного амперметра переменного тока

Но чтобы не собирать самостоятельно измерительную схему и доводить её до ума, купите себе мультиметр. В хорошем мультиметре есть функции измерения силы тока, как для постоянного, так и для переменного напряжения.

Схема для измерения силы тока выглядит вот так:

Правило измерения тока в электрической цепи

Это означает, что амперметр мы должны подключать последовательно нагрузке.

Для того чтобы правильно измерить силу тока, нам надо знать, какое напряжение вырабатывает источник питания: переменное или постоянное. Если будем замерять силу тока постоянного напряжения, то и амперметр нам нужен для измерения силы тока постоянного напряжения, а если для переменного, то и амперметр нужен соответствующий. В нашем случае нагрузкой может быть любой прибор или схема, которая потребляет ток. Это может быть лампочка, сотовый телефон или даже компьютер.

Измерение силы тока с помощью амперметра.

Давайте рассмотрим на практике, как замерять силу тока с помощью цифрового мультиметра DT-9202A.

Цифровой мультиметр

В красном кружочке у нас буковка «А~» означает, что ставя переключатель на этот участок, мы сможем замерить силу тока переменного напряжения, а ставя переключатель на секцию со значком «А=» (в синем кружке), мы сможем замерять силу тока постоянного напряжения.

Переключатель режимов работы мультиметра

Чтобы измерить силу тока до 200 мА (200m) как переменного, так и постоянного напряжения, нужно поставить щупы такого мультиметра в определенные клеммы:

Клеммы подключения измерительных щупов

Если же мы будем измерять силу тока более чем в 5 Ампер, то я рекомендую вам переставить щуп в другую клемму:

Клемма подключения щупа для замера больших токов

Если даже примерно не знаете, сколько должно потреблять ваше устройство или нагрузка, то всегда ставьте щуп и переключатель на самый большой предел измерения. Тем самым вы сохраните своему прибору жизнь.

На фото снизу я измеряю силу тока, которая кушает лампочка на 12 Вольт. С трансформатора я снимаю переменное напряжение 10 Вольт. Как мы видим, сила тока, потребляемая лампочкой – 1.14 Ампер. Обратите особое внимание, что переключатель мультиметра поставлен на измерение силы тока переменного напряжения (А~).

Замер переменного тока

А вот так мы замеряем постоянный ток, который потребляет автомобильная сирена. Орет она так, что даже уши закладывает .

Замер постоянного тока

Обратите также внимание, так как у нас аккумулятор постоянного напряжения 12 Вольт, то и переключатель режимов мультиметра мы поставили на измерение постоянного тока.

А вот столько у нас кушает лампочка: 1.93 Ампера. Здесь замеряется постоянный ток, который потребляется лампой накаливания от аккумулятора.

  • Никогда не подключайте амперметр в розетку без всякой нагрузки! Тем самым вы просто-напросто спалите прибор. Как уже говорилось, амперметр обладает малым входным сопротивлением.
  • При измерении силы тока не касайтесь голых проводов, а также оголённых частей измерительных щупов. Это исключит электрический удар током. Будьте внимательны со схемой подключения амперметра.

Виды приборов

Приборы классифицируются по роду тока, принципу действия, классу точности.

Род тока

Переменный

Устройство амперметра, подключаемое последовательно в электрическую цепь, пропускает через себя полный рабочий ток. При этом сопротивление амперметра должно быть достаточно низкое. Этот фактор заложен в основу принципа действия электрического измерителя.

Важно! Амперметр нельзя подключать параллельно в цепь, только последовательно. Ибо весь электроток потечет через него, в результате чего прибор может перегореть.

Амперметр переменного тока

Амперметр переменного тока

В идеале прибор должен иметь нулевые сопротивление и падение напряжения, тогда потери мощности в электроустройстве будут равны нулю. Но такие идеальные условия практически недостижимы. Фактически, чем меньше импеданс, тем лучше совместимость устройств.

Постоянный

В низковольтных цепях с аккумуляторной батареей токи обычно измеряются высокочувствительными мини-устройствами – гальванометрами. Гальванометр – это устройство, используемое для обнаружения тока в цепи. При этом само устройство работает как электропривод. Оно производит вращательное движение указателя в ответ на электроток, протекающий через катушки в постоянном магнитном поле.

Измеритель силы ампера

Измеритель силы ампера

Поскольку гальванометр является очень чувствительным инструментом, он не может измерять тяжелые токи. Чтобы преобразовать гальванометр в амперметр, используют очень слабое сопротивление, известное как «шунтирующее». Последнее подключается параллельно к гальванометру. Значение шунта регулируется таким образом, чтобы большая часть силы ампера проходила через шунт. Таким образом, гальванометр преобразуется и тогда может измерять тяжелые токи без полного отклонения. Вот что такое гальванометр. Также он служит базовым блоком ампервольтметра и других измерителей.

Принцип действия

Аналоговые

Магнитоэлектрические

Принцип работы стрелочного амперметра основан на взаимодействии проводника с магнитным полем. Проводник, прикрепленный к движущейся системе, представляет собой всем известную подвижную катушку. Соединенный с пружиной указатель перемещается по шкале под воздействием магнитоэлектрических сил. На картинке изображен схематически магнитоэлектрический прибор с элементами:

  1. магнитом,
  2. катушкой,
  3. осью,
  4. пружинами,
  5. стрелкой,
  6. шкалой.

Схема амперметра магнитоэлектрического

Схема амперметра магнитоэлектрического

Такой прибор не универсален, поскольку используется только для измерения постоянного тока. Область применения магнитоэлектрических приборов широко распространяется на сферы промышленности и образования (в качестве компонентов лабораторных установок).

Преимущества:

  • наличие линейной шкалы,
  • низкое энергопотребление,
  • высокая точность.

К сведению. Основной недостаток заключается в высокой стоимости.

Электромагнитные

Схема электромагнитных измерителей несложная. В корпусе могут находиться несколько сердечников (либо один), установленных на оси. В отличие от магнитоэлектрических моделей:

  • в составе не имеют движущейся катушки;
  • обладают меньшей чувствительностью и, следовательно, более низкой точностью.

Преимущества:

  • С их помощью измеряются как постоянный, так и переменный ток. Это делает электроустройства универсальными и значительно расширяет сферу их применения;
  • Низкозатратное энергопотребление при функционировании;
  • Высокая чувствительность и точность измерений.
Электродинамические

Электродинамический амперметр устроен несколько более сложным образом, нежели предыдущие электроустройства. В нем есть две катушки: одна – неподвижная, а вторая – подвижная.

Приборы этого типа могут быть использованы для измерения как постоянного, так и переменного тока. Другим преимуществом является отсутствие ошибки гистерезиса. Основными недостатками являются низкий коэффициент вращающего момента, высокие потери на трение, выше, чем в других измерительных приборах.

Ферродинамические

Приборы аналогичны электродинамическим устройствам, но отличаются от них усиленным магнитным полем неподвижной обмотки за счет ферромагнитного магнитопровода. За счет этого увеличивается вращающий момент, повышается чувствительность, ослабляется влияние внешних магнитных полей, и уменьшается потребление электроэнергии.

На заметку. Точность ферродинамических измерителей невысокая.

Цифровые амперметры

Цифровые амперметры – это электроустройства без движущихся частей. В основе их принципа действия лежит использование интегратора для преобразования измеряемой физической величины в ее цифровой эквивалент. Многие цифровые аппараты имеют точность более чем 0,1 процента.

Цифровой амперметр постоянного тока бывает разного номинала: от 1 А до 200 А. Принцип действия электроустройства основан на падении напряжения.

Цифровое устройство

Класс точности

Класс точности представляет собой обобщенную характеристику, определяемую пределами допускаемых погрешностей измерения.

Как пользоваться амперметром

Имея дело с электротоком, следует предпринять все меры предосторожности для избежания травм вследствие короткого замыкания цепи. Для этого необходимо:

  • выполнять работу в сухих местах;
  • не допускать попадания влаги на электрическую цепь и электроприбор.

Важно! Перед выполнением работ следует ознакомиться со схемой электроснабжения, чтобы не допустить ошибок. Подключают в цепи постоянного тока плюс к положительному и минус отрицательному разъему устройства. Если схема с переменным током, то порядок подключения не имеет значения.

Подключение измерителя

Многие думают, что для измерения высоких токов нужно купить новый прибор или изменить конструкцию старого. Но ничего подобного, можно сделать из имеющегося устройство с необходимым диапазоном. Для этого применяют один из способов:

  • параллельно подключают шунт сопротивления;
  • включают электроприбор в цепь с применением трансформатора.

Амперметры – это модифицированные гальванометры. Они делятся по роду тока, принципу действия и классу точности. Принцип работы амперметра со стрелочным указателем заключается в отклонении стрелки линейной шкалы на величину, пропорциональную силе ампера. Для расширения своими руками диапазона измерения постоянного или переменного тока используйте трансформаторы или дополнительные шунты. В многопредельных ампервольтметрах, вольтметрах применяют более одного шунтирующего резистора.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий