Что измеряет амперметр и вольтметр и омметр
Амперметр и Вольтметр: в чем разница и отличие
Чем отличается Вольтметр от Амперметра – описание, фото, таблица сравнения
Электрический ток может иметь силу и напряжение. Эти характеристики разные и поэтому измеряются разными приборами. Выясним, как они называются и в чем между ними принципиальное отличие.
Определения амперметра и вольтметра
Амперметром называют устройство, определяющее силу тока.
Вольтметром называют прибор, с помощью которого узнают напряжение электрического тока.
Сравнение амперметра и вольтметра
Каждое из двух устройств используется для измерения определенных данных при исследовании электрического тока. Из названий приборов сразу понятно, что они замеряют: амперами исчисляется сила тока, в вольтах – напряжение. Однако принцип работы у амперметра и вольтметра один и тот же. Во время замера происходит взаимодействие двух полей – электрического и магнитного. Стрелка на табло отклоняется и фиксирует показатели.
Тем не менее, есть моменты, указывающие на разницу между амперметром и вольтметром. И связаны они с уровнем внутреннего сопротивления, которое создается при измерении силы тока или напряжения. В амперметре внутреннее сопротивление находится на предельно низком уровне. Его в конструкции устройства создает шунт – а по факту низкоомный резистор. Во время работы амперметра шунт берет на себя нагрузку от источника электричества и тем самым обеспечивает максимально точное определение силы тока.
У вольтметра, напротив, добавочный внутренний резистор создает повышенное внутреннее сопротивление – и таким образом показатели напряжения тока имеют минимальное искажение от действительных значений.
Еще один факт, определяющий, в чем разница и отличие амперметра и вольтметра, можно обнаружить при подключении устройств к электрической цепи. Способы подключения разные. Так, для работы амперметра необходимо последовательное подсоединение, а прямого подключения к источнику питания или выводным контактам допускать нельзя. Это может привести к короткому замыканию или выходу из строя измерительного устройства.
В работе с вольтметром прямой контакт допустим. Создается параллельное подключение к элементам цепи, но при этом важно не спутать полярность. Клемму вольтметра с (+) подсоединяют к электрическому проводу с (+), а «минусовой» провод от источника тока следует стыковать с соответствующей клеммой вольтметра (-).
Разбираемся с электроизмерительными приборами
Электроизмерительные приборы (ЭИП) – тип приспособлений, необходимых для измерения различного рода физических величин.
Разновидности электроизмерительных приборов
Классификация электроизмерительных приборов:
По уровню точности:
Каждая цифровое обозначение указывает на процентный показатель допустимой погрешности.
По сущности работы:
При проведении измерительных испытаний необходимо правильно выбрать соответствующее измерительное устройство.
Устройство, принцип действия
Работу электрических приспособлений рассмотрим на примере базовых устройств, таких как:
Амперметры
Такие устройства измеряют величину электрического тока. Поскольку показания напрямую зависят от поступаемого электросигнала, сопротивление амперметра должно быть меньше, чем резистивность нагрузки. Это необходимо для неизменной силы заряда при подключении нагрузки. По своим конструктивным особенностям такие электроизмерительные приборы подразделяются на:
Как амперметр работает? Идеальный амперметр, является прибором для измерения электрозаряда. Представляет собой проводящий контур, закрепленный на оси между полюсами постоянного магнита.
При отсутствии сигнала контура, благодаря давлению пружины, стрелка находится в нулевом положении. При включении устройства, на подвижный элемент поступает токовый импульс – происходит отклонение стрелки на угол, соответствующей величине тока. Таким образом индикаторная шкала показывает значение, измеренное устройством.
Различают модификации: с аналоговой шкалой, с цифровой шкалой. Кроме того, устройства отличаются ценой деления и пределами измерений.
Аналоговый вольтметр переменного тока и цифровые вольтметры.
Идеальный вольтметр электроизмерительный, как правило, подключается в цепь параллельно. Сопротивление вольтметра пропорционально поданному на него сигнала. Для того чтобы на показания не влияли искажения электроимпульсов, его резистивность рекомендуется делать как можно больше.
Существуют также цифровые вольтметры, имеющие цифровые индикаторные показания. Принцип работы измерителя напряжения аналогичен токовому измерителю, отличие только в градуировках шкал, пределах измерений и модификациях.
Омметр
Устройство, позволяющее измерить как сопротивление амперметра, так и сопротивление вольтметра. Диапазон измерения:
Подключается такой показывающий элемент в цепь последовательно. Измеряет косвенно величину сопротивления, учитывая значение входящего электрического тока и постоянную величину напряжения.
Приборная шкала каждого электроустрйоства имеет нанесенные условные знаки, обозначающие характеристики прибора, класс точности (например, амперметра), виды рабочих токов, номинальное напряжение и т.п.
Пример современного измерителя сопротивления – омметр Виток, имеющий комбинированное питание.
Как подключать
Электрические измерительные приборы подключаются:
Амперметр подключается в цепь последовательно, рядом с резистором, возле которого будет проведен замер величины тока.
Как пользоваться амперметром? Данная схема достаточно проста, для того чтобы разобрать, как правильно пользоваться амперметром.
На рисунке 5 указаны:
Как пользоваться вольтметром? Электроприбор имеет параллельные соединения, в тех местах, где будет измеряться напряжение.
На рисунке 6 указаны:
Как пользоваться авометром? Эта разновидность (вольтметр амперметр) – комбинированное устройство. В случае измерения токового сигнала – подключается как измеритель электрозаряда. Если измеряется напряжение – как измеритель напряжения.
Более удобным в работе считается цифровой вольтметр амперметр. При использовании электрических приборов, необходимо соблюдать все правила пожарной безопасности и для правильно работы – учитывать все их конструктивные характеристики.
Видео о принципах работы электроизмерительных приборов
Раздел 9. Электроизмерительные приборы
В зависимости от измеряемого параметра электрической цепи, различают следующие виды электроизмерительных приборов: амперметры, вольтметры, ваттметры, омметры (в т. ч. мегаомметры – для контроля сопротивления изоляции), гальванометры, частотометры и др. Кроме этого электроизмерительные приборы различают по следующим признакам:
по роду тока, по степени точности, по принципу действия, по способу получения отсчета, по характеру применения.
Кроме этих признаков, электроизмерительные приборы можно также отличать: по способу монтирования, по способу защиты от внешних магнитных или электрических полей, по выносливости в отношении перегрузок, по пригодности к применению при различных температурах, по габаритным размерам и другим признакам.
По принципу действия электроизмерительные приборы, применяемые на ТПС (тяговом подвижном составе), в основном различают на приборы магнито-электрической и электромагнитной системы.
Классический способ включения в маломощную цепь амперметра и вольтметра представлен на рис. 1.12. Амперметр имеет малое внутренне сопротивление, поэтому, во избежание его влияния на остальную цепь его включают последовательно с нагрузкой. Вольтметр имеет большое внутреннее сопротивление, поэтому его включают параллельно с нагрузкой.
9.1. Приборы магнито-электрической системы используются в качестве амперметров и вольтметров, в основном, в электрических цепях постоянного тока, для контроля соответственно тока и напряжения.
Устройство:
Включает в себя неподвижную и подвижную часть. Неподвижная часть выполнена в виде подковообразного магнита (1) с полюсными наконечниками (2).
Между ними расположена подвижная часть прибора.
Подвижная часть представляет собой ось, на которой крепится стрелка прибора и катушка (5) виде рамки. Ось связана с двумя спиральными пружинами, через которые подается напряжение на катушку от клемм прибора.
При подаче напряжения на клеммы прибора по катушке будет протекать ток. Так как катушка находится в магнитном поле полюсов, то на ее витки будет действовать выталкивающая сила, под действием которой катушка вместе с осью и стрелкой прибора поворачивается. При этом спиральные пружины закручиваются.
Как только момент сопротивления пружин сравняется с вращающим моментом катушки, стрелка прибора остановится и по шкале, напротив стрелки, можно зафиксировать значение измеряемой величины. Угол отклонения стрелки прямо пропорционален току, протекающему по катушке.
Шкала прибора равномерная.
1) Малая перегрузочная способность;
Прибор требует строгого соблюдения полярности при включении в цепь;
Относительно высокая стоимость;
Для расширения пределов измерения приборов параллельно амперметру подключается шунт, а последовательно с вольтметром – добавочное сопротивление.
При этом шкала прибора должна быть отградуирована с учетом сопротивления шунта или добавочного сопротивления. Поэтому, прибор будет показывать истинное значение измеряемой величины.
9.2. Электромагнитная система
Приборы предназначены для измерения тока и напряжения в основном, в электрических цепях переменного тока.
Неподвижная часть выполнена в виде катушки с прорезью в своем каркасе.
Выводы катушки подключаются к клеммам прибора.
При подаче напряжения на катушку якорь втягивается вовнутрь катушки.
При этом ось со стрелкой поворачивается и спиральная пружина закручивается. Как только электромагнитная сила, действующая на якорь уравновесится силой сопротивления пружины, то стрелка прибора остановится и по шкале напротив стрелки можно зафиксировать значение измеряемой величины.
Угол отклонения стрелки зависит от I 2
Достоинства: относительно недорогой прибор, высокая перегрузочная способность, не требует соблюдения полярности при включении в цепи постоянного тока
Недостатки: неравномерная шкала.
Для расширения пределов измерения амперметров требуются трансформаторы тока, а вольтметров – трансформаторы напряжения.
При этом, шкала прибора должна быть отградуирована с учетом коэффициента трансформации трансформатора тока или напряжения. Поэтому, прибор будет показывать истинное значение измеряемой величины.
Измерение мощности.Для измерения мощности на участке цепи используют ваттметр. Ваттметр имеет две обмотки: неподвижную токовую обмотку, которая включается последовательно участку, и подвижную обмотку напряжения, включаемую параллельно участку. В соответствии с этим ваттметр имеет четыре зажима, два из которых обозначены символом I, а два других – символом U. Ваттметр является прибором, требующим при подключении соблюдения правильной полярности, поэтому его генераторные зажимы (один зажим токовой обмотки и один зажим обмотки напряжения, к которым присоединяются проводники, идущие со стороны источника) обозначаются звездочками. Схема включения ваттметра представлена на рис. 1.13.
Электроизмерительные приборы: амперметр, вольтметр, омметр
Электроизмерительные приборы (ЭИП) – тип приспособлений, необходимых для измерения различного рода физических величин.
Разновидности электроизмерительных приборов
Классификация электроизмерительных приборов:
По уровню точности:
Каждая цифровое обозначение указывает на процентный показатель допустимой погрешности.
По сущности работы:
При проведении измерительных испытаний необходимо правильно выбрать соответствующее измерительное устройство.
Устройство, принцип действия
Работу электрических приспособлений рассмотрим на примере базовых устройств, таких как:
Амперметры
Такие устройства измеряют величину электрического тока. Поскольку показания напрямую зависят от поступаемого электросигнала, сопротивление амперметра должно быть меньше, чем резистивность нагрузки. Это необходимо для неизменной силы заряда при подключении нагрузки. По своим конструктивным особенностям такие электроизмерительные приборы подразделяются на:
Как амперметр работает? Идеальный амперметр, является прибором для измерения электрозаряда. Представляет собой проводящий контур, закрепленный на оси между полюсами постоянного магнита.
При отсутствии сигнала контура, благодаря давлению пружины, стрелка находится в нулевом положении. При включении устройства, на подвижный элемент поступает токовый импульс – происходит отклонение стрелки на угол, соответствующей величине тока. Таким образом индикаторная шкала показывает значение, измеренное устройством.
Различают модификации: с аналоговой шкалой, с цифровой шкалой. Кроме того, устройства отличаются ценой деления и пределами измерений.
Аналоговый вольтметр переменного тока и цифровые вольтметры.
И деальный вольтметр электроизмерительный, как правило, подключается в цепь параллельно. Сопротивление вольтметра пропорционально поданному на него сигнала. Для того чтобы на показания не влияли искажения электроимпульсов, его резистивность рекомендуется делать как можно больше.
Существуют также цифровые вольтметры, имеющие цифровые индикаторные показания. Принцип работы измерителя напряжения аналогичен токовому измерителю, отличие только в градуировках шкал, пределах измерений и модификациях.
Омметр
Устройство, позволяющее измерить как сопротивление амперметра, так и сопротивление вольтметра. Диапазон измерения:
Подключается такой показывающий элемент в цепь последовательно. Измеряет косвенно величину сопротивления, учитывая значение входящего электрического тока и постоянную величину напряжения.
Приборная шкала каждого электроустрйоства имеет нанесенные условные знаки, обозначающие характеристики прибора, класс точности (например, амперметра), виды рабочих токов, номинальное напряжение и т.п.
Пример современного измерителя сопротивления – омметр Виток, имеющий комбинированное питание.
Как подключать
Электрические измерительные приборы подключаются:
Амперметр подключается в цепь последовательно, рядом с резистором, возле которого будет проведен замер величины тока.
Как пользоваться амперметром? Данная схема достаточно проста, для того чтобы разобрать, как правильно пользоваться амперметром.
На рисунке 5 указаны:
Как пользоваться вольтметром? Электроприбор имеет параллельные соединения, в тех местах, где будет измеряться напряжение.
На рисунке 6 указаны:
Как пользоваться авометром? Эта разновидность (вольтметр амперметр) – комбинированное устройство. В случае измерения токового сигнала – подключается как измеритель электрозаряда. Если измеряется напряжение – как измеритель напряжения.
Более удобным в работе считается цифровой вольтметр амперметр. При использовании электрических приборов, необходимо соблюдать все правила пожарной безопасности и для правильно работы – учитывать все их конструктивные характеристики.
Измерение тока и напряжения. Вольтметр и амперметр.
Приветствую всех читателей на нашем сайте и сегодня в рамках курса «Основы электроники» 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 и амперметр.
Измерение тока. Амперметр.
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 присутствует 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 🙂
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 1 А. 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 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 ( R = \frac
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. Вольтметр.
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:
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:
Подставим в эту формулу выражение для расчета сопротивления добавочного резистора:
Таким образом: U_В = \frac
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!