Измерение силы тока и напряжения

Рисунок 2. Схема включения амперметра и вольтметра

Для измерения малых значений тока применяют гальванометры, микроамперметры, миллиамперметры, а для измерения очень низких напряжений - милливольтметры, микровольтметры.

Включение амперметра последовательно с нагрузкой не должно влиять на измеряемый ток в цепи, поэтому сопротивление его должно быть малым по сравнению с сопротивлением приемника энергии. При малом сопротивлении амперметра R_a мала мощность, потребляемая им: P_a=I_а ²R_a.

Включение вольтметра не должно влиять на измеряемое напряжение, поэтому сопротивление вольтметра должно быть большим по сравнению с сопротивлением приемника, параллельно которому он включен. При большом сопротивлении вольтметра R_в мал ток I_в в нем и мала мощность Р_в= I_в ²R_в, потребляемая им.

Для измерения токов и напряжений, превышающих верхний предел измерения прибора, применяют при постоянном токе шунты и добавочные сопротивления, а при переменном токе - измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Если амперметром, рассчитанным на измерение сравнительно небольшой силы тока, требуется измерить значительно большую величину, то параллельно амперметру подключают шунт R_ш. В действительности шунт включают последовательно с нагрузкой, а амперметр подключают к шунту.

Шунт представляет собой толстую константановую или манганиновую пластину. Применение в качестве шунтов (и добавочных резисторов) манганина и константана объясняется тем, что сопротивление этих металлов в незначительной степени зависит от температуры. Если сопротивление шунта в 9 раз меньше сопротивления обмотки амперметра, то 0,9 тока пройдет через шунт и только 0,1 - через прибор. При этом пределы измерений прибора расширяются в 10 раз. Сопротивление шунта определяют по формуле R_ш=R_а/(n-1),

где R_ш - сопротивление шунта;

R_а - сопротивление обмотки амперметра;

п - число, показывающее, во сколько раз расширяются пределы измерения прибора.

После подключения шунта на шкале прибора следует поставить множитель (в данном случае ´10). При включении амперметра с шунтом фактический ток в цепи определяется произведением показаний прибора на множитель.

Шунт должен иметь четыре контакта: к двум из них подключают прибор, а к двум другим — соединительные провода электрической цепи. Такое подсоединение исключает зависимость показаний прибора от переходных сопротивлений контактов.

Выбор сопротивления шунта зависит от внутреннего сопротивления прибора. Так, например, при расширении пределов измерений щитовых приборов, рассчитанных на десятки и сотни ампер, сопротивление шунтов может составлять тысячные или даже миллионные доли Ома.

В тех случаях, когда вольтметром, рассчитанным на измерение небольших напряжений, требуется измерить большую величину, последовательно с вольтметром включают добавочный резистор R_Д. Если добавочное сопротивление R_Д будет в 9 раз больше сопротивления обмотки вольтметра, то 0,9 общего напряжения будет приходиться на добавочное сопротивление R_Д и только 0,1 - на сопротивление обмотки вольтметра R_B. При этом пределы измерений прибора расширятся в 10 раз.

Расчет сопротивления добавочного резистора производят по формуле R_Д=R_B/(n-1)