Електричні ланцюги стали невід'ємним атрибутом життя. Вони пронизують практично все, і люди навіть не замислюються, що варто зникнути електричному струму, і наш світ буде схильний до серйозної небезпеки. Що ж таке струм, чи можна його виміряти і що дадуть ці свідчення для звичайної людини?

Закони поведінки струму вивчають у школі, і, в принципі, кожен старшокласник знає про це переміщення електронів усередині провідника і отримало назву електрики. Але будь-який рух у природі - нехай рух води в річці, переміщення повітряних мас або зарядів, може здійснювати певну корисну роботу. А це вже цікаво з практичного погляду. Знаючи потужність, тривалість впливу, напрямок застосування будь-якої сили, можна використовувати її у вирішенні певних життєвих питань.

Тому вчені так зайняті вивченням навколишнього та створенням приладів, що дозволяють все виміряти та прорахувати. Для отримання уявлень про струм був винайдений прилад амперметр. Він дозволяє визначити кількість заряджених частинок, які за одиницю часу проходять через відомий переріз провідника, тобто силу струму.

Що таке амперметр, його види

Амперметром можна виміряти струм у будь-якому електричному ланцюзі. Цей прилад нескладно дізнатися, він позначається латинською літерою А. Так як струм буває різної величини, починаючи від міліампер і вище, існують різні за потужністю або універсальні прилади, в яких змінюється межа вимірювання. Причому для постійного та потрібні різні типи амперметрів.

• Електромагнітне виконання.
• Магнітоелектричні.
• Теплові.
• Детекторний тип.
• індукційні.
• Електродинамічна система.
• Фотоелектричні.
• Термоелектричні.

Магнітоелектричним пристроєм можна визначити в ланцюгах, підключених до постійної напруги. Детекторного та індукційного типу – вимірювати змінні струми. Всі інші види можуть бути універсальними.

Високу чутливість і точність показань мають амперметри електродинамічного і магнітоелектричного виконання.

Як підключають амперметр в електричний ланцюг

Амперметр будь-якого типу включають послідовно навантаженні. Тоді через нього проходить той же струм, що і через схему. Щоб не впливати на струм, не перешкоджати йому, прилад виконаний з малим вхідним опором. Потрібно запам'ятати, що з'єднавши амперметр паралельно з навантаженням (неправильне підключення), весь струм піде через нього за принципом найменшого опору. Забувши про те, як підключити амперметр, можна просто спалити прилад!

Перш ніж вибрати пристрій, необхідно дізнатися вид струму - змінний або постійний. Після цього взявши відповідний амперметр (у маркуванні шкали зазвичай вказують знак хвилі для змінної напруги та прямої лінії для постійного) виставити на ньому максимальну межу вимірювання і лише тоді подумати, як підключити амперметр до ланцюга. Після цього слід зняти показання приладу. Якщо вони значно менші за виставлену межу вимірювання, наприклад, стрілка знаходиться в першій половині шкали рахуючи від нуля, тоді необхідно переставити межу на один вниз. Точнішими вважаються показання, коли стрілка розташована в другій половині шкали.

Вимірювання значень постійного струму

Постійні струми є у багатьох електронних схемах, особливо це стосується блоків живлення, різних зарядних пристроїв. Щоб полагодити такі прилади, майстрам просто необхідно знати як підключити амперметр. Насправді ж звичайна людина, не пов'язана з радіоелектронікою, може також застосувати ці знання, наприклад, щоб визначити, наскільки тримає акумуляторна батарея з фотоапарата.

Беруть повністю заряджену батарею. Припустимо її 3,5 вольта (В). Підбирають лампочку на такий номінал і збирають схему: батарея – вимірювальний прилад – лампочка. Записують, що вказує амперметр. Наприклад, лампочка споживає струм 150 міліампер (mA), а на акумуляторі написана ємність 1500 міліампер-годин (mAh), це означає, що хороший акумулятор повинен видавати струм 150 mA близько 10 годин!

Вимірювання значень змінного струму

Будь-який побутовий електричний прилад є навантаженням, яке споживає змінний струм. Але, розглядаючи питання побутового, важливим поняттям залишається потужність, адже платять саме за кіловати (кВт). Що таке амперметр у цьому випадку? Прилад непрямого виміру. За допомогою нього дізнаються струм і застосовуючи формулу:

P=IU (закон Ома), де I - сила струму (А), U - напруга (В),

розраховують потужність (P) (Вт).

Наприклад, на приладі втрачено інформацію про його параметри, у цьому випадку без вимірів не обійтися. Або потрібно вирахувати потужність споживання електроенергії будь-якої будівлі, де врахувати всі прилади просто неможливо. Тоді на вході від щитка живлення підключають потужний амперметр і вимірюють. Але в останньому випадку потрібен допуск, який є тільки професійним електриком!

Безконтактний спосіб вимірювання струму

Іноді розірвати електричний ланцюг для включення вимірювального пристрою технічно неможливо, а заміряти струм потрібно (стосовно звичайних та високовольтних електричних ланцюгів). Як підключити амперметр у цьому випадку? Для цього було розроблено прилад безконтактного вимірювання струму – струмові кліщі. Принцип його дії ґрунтується на тому, що будь-який струм, проходячи через провідник, створює деяке електромагнітне поле. Величина цього поля тим більше, що більше сила струму. Вимірюючи показник напруженості поля та перетворюючи ці дані, набувають реального значення сили, виражене в амперах.

Це дуже зручний спосіб проведення вимірів, адже не потрібно довго думати, як підключити амперметр. До зарядного пристрою та будь-якого електричного ланцюга можна приєднати кліщі прямо на ізольований провід та зняти показання.

Для чого потрібно контролювати струм заряду в акумуляторі

Здається, чого простіше: приєднав автомобільний акумулятор до зарядного, почекав годин десять і справа зроблена - він заряджений. Насправді дуже важливо контролювати струм заряду, перезаряд також шкідливий, як не повністю заряджена батарея. Це може призвести до скорочення терміну експлуатації. Тому бажано подумати, як підключити амперметр до зарядного пристрою.

Коли ланцюг зібраний і увімкнений, амперметр показує величину струму заряду. Якщо батарея справна, але розряджена, вона поступово братиме заряд. Тобто струм заряду почне повільно зменшуватись (протягом кількох годин) доти, доки не зупиниться на певному значенні. Коли це сталося, бажано вимкнути батарею від зарядного пристрою. Якщо ж спостерігається різке зменшення струму від початкової величини (протягом півгодини), то акумулятор може бути несправним.

У дуже хороших зарядних є функція регулювання зарядного струму. Тоді на початку процесу слід виставити струм заряду в десять разів менший за номінальну ємність батареї, яка вказана в її технічних параметрах.

Як підключити вольтметр?

У будь-якому сучасному автомобілі з бортовим комп'ютером можна дізнатися про напругу бортової мережі. Але що робити автоаматорам, які не мають автомобіля з бортовим комп'ютером? Для цього можна встановити вольтметр, це нескладно.

Виникає питання, а навіщо взагалі знати напругу бортової мережі? Справа в тому, що машина під час своєї експлуатації є великим споживачем електроенергії. І щоб енергія не тільки витрачалася, а й накопичувалася в акумуляторі, потрібно мати напругу в бортовій мережі вище, ніж на клемах акумулятора. Як підключити вольтметр?

Підключення вольтметра

Вольтметр підключається до мережі паралельно. Оскільки весь кузов автомобіля є «мінусом», то мінусовий висновок можна приєднати до будь-якої точки «маси». А плюсовий провід є сенс підключати до плюса генератора, щоб ви могли знати напругу, що видається генератором. Зазвичай це 14 вольт.

Провід для підключення варто вибрати товстішим перетином, щоб не було похибок у визначенні напруги. Також необхідно поставити запобіжник у коло, якщо він не передбачений у самому вольтметрі.

Ситуації, коли під рукою має бути вольтметр, зустрічаються досить часто. Для цього немає потреби використовувати заводський складний прилад. Виготовити простенький вольтметр своїми руками - не проблема, тому що складається з двох елементів: стрілочний вимірювальний блок і резистор. Щоправда, слід зазначити, що придатність вольтметра визначається його вхідним опором, що складається з опорів його елементів.

Але необхідно враховувати той факт, що резистори є різні з різними номіналами, а це говорить про те, що від встановленого резистора залежатиме вхідний опір. Тобто, підібравши правильно резистор, можна зробити вольтметр під вимірювання певних рівнів напруги мереж. Сам же вимірювальний прилад найчастіше оцінюється за показником – відносний вхідний опір, що припадає на один вольт напруги, його одиниця виміру – кОм/В.

Тобто, виходить так, що вхідний опір на різних ділянках, що вимірюються, різне, а відносна величина – показник постійний. До того ж, чим менше відхиляється стрілка вимірювального блоку, тим більша відносна величина, а значить, точніше будуть вимірювання.

Прилад для вимірювання кількох меж

Хто не раз стикався з транзисторними конструкціями та схемами знає, що дуже часто вольтметром доводиться заміряти ланцюги з напругою від десятків часток одного вольта до сотень вольт. Простий приладчик, виготовлений своїми руками, з одним резистором це не подужає, тому в схему доведеться підключити кілька елементів з різним опором. Щоб ви зрозуміли, про що йдеться, пропонуємо ознайомитися зі схемою, розташованою знизу:

На ній показано, що у схемі встановлено чотири резистори, кожен з яких відповідає за свій діапазон вимірювань:

1. Від 0 вольт до одиниці.
2. Від 0 вольт до 10В.
3. Від 0 до 100 вольт.
4. Від 0 до 1000 ст.

Номінал кожного резистора піддається підрахунку, який проводиться з урахуванням закону Ома. Тут використовується така формула:

R=(Uп/Iі)-Rп, де

• Rп - це опір вимірювального блоку, візьмемо, наприклад. 500 Ом;
• Uп - це максимальна напруга вимірюваної межі;
• Iі – це сила струму, коли він стрілка відхиляється остаточно шкали, у разі – 0,0005 ампер.

Для легкого вольтметра з китайського амперметра можна вибрати такі резистори:

• для першої межі – 1,5 кОм;
• для другого – 19,5 кому;
• для третього – 199,5;
• для четвертого – 1999,5.

А ось відносна величина опору цього приладу дорівнюватиме 2 кОм/В. Звичайно, розрахункові номінали не збігаються зі стандартними, тому резистори доведеться підбирати близькими за значенням. Далі проводиться фінішне припасування, при якому проводиться градуювання самого приладу.

Як переробити вольтметр постійної напруги на змінне

Показана малюнку №1 схема – це вольтметр постійного струму. Щоб його зробити змінним або, як кажуть фахівці, пульсуючим, необхідно в конструкцію встановити випрямляч, за допомогою якого постійна напруга перетворюється на змінну. На малюнку №2 вольтметр змінного струму показаний схематично.

Ця схема працює так:

• коли на лівому затиску знаходиться позитивна напівхвиля, відкривається діод D1, D2 в цьому випадку закритий;
• напруга проходить через амперметр до правого затискача;
• коли позитивна напівхвиля знаходиться на правому кінці, то D1 закривається і напруга через амперметр не проходить.

У схему обов'язково додається резистор Rд, опір якого розраховується так само, як і інші елементи. Щоправда, його розрахункове значення поділяється на коефіцієнт, що дорівнює 2,5-3. Це в тому випадку, якщо вольтметр встановлюється однополуперіодний випрямляч. Якщо використовується двонапівперіодний випрямляч, то значення опору поділяється на коефіцієнт: 1,25-1,5. До речі, схема останнього зображено малюнку №3.

Як правильно підключити вольтметр

Той, хто не знає, але хоче перевірити напругу на якійсь ділянці електричної мережі, має запитати себе – як підключити вольтметр? Це дійсно серйозне питання, у відповіді якого лежить проста вимога - підключення вольтметра необхідно проводити тільки паралельно навантаженню. Якщо буде зроблено послідовне підключення, то сам прилад просто вийде з ладу і вас може вдарити струмом.

Справа в тому, що при такому з'єднанні зменшується сила струму, що діє на самий вимірювальний прилад. При цьому опорі його не змінюється, тобто залишається великим. До речі, ніколи не плутайте вольтметр із амперметром. Останній підключається до ланцюга послідовно, щоб зменшити показник опору до мінімуму.

І останнє питання теми – як користуватись вольтметром, виготовленим самостійно. Отже, у вашому приладі два щупи. Один підключається до нульового контуру, другий фази. Також можна перевірити напругу через розетку, попередньо визначивши, якого гнізда запитаний нуль, а якого фаза. Або з'єднуєте паралельно прилад до вимірюваної ділянки. Стрілка вимірювального блоку покаже величину напруги у мережі. Ось так користуються цим саморобним вимірювальним приладом.

Зіштовхуючись із необхідністю дізнатися величину напруги на ділянці електричного ланцюга, багато хто задається питанням: як підключити вольтметр? Це дуже просто, але потрібно знати кілька простих правил.

Цей пристрій відноситься до вимірювальних. З його допомогою здійснюється відлік, вимірювання напруги та електрорушійної сили в електромережах. Його підключають паралельно до навантаження або джерела живлення.

Основні характеристики приладу

Правильно підключити вольтметр допоможе знання його пристрою та принципів роботи.Вид звичайного переносного вольтметра відомий кожному. Це прямокутна коробка з фронтальним екраном, важелями, кнопками та роз'ємами для контактів. Він обладнується ручкою, на яку його можна ставити в піднесеному положенні, також служить для його перенесення. Є також компактні варіанти, схожі на амперметр. Це просто маленька коробочка з клемами та шкалою зі стрілкою.

Деякі прилади, схожі з амперметром, можна відрізнити за знаком V на табло. У схемах його зображують такою ж літерою, але у гуртку. Так само як у першого, на одному його кінці є знак +. Його обов'язково приєднують до плюсового кінця джерела, тобто точки з позитивним значенням ланцюга. Інакше покажчик показуватиме у протилежний правильний напрямок бік.

Чим більший опір усередині пристрою, тим краще, оскільки в такому випадку опір має найменший вплив на об'єкт вимірювання, тому його показання більш точні і діапазон застосування ширше.

Є досить різноманітна кількість модифікацій:

• за принципом функціонування (електромеханічні, статичні, електронні);
• за призначенням (імпульсні, постійного/змінного струму, чутливі до фази, селективні, універсальні);
• стаціонарні, щитові, переносні.

Більш технічне визначення вольтметра звучить так: гальванометр з великою чутливістю, значним опором, обладнаний табло, на якому відображаються показники різниці потенціалів або електрозбудливий показник у вольтах.

Повернутись до змісту

Принцип дії вольтметра

Він вимірює різноманітні значення струму, що протікає крізь прилад. Принцип роботи є єдиним для всіх приладів, а конструкція може бути дуже різноманітною.

Деякі такі прилади застарілого виробництва складаються з котушки тоненького дроту, вона розташована між кінцями магніту у формі підкови із залізною стрілкою, що рухається на осі. Струм тече в цій котушці. Намагнічений покажчик рухається від сили струму: чим він сильніший, тим значніше її відхилення (тобто чим суттєвіша різниця потенціалів кінців дроту котушки).

Деякі немає магнітів, струм проходить через котушку, вбираючи всередину тонку металеву трубку, простіше кажучи, рухає щодо котушки циліндрик з металу, розташованого на осі.

У приладах, розрахованих на змінний струм, струм пропускається через спеціальним способом встановлений дріт, чому вона нагрівається, тим самим змінює свій розмір, що відображає індикатор.

При вимірах треба враховувати опір при нагріванні та обчислювати поправку, тому конструкція деяких пристроїв зроблена вже таким чином, щоб вимірювати з поправкою.

Повернутись до змісту

Перше, що треба знати: якщо включити прилад у ланцюг послідовним способом, він може вийти з ладу.

Паралельне підключення використовується, оскільки воно зменшує струм.

Вольтметр підключається таким способом, щоб його потужний опір не змінював показники вимірів. При послідовному підключенні потужність струму в ланцюзі стане мінімальною.

Правильно пристрій приєднується в ланцюг паралельно до її частини: так воно не впливає на струм, тому і опір необхідний великий. Не слід плутати вольтметр з амперметром, який включається послідовно, тому що опору в ньому має бути мінімум.

Струм, який тече через прилад, набагато менше протікає по області ланцюга, що тестується. Усередині його немає сил, що впливають. Різниця кінців клем однакова з напругою, тому він вимірює його.

Приєднання приладу виглядає так. Для вимірів напруги, що є між двома вибраними точками в електричному ланцюзі, його просто необхідно приєднати до них так, щоб таке приєднання знаходилося паралельно джерелу живлення. Вольтметр не надає практично ніякого впливу струм, внаслідок його пропускання крізь себе, оскільки створюється спеціально при цьому зі значним опором. Тому він не завдає жодних втрат енергії.

З метою розширити діапазон вимірювань послідовно до обмотування пристрою монтують додатковий резистор. У такому випадку на вимірювач йде лише частина струму, що вимірювається, вона є пропорційною опору приладу. При відомому резисторному опорі вольтметра визначають показник напруги.

Такий резистор вбудовується всередину приладу, він одночасно використовується для зменшення впливу температур середовища на показники вольтметра. Для цього він виготовляється з матеріалу з низьким температурним коефіцієнтом, його опір менший від такого в котушці, і тому загальний опір приладу майже не залежить від температури.

Підключення до інтернету