Единицы измерения амперметр: Измерение силы тока – единицы в системе СИ, определение

Амперметр. Измерение силы тока

Амперметр — это прибор для измерения силы
тока в цепи.

Поскольку сила тока проходит через всю цепь, то
амперметр подключается к цепи так, что через него проходит ток. Таким образом,
на шкале амперметра отображается сила тока в амперах, и при этом амперметр не
влияет на ток.

Как и на любом приборе, на шкале амперметра отмечено
самое большое число. Это значит, что это максимальное значение силы тока, на
которое рассчитан данный прибор. Если сила тока в цепи превышает это значение,
то амперметр к ней подключать нельзя, иначе можно испортить прибор.

Существует последовательное, параллельное и смешанное
подключение, о которых подробнее мы поговорим немного позже. Последовательное
подключение — это такое подключение, при котором конец одного проводника
соединён с началом другого. При таком подключении, сила тока во всей цепи
одинакова, поскольку через любое поперечное сечение проходит одинаковый заряд
за одну секунду. Именно поэтому амперметр подключают к цепи последовательно
с тем прибором, силу тока в котором измеряют.

У амперметра есть две клеммы, у одной из которых стоит
знак «+». Эту клемму нужно обязательно соединять с проводом, идущим от
положительного полюса. Сила тока — очень важная характеристика электрической
цепи. Именно ей характеризуется степень опасности для человека. Даже 100 мА
приводит к серьёзным повреждениям, при поражении человеческого тела.

Упражнения.

Задача 1. Через
лампочку проходит 300 мА. Если включить в цепь два амперметра: до и после
лампочки, то насколько будут различны их показания?

Амперметр подключается к цепи последовательно, а при
таком подключении, сила тока на всех участках цепи одинакова, поэтому и тот и
другой амперметр покажет 300 мА.

Задача 2. На
рисунке показана электрическая цепь, в которую включены два амперметра.
Определите максимальное значение на шкале второго амперметра.

Поскольку первый амперметр показывает, что ток в цепи
составляет два ампера, то такое же показание будет и на втором амперметре. Но,
для первого амперметра два ампера — это максимальное значение, а на втором
амперметре стрелка стоит ровно посередине. Значит, два ампера — это половина
максимального значения. Поэтому максимальное значение для второго амперметра
будет составлять четыре ампера.

Задача 3. К
электрической цепи подключили амперметр и лампочку, так, как показано на
рисунке. Каковы будут показания амперметра, если через лампочку проходит ток 80
мА?

Точно ответить на этот вопрос нельзя, потому что на
рисунке амперметр подключен к цепи неправильно, а, значит, его показания тоже
будут неверны.

Что такое сила тока, формула

Что такое сила тока

Представим обычный водопроводный кран. Открываем вентиль — бежит вода. Чем больше мы будем поворачивать ручку, тем сильнее станет напор и тем больше воды будет выливаться из крана за определённое время.  

Похоже обстоит дело и с электрическим током. Только вместо крана — проводник, молекулы воды — заряженные частицы, напор — напряжение, а расход воды — сила тока.  

Сила тока (I) — это отношение электрического заряда (

q), прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения (t).

Единица измерения силы тока — Ампер (A). Она названа в честь Андре-Мари Ампера — французского физика, который совершил несколько важных открытий, связанных с электричеством. 

‍Андре-Мари Ампер (1775-1836)
‍

Один Ампер — это сила тока, при которой за одну секунду через поперечное сечение проводника проходит заряд, равный одному Кулону, то есть заряд чуть больше, чем шести квинтиллионов (миллиард миллиардов) электронов. 

Чтобы понять, Ампер — много это или мало, обратимся к фактам. 

Ток силой в 0,05 Ампер вызывает неприятные ощущения, а ток в 0,1 Ампер может убить человека за несколько секунд. В светодиодных лампочках течёт ток в 0,02 Ампер, мобильный телефон при максимальной нагрузке потребляет до 0,5 Ампер, автомобильный аккумулятор способен выдавать несколько сотен Ампер, а ток в молнии достигает 200 000 Ампер.  

<<Форма демодоступа>>

Сила тока и сопротивление

Как усилить поток воды из шланга? Можно добавить напор (увеличить давление), но не слишком сильно, иначе шланг разорвёт. А можно взять шланг большего диаметра. 

То же справедливо и для проводника: чем больше он в сечении, тем больший поток электронов может пропустить. Но если сила тока окажется слишком большой, проводник перегреется и сгорит.

Именно так работают плавкие предохранители в электронных приборах: при резком скачке силы тока тонкий проводок перегорает, и устройство отключается от сети. 

‍Плавкие предохранители: новый и отработанный
‍

Чем короче и шире шланг, тем большее количество воды он способен пропустить за единицу времени. Также и с электричеством: сила тока, проходящего через проводник за секунду, зависит от сопротивления проводника. Только кроме длины и площади сечения на сопротивление влияет материал, из которого проводник сделан. 

Формула сопротивления выглядит так:

l — это длина проводника, S — площадь его сечения, а ρ — удельное сопротивление, у каждого материала оно своё.  

Вещества с низким удельным сопротивлением называются проводниками, они проводят электричество наиболее эффективно. Вещества с высоким удельным сопротивлением называют диэлектриками — их можно использовать в качестве изоляторов. Среднее положение занимают полупроводники — они проводят электричество, но не так хорошо, как проводники. 

Сопротивление измеряется в Омах. Проводник обладает сопротивлением в 1 Ом, если на его концах возникает напряжение в 1 Вольт при силе тока в 1 Ампер. 

Учите физику вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду PHYSICS82021 вы получите бесплатный доступ к курсу физики 8 класса, в котором изучается сила тока! 

Как измерить силу постоянного тока

Существует специальный прибор для измерения силы тока — амперметр. Он подключается последовательно к проводнику, в котором нужно измерить силу тока. Для этого один из концов нужного проводника отсоединяют от электрической цепи и в получившийся разрыв включают амперметр с помощью двух клемм — со знаками «+» и «−». Клемму со знаком «+» подключают к точке разрыва, которая сохранила связь с положительным полюсом источника тока. 

Поскольку сила тока на всех последовательных участках цепи одинакова (он нигде не «застаивается»), амперметр можно включать как до потребителя тока, так и после.       

На схемах амперметр изображается буквой «А» в круге. 

Существует много разных видов амперметров, различающихся по принципу действия. Проще всего устроен тепловой амперметр. Между двумя зажимами натянута проволока, соединённая нитью с пружиной. Нить охватывает петлёй неподвижную ось со стрелкой. Когда к зажимам подаётся ток, он проходит через проволоку и нагревает её. Нагретая проволока становится немного длиннее, из-за этого нить сильнее оттягивается пружиной. При движении нить поворачивает ось, и стрелка на ней показывает, чему равна сила тока. 

‍Схема работы теплового амперметра
‍

Современные электрики пользуются мультиметрами — приборами, которые позволяют измерить и силу тока, и напряжение, и сопротивление.

‍Цифровой мультиметр

Сила тока. Единицы силы тока

вы уже знаете что такое электрический ток вы уже знаете как можно обнаружить электрический ток по его действиям тепловое химическое магнитное световое если вспомнить например тепловое действие какой но опыт проводили у нас была натянута проволока ее концы были закреплены и когда мы пропускали пони электрический ток проволока нагревалась и поэтому прогибалась и вы наверное заметили что я поворачиваю какую-то ручку на источнике тока мог увеличивать этот прогиб уменьшать а в конце мы даже сажали эту провала то есть действие тока может быть больше а может быть меньше то же самое можно сказать о любом действии тока магнитным можно сделать так что вот так катушка будет поднимать десять гвоздей а можно сделать так что она будет борьба только пять гвоздей значит должна существовать какая-то физическая величина описывающие этот электрический ток описывающий электрический ток и чем она больше тем действие тока будет больше и вот сегодня мы с этой физической величиной познакомимся она называется сила тока хотя к механической силе она никакого отношения ними так просто исторически сложилось тема урока сила тока . единицы силы тока . амперметры сила тока единицы силы тока амперметр и домашнее задание на среду на послезавтра конспект у перышки ну два параграфа а именно 37 38 37 38 и полу к шику задачи с номерами 1261 1264 пять задач как обычно и так что же такое сила тока сила тока эта величина которая имеет аналог в описании движение воды вот например что такое электрический ток электрический ток это направленное движение электрических зарядов заряженных частиц электрический ток чем-то похож на движение частиц воды по трубопроводу и вот по трубе может протекать больше воды вода может течь быстрее а может протекать меньше воды и можно например ввести такую величину объем воды которая протекает через трубу за единицу времени измеряться в кубических метрах в секунду у нее кстати есть свое название она называется объемный расход и вот аналогично можно поступить и для описания электрического тока что такое электрический ток направленное движение заряженных частиц нарисуем проводник точнее кусочек этого проводника вот он и вот допустим заряженные частицы движутся электроны если это металл движутся вот так к нам скажите пожалуйста а куда течет электрический ток при этом в противоположную сторону потому что за направление тока мы принимаем направление движения положительно заряженных частиц значит ток течет сюда и вот вот эти заряженные частицы переносящий электрический заряд двигаясь по проводнику пересекают вот эту поверхность она называется поперечное сечение проводника поперечное сечение проводника его кстати не обязательно рисовать на самом конце поперечное сечение можно выделить где угодно вы можете проводник разрезать где угодно вот здесь разрезать вот здесь вот здесь и та поверхность которая получается при разрезе при рассечении называется поперечным сечением и через поперечное сечение проводника за время t проходит какой-то заряд электрически заряженные частицы движутся переносят заряд проходит заряд какой буквы мы обозначаем электрический заряд q проходит зарядку но теперь представьте себе что за в первом случае за одну секунду прошел заряд ну например 1 кулон в другом случае за одну секунду прошел заряд 2 кулона как вы думаете в каком случае действие электрического тока будет больше конечно во втором потому что больший заряд проходит за одно и то же время поэтому физическая величина которую я уже объявил и назвал сила тока получится если мы разделим заряд проходящий через поперечное сечение проводника на время его прохождения или можно сказать так это физическая величина равна заряду протекающему через поперечное сечение проводника за единицу времени сила тока обозначается буквой и от слова им конфеты английского сила тока это определение эта формула объясняет нам что такое сила тока то что здесь написано виде формулы давайте сейчас запишем словами и так силой тока называется физическая величина силой тока называется физическая величина численно равная силой тока называется физическая величина численно равная заряду проходящему через поперечное сечение проводника заряду проходящему через поперечное сечение проводника за единицу времени за единицу времени физическая величина численно равная заряду протекающему через поперечное сечение проводника за единицу времени у любой физической величины есть какие-то единицы измерения сила тока измеряется в единицах которые называются ампер и обозначается буквой а называется ампер в честь французского физика андре мари ампер а который изучал электрические и магнитные лень казалось бы если вас спросят что такое 1 ампер вы можете сказать это сила тока при котором заряд в 1 кулон протекает за одну секунду а скажите пожалуйста а когда мы изучали электрические заряды мы давали определение что такое кулон нет не давали а вот сегодня дадим дело в том что ампер также как килограмм секунда метр является основной единицей международной системы си поэтому для ампера должен существовать какой-то эталон что же такое ампер таком случае для того чтобы задать какую-то силу тока наверно стоит наблюдать за действиями этого тока чем больше сила тока тем ярче проявляются действия электрического тока как вы думаете для создания эталона силы тока эталона ампера какое действие лучше всего использовать тепловое магнитное или химическое как вы думаете магнитное тепловое химическое смотрите допустим мы хотим использовать тепловое действие тока тогда нам нужен очень высококачественный калориметр для того чтобы ни один джоуль теплоты не пропал чтобы мы могли все это измерить нам нужны очень серьезные приборы для измерения температуры это не рационально потому что идеального теплоизолятора наверное не существует даже если у вас есть вакуум в нем теплопередача через излучение возможно химическое действие тока это идеально чистые вещества идеальной чистоты достичь практически невозможной но сейчас уже почти этого достигнули нужно очень тщательно взвешивать эти вещества реакции должны проходить контролируем это тоже очень неудобно а вот с магнитным действием тока лучше всего связать силу ток поэтому как раз 1 ампер определяется через магнитное действие тока я вам показывал как если пропускать ток покатушки она втягивает в себя мид и железные предметы оказывается что магнитное действие тока может проявляться и по другому если у вас есть два проводника по каждому из которых мы будем пропускать ток то если эти токи текут в одну сторону то проводники будут притягиваться друг другу если по двум проводникам пропускать электрические токи в противоположных направлениях то такие два проводника будут отталкиваться друг от друга и вот в определении силы тока в определении 1 ампера как раз входит сила с которой взаимодействуют два проводника причем они должны быть расположены параллельно они должны быть очень длинными будем говорить бесконечно длинными они должны быть в вакууме чтобы вещество никак не влияло на результат этого опыта и они должны быть тонкими и вот что из себя представляет один ампер смотрите это одно из самых сложных определений которые нам встретятся возьмем два бесконечно длинных тонких проводника расположенных в вакууме на расстояние 1 метр друг от друга на расстояние 1 метр друга друга допустим по ним текут токи в противоположных направлениях пусть здесь течет ток 1 ампер и здесь течет в противоположную сторону то кто же в 1 ампер этого легко достигнуть если просто с эти проводники соединить один за другим где-то там очень далеко проводите будут отталкиваться друг от друга возьмем на про водички отрезочек длиной в 1 метр вот отрезок длиной 1 метр на него со стороны 2 провода будут действовать сила причем эта сила будет распределена по всему проводнику на каждый метр проводника будет действовать какая-то своя сила обозначим эту силу f на второй проводник тоже будет действовать такая же сила новое и изображать не будет так вот из токи здесь один ампер расстояние между проводниками 1 метр они расположены в вакууме они бесконечны длинные и параллельные и тонкие тонкие та сила f будет равняться 2 на десять в минус седьмой ньютона на каждый метр длины нарисовали а теперь давайте запишем одно из самых длинных определений в курсе физики 1 ампер cherry 1 ампер и это сила такого неизменного тока 1 ампер терры это сила такого неизменного тока , который протекая по двум тонким бесконечно длинным тонким бесконечно длинным параллельным проводникам расположенным параллельным проводникам расположенным в вакууме на расстояние 1 метр друга друга расположенным в вакууме на расстояние 1 метр друга друга вызывает их взаимодействие с силой вызывает их взаимодействие с силой 2 на десять в минус седьмой ньютона вызывает их взаимодействие силой 2 на 10 минут 7 ньютона на каждый метр длины вызывает и взаимодействие с силой 2 на 10 минус 7 ньютона на каждый метр длины 1 ампер это сила такого неизменного тока который протекая по двум бесконечно длинным тонким параллельным проводникам расположены в вакууме на расстояние 1 метр друга друга вызывает их взаимодействие с силой 2 на 10 минут 7 ньютона на каждый метр длины возникает вопрос а где мы возьмем бесконечно длинные проводники такого же нельзя сделать поэтому для того чтобы задать ампер используют немножечко другие способы используют взаимодействия не длинных бесконечных проводников а катушек и их силу взаимодействия из измеряют с помощью весов которые я вам сейчас покажу на картинке конечно вот сейчас мы посмотрим на эти весы вот это очень серьезный точный прибор вы видите здесь катушки внутри этих катушек есть другие катушки и вот когда мы по ним протекает ток то нарушается равновесие этих весов можно с большой точностью измерить силу взаимодействия катушек и по этой силе определить силу тока то есть это катушка эта система катушек называется таковые весы или ампер весы они используются в качестве средства задания тока в 1 ампер своеобразным эталоном пер теперь когда мы знаем что такое 1 ампер можно сразу ответить на вопрос что такое 1 кулон для этого воспользуемся вот этой формулой выразим отсюда заряд q равняется и умножить на t единица заряда которую мы знаем как кулон теперь у нас выражается через ампер и секунду то есть кулон это ампер умножено на секунду и если вас спросят что такое кулон вы можете ответить cool 1 кулон это заряд протекающей за одну секунду через поперечное сечение проводника с током силой 1 ампер давайте это запишем 1 кулон тире это заряд протекающий через поперечное сечение проводника с током в 1 ампер протекающий через поперечное сечение проводника с током в 1 ампера за одну секунду протекающий через поперечное сечение проводника с током 1 ампер за одну секунду 1 ампер это не очень маленькая и не очень большая сила тока например через электроплитку или через электрокамин протекает ток 5 10 ампер через лампочку вот эту небольшую протекает ток порядка четверти ампера в мобильном телефоне в зависимости от того работает он на передачу или на прием тоже ток порядка там единиц ампер не больше обычно меньше через часы электронные которые у нас висят на стене и они идут наверное больше года от одного маленького гальванического элемента там сила тока гораздо меньше 1 ампера и в таком случае не удобно пользоваться амперам и пользуются всеми единицами которые получается с помощью десятичных префиксов давайте запишем что такое один миллиампер 1 мили ампер мили означает 10 минус 3 10 в минус 3 ампера один микроампер это одна миллионная первые 10 минус 6 ампер а бывают ситуации когда текут токи даже меньше 1 микроампер а это наноампер это редко бывает но бывает наноампер 10 в минус девятой ампера а бывает наоборот ситуации где токи протекают тысячи ампер тогда существует единица 1 кило ампер например в мощных сварочных аппаратах ток может доходить до таких значений 1 кило ампер это 10 в третьей степени ампер приборы для измерения силы тока называются амперметра my бывают амперметры но бывают и миллиамперметр и и микроамперметр и и кило амперметры зависимости от того какого порядка токио не измеряют их немножко по-разному обозначают например вот как обозначается амперметр кружочек обязательно два вывода посередине буква а а вот это что такое как вы думаете это миллиамперметр обратите внимание что буковка тут латинская мы можем еще изобразить и микроамперметр тоже кружочек но посередине стоит греческая буква и и буква а вот микроамперметр можно и кило амперметр показать я понимаю что это не сложно сделать вот кило амперметр как вы думаете как он обозначается буква к наверное латинская раз микро мили обозначается латинской киева амперметр вот так это обозначение приборов давайте теперь посмотрим как они выглядят и заодно поговорим о их характеристиках вот смотрите вот амперметр скажите пожалуйста на какую силу тока рассчитан этот амперметр до верхний предел измерения этого прибора 2 ампера а цена деления нужно взять расстояние между ближайшими делениями посмотреть так и посчитать сколько здесь этих делений вот здесь 10 делений а между оцифрован ими штрихами пол ампера значит в 10 раз меньше чем полом пера пять сотых ампера это сколько миллиампер это 50 миллиампер вот это микро миллиамперметр на какой предел на какой ток он рассчитан до 500 миллиампер а вот микроамперметр он рассчитан на измерение токов до 100 микроампер а вот еще один микроамперметр как вы думаете чем они отличаются смотрите у этого у левого шкала имеет 0 посередине а у правого шкала имеет ноль слева правый прибор предназначен для измерения токов которые текут только в одном направлении а левый позволяет измерять силу тока текущего как в одну сторону так и в другую зависимости от того в какую сторону отклоняется стрелка будет так течь можно сказать в какую сторону течет электрический ток существует и вот такие амперметра это лабораторный довольно дорогой и сложный прибор для высокоточного измерения силы тока обратите внимание на то что у него есть два предела измерения если ручка находится вот в этом положении то максимальный ток который можно измерять этим прибором 1 ампер если ручку перевести в это положение будет максимальный ток 2 ампера и еще интересная особенность этого прибора смотрите шкала зеркальная как вы думаете для чего это сделано что думает саша смотрите если я буду наклонять прибор то стрелка и ее отражение не совпадают но только при определенном расположение объектива или глаза относительно шкалы у нас стрелка и ее отражение совпадут именно этого и нужно добиваться почему давайте разберемся подробнее представьте себе что вот это у вас шкала один тут 023 а это скрипка и вот у вас стрелка стоит вот так если я посмотрю отсюда мне кажется что стрелка стоит против единички если я посмотрю отсюда мне кажется что стрелка стоит против тройки но надо чтобы прибор дал однозначно и показания для этого стрелка должна быть для этого луч зрения должен был перпендикулярен шкале прибора в этом случае изображение с стрелки в зеркале совпадает с самой стрелкой и в таком случае отсутствует искажение которое называется параллакс вот чтобы этого параллакса не было и луч зрения всегда был перпендикулярен шкале и делается зеркальная шкала следующий вопрос вот амперметр он измеряет понятное дело силу тока он измеряет силу тока где подсказываю температуру чего измеряет термометр комната среды себя термометр измеряет температуру своего резервуара амперметра измеряя ток текущей через амперметр а вам нужно чтобы он измерял ток текущей через лампочку через электродвигатель мобильный телефон как сделать чтобы амперметр показывал недуг текущей через себя отток текущей через нагрузку нужно включить его так чтоб те же самые заряды которые проходят через нагрузку потом прошли через амперметр давайте сейчас покажем как правильно включается амперметр для измерения силы тока допустим мы хотим измерить силу тока через лампочку вот источник тока батарейка вот лампочка теперь пожалуйста пока не рисуйте не рисуйте вот лампочка включена ток течет через лампочку ток течет дальше ток течет здесь как включить амперметр чтобы через него шел тот же самый топ артём совершенно верно артем сказал что амперметр включается в разрыв электрической цепи то есть мы должны сейчас разорвать электрическую цепь вот так и сюда включить амперметр или миллиамперметр вот так теперь давайте еще присмотримся к амперметром возьмем к примеру старый добрый знакомы школьный амперметр двух амперный и обратим внимание на то что клеммы этого амперметра подписаны посмотрите здесь стоит знак минус здесь стоит знак + возьмём другой прибор миллиамперметр смотрите здесь тоже подписано стоит знак + и тут с этой стороны знак минус это не случайно дело в том что если неправильно включить амперметр то его стрелка отклоняется не в ту сторону помните амперметр со стрелкой посерединке вот этот не боится включение неправильным образом а здесь у нас стрелка с краю так вот смотрите как правильно включается амперметр вот положительный полюс положительная крема крема помеченная значком плюс должна быть с той стороны с которой находится положительный полюс источника тока а клемма на амперметры обозначенная знаком минус должна быть с той стороны с которой расположен отрицательный полюс и наконец последнее что касается использования амперметров хороший прибор это такой прибор который своим присутствием не изменяет силу тока в электрической цепи то есть от того что я сюда включил амперметр сила тока не должна изменяться она должна быть точно такой же как если бы здесь просто был проводник это значит что по своим электрическим свойствам амперметр мало чем отличается от просто куска провода а теперь вспомним ошибку которую допускали некоторые ребята когда изображали электрические схемы подключали проводник между полюсами источника тока и очень говорил что это я говорю что это очень тяжёлая ситуация это аварийная ситуация это короткое замыкание так вот ни в коем случае нельзя амперметр присоединять непосредственно к выводам источника тока испортится амперметр может случиться еще много неприятностей и так три правила пишем использование правила использования амперметра или правила включения амперметра правила включения амперметра первое первое амперметр включается в разрыв электрической цепи где нужно измерить силу тока амперметр включается в разрыв электрической цепи где нужно измерить силу тока амперметр включается в разрыв электрической цепи где нужно измерить силу тока второе клемма амперметра обозначенная знаком плюс клемма амперметра обозначенной знаком плюса должна быть подключена со стороны положительного полюса источника тока должна быть подключена со стороны положительного полюса источника тока крема обозначенная знаком плюс должна быть подключена со стороны положительного полюса источника тока и третье ни в коем случае ни в коем случае нельзя подключать амперметр ни в коем случае нельзя подключать амперметр непосредственно к выводам или непосредственно к полюсом источника тока ни в коем случае нельзя подключать амперметр непосредственно к полюсом источника тока записали ну а теперь давайте поиграемся по измеряем силу тока протекающего например через лампочку вот вы видите батарейку и лампочку амперметр пока уберем просто включаем лампочку смотрите лампочку я подсоединяю с одной стороны к положительному полюсу источника тока с другой стороны сначала включу ее непосредственно проверим работает ли источник тока и лампочка лампочка горит все хорошо теперь представим себе что у нас электрическая цепь вот такая два провода образуют на самом деле 1 вот мы сейчас собрали такую электрическую цепь ток течет от положительного полюса через лампочку через вот этот провод к отрицательному полюсу амперметр включается в разрыв электрической цепи разорвали электрическую цепь понятное дело лампочка погасла теперь тот провод который обращен к положительному полюсу источника тока плюсик у мы присоединяем к клемме которая обозначена плюсом вот сюда а ту которая обозначена минусом крема автоматически у нас оказывается подключена к отрицательному пользу замыкало электрическую цепь ток пошел скажите пожалуйста чему равна сила тока протекающего через лампочку 270 миллиампер сколько это ампер 027 а ну давайте возьмем другой прибор этаж миллиамперметр а мы с вами возьмем вместо этого амперметр с этой стороны с положительной стороны опять подключаем положительный по и проводнике дующий к положительному полюсу с этой стороны подключаем проводник идущий к отрицательному полюсу какова сила тока 027 ампер все сходится и последний вопрос а как вы думаете что будет если я включу амперметр и миллиамперметр один с одной стороны от источника тока а другой с другой стороны вот это все сдвину сюда а этот прибор подключу с этой стороны что будет значит внимательно смотрим на полярность здесь минус значит этот провод надо подключить со стороны отрицательного полюса вот сюда а этот проводник идущий от положительной клеммы от плюса подключаем к положительному полюсу источника тока и вот мы с вами видим что оба прибора показывают ток причем это ток здесь у нас 0 20 до 260 миллиампер 2 260 миллиампер а здесь 026 ампера заряд ведь никуда не девается заряд как вода по трубе течет через один амперметр а потом через другой амперметра точно также как когда вода течёт по водопроводу если вы несколько счетчиков водомерных поставите один за другим они все покажут один и тот же расход воды все амперметры показывают одно и то же во всех участках цепи за одно и то же время проходит одинаковый заряд он ведь нигде не накапливается сколько пришло вампир метр кулон столько и ушло и последнее ребята ток 1 ампер за секунду проходит заряде ща в 1 кулон а помните мы говорили с вами что один кулон это чудовищно заряд если мы возьмем два заряда по одному кулону расположенных на расстояние 1 метр друг от друга они будут взаимодействовать силой 9 миллиардов ньютонов как же не разносит в клочья эти проводники по которым протекают такие огромные заряды почему это все возможно что думает саша а садись пожалуйста нет заряд как раз движется вы узнаете что он движется ну просто удивительно медленно оказывается если сила тока в проводнике порядка 10 ампер то скорость упорядоченного движения всего лишь доли миллиметров в секунду а вот скорость теплового движения порядка ста километрах секунду нет дело не в этом ребята кроме электронов есть что-то еще в проводнике что именно протоны которые находятся в ядрах ядра заряжены положительно электроны заряжены отрицательно эти заряды друг друга скомпенсировали поэтому в целом проводник нейтрален но просто один из видов этих зарядов способен двигаться и оказывается что может пройти колоссальный заряд без всяких последствий для проводника все на сегодня урок окончен [музыка]

Сила тока.

Единица измерения силы тока. Амперметр. Конспект урока

Тема урока: Сила тока. Единица измерения силы тока. Амперметр

Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний и способов деятельности

Цели урока: организовать деятельность по восприятию, осмысление и первичному запоминанию новых знаний и способов деятельности по теме: «Сила тока. Амперметр».

Задачи урока:

— обеспечить ознакомление с физической величиной – силой тока и единицей ее измерения ;

— создать условия для воспитания мотивов учения, положительного отношения к знаниям, дисциплинированности;

— обеспечить формирование умений выделять главное, составлять план, вести конспекты, наблюдать, развивать умения частичной – поисковой деятельности, выдвижение гипотезы и её решение.

План урока

1. Выяснить что сила тока равна отношению электрического заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени прохождения t.
2. Выяснить, основную единицу измерения силы тока.
3. Научиться применять дольные и кратные единицы силы тока.
4. Научиться решать задачи по нахождению силы тока, заряда и времени прохождения заряда через поперечное сечение проводника.
5. Выяснить, как можно измерять силу тока.
6.   Научиться измерять силу тока амперметром.
7. Выяснить, как включают амперметр в цепь и как обозначают на схеме.

Ход урока:

1. Организационный этап

Приветствие, фиксация отсутствующих, проверка подготовленности учащихся к учебному занятию, раскрытие целей урока и плана его проведения.

2. Сообщение темы урока, через проблему

1. На какую силу тока рассчитан амперметр?
2. Какова цена деления шкалы амперметра?
3. Какова сила тока в цепи?
4. Как направлен ток в электрической лампе от А к Б или наоборот?
5. Изменится ли показание амперметра если включить в другом месте этой же цепи?

• Какие незнакомые физические величины и приборы встречались в вопросах?
• На какой вопрос вы не знаете ответа?

Исходя из выше сказанного, как вы думаете, какая будет тема сегодняшнего урока? (Дети формулируют проблему. Что мы должны сделать на уроке?)

3. Изучение новых знаний

Сила тока – это физическая величина, которая характеризует электрический ток и численно равна заряду, проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени. I = q/t

В основу определения силы тока было положено явление взаимодействия двух проводников с током.

Сравним силу тока с напоров воды

Видеофрагмент

https://www.youtube.com/watch?v=EBhg69dxyLs — ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРОВОДНИКОВ С ТОКОМ 1https://www.youtube.com/watch?v=g37PEIxgCVs&list=TLPQMjMwMjIwMjB7Fuoaft43dA&index=1 — Взаимодействие параллельных токов

Если отрезки параллельных проводников длиной 1 м, находящиеся на расстоянии 1м друг от друга, взаимодействуют с силой 2∙10^-7  Н, то по

проводникам протекает ток  1 А.

I – сила тока;

q – электрический заряд;

t – время.

Ампер — это одна из основных единиц системы СИ

Теперь можно объяснить, что такое кулон – это заряд проходящий через поперечное сечение проводника за 1 с при силе тока в проводнике 1 А:

1 кулон = 1 ампер × 1 секунда   или

1 Кл = 1 А × 1 с = 1 А*с

[ I ] = А

[ q ] = Кл

[ t ] = c

Дольные и кратные единицы измерения

1 мА = 0,001 А = 10^-3А

1 мкА = 0,000001 А = 10^-6А

1 кА = 1000 А = 10³А

Измерение силы тока

Амперметр – это прибор для измерения силы тока.

Амперметр включают в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют, причем плюс к плюсу, а минус к минусу.

Сила тока во всех участках цепи одинакова.

Демонстрация: измерение силы тока в различных участках цепи.

Сила тока до 1 мА – безопасна, свыше 100 мА – приводит к серьезным поражениям организма.

Жизненные ситуации.

А) На столе стоит стакан с кипятильником. Чтоб проверить температуру воды Витя опускает палец в стакан при включённом кипятильнике. Почему нельзя так поступить?

Б) Коля, вынимая шнур от настольной лампы из розетки, взялся не за вилку, а тянет за шнур. Что неправильно сделал Коля?

В) Чтобы выключить свет Аня с мокрыми руками идёт к выключателю. Что неправильно делала Аня?

4. Решение задач

Задача 1

Через спираль электроплитки за 12 мин прошло 3000 Кл электричества Какова сила тока в спирали?

Задача 2

Ток в электрическом паяльнике 500 мА. Какое количество электричества пройдет через паяльник за 2 мин?

Задача 3 

Сколько времени продолжается перенос 7,7 Кл при силе тока 0,5 А?

Задача 4

Сколько электронов пройдёт через поперечное сечение проводника за 1 мин, если сила тока в нём равна 0,96 А?

http://www.vixri.com/d/Lukashik%20V.I.%20_Sbornik%20zadach%20po%20fizike.,%2020011,%20240s.pdf Работа по сборнику задач по физике (В.И. Лукашик, Е.В. Иванова) № 1261 – 1264 с.158

5. Этап закрепления изученного

Вопросы:

1.  Что называют силой тока? (Физическая величина, показывающая, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за 1 с)

2. Обозначение и единицы измерения силы тока. (I, амперы)

3. Как называют прибор для измерения силы тока? (Амперметр)

4. Как включают амперметр в цепь? (Последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют, причем плюс к плюсу, а минус к минусу)

5. При включении лампы накаливания в электрическую цепь через её нить накала за 1мин 40 с проходит 5*10²⁰ электронов. Какова сила тока в цепи?

Домашнее задание. § 27, упр. 27 , составить синквейн со словом амперметр.

1.одно существительное, выражающее главную тему cинквейна.

2. два прилагательных, выражающих главную мысль.

3. три глагола, описывающие действия в рамках темы.

4. фраза, несущая определенный смысл (4 слова).

5. заключение в форме существительного (ассоциация с первым словом).  

Например: 

1. Манометр

2. Жидкостный, металлический

3. Измеряет, уточняет, работает

4. Служит для измерения давления

5. Прибор

Сила тока. Единицы измерения. Амперметры

Цели урока:

1. Образовательные: познакомить учащихся с
   понятием «сила тока», ввести единицу силы тока
   на основе опыта по взаимодействию проводников с
   током, формировать умение рассчитывать силу
   тока, анализировать, сравнивать, обобщать
   результаты эксперимента.
2. Развивающие: развивать внимание, память,
   логическое мышление, умение выделять главное,
   делать выводы. Развивать познавательную и
   информационно-коммуникативную компетенции.
3. Воспитательные: формировать интерес к
   изучению физики.

План урока

1. Организационный момент.
2. Проверка домашнего задания. Фронтальный опрос.
   Подготовка к восприятию новой темы.
3. Объяснение нового материала.
4. Фронтальный эксперимент.
5. Знакомство и изучение измерительного прибора.
6. Закрепление нового материала.
7. Тестирование по материалу урока
8. Итоги урока.
9. Домашнее задание.

Ход урока

1. Организационный момент.

Объявляется тема урока «Сила тока. Единицы
силы тока. Амперметр».

2. Фронтальный опрос, подготовка к
восприятию новой темы.

1) Что называется электрическим током?

2) Что называется током в металлах?

3) Какие электроны называются свободными?

4) Почему, когда мы нажимаем на выключатель,
свет практически мгновенно появляется в комнате,
хотя скорость направленного движения электронов
мала?

5) Направление движения каких частиц принято
за направление тока?

6) По каким действиям можно обнаружить
электрический ток?

7) Верно ли высказывание? «Электрический ток
может быть слабым и сильным».

Демонстрация опыта: металлический чайник (
железный или медный) и алюминиевый сосуд от
калориметра соединяем проводниками с
гальванометром. В чайник налит чай, в котором
растворено немного поваренной соли. Переливая
чай, наблюдается возникновение тока.

Изменяя длину и толщину струи, отмечаем
изменение силы тока.

3. Объяснение нового материала.

Учащимся предлагается презентация урока на
тему «Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр».
Даётся структурная схема для изучения данной
темы. При объяснении материала учащиеся делают
записи в тетрадях для заучивания дома.

Слайд 2.Обсуждается явление: при замыкании
цепей лампы загораются, но одна горит ярче
другой. Интересно, почему? Учащиеся высказывают
своё мнение.

Слайд 3. Выдвигается гипотеза, что действия
электрического тока могут проявляться в разной
степени. Обсуждение вопроса: почему это
происходит?

Слайд 4. Ребятам представляется научный факт.
Для этого рассматривается опыт: на электроде
откладывается медь и в зависимости от времени
прохождения тока можно судить об абсолютном
значении заряда, прошедшего через раствор.
Учащиеся обсуждают зависимость электрического
тока от времени и от величины заряда.

Слайд 5. Далее вводятся физические величины и
формула силы тока. Учащиеся разбирают
математическую зависимость величин, учатся
находить их.

Слайд 6. Вводится единица измерения силы тока
через взаимодействие проводников с током. Даём
определение ампера , кратных и дольных единиц.

Слайд 7. Демонстрируем портрет Андре Мари
Ампера. Ученик, подготовивший выступление,
рассказывает краткую биографию учёного.

Слайд 8. На основе единицы силы тока вводим
единицу измерения электрического заряда.

4. Фронтальный эксперимент.

Слайд 9. Учащимся предлагается
самостоятельно провести эксперимент. Работа
выполняется по 2 вариантам:

1 вариант: Соберите электрическую цепь из
источника тока, ключа, электрической лампы и
соединительных проводов. Замкните цепь, обратив
внимание на яркость свечения лампы. Затем
соедините последовательно два источника тока и
вновь замкните цепь. Изменилась ли яркость
свечения? Почему?

2 вариант: Соберите электрическую цепь из
источника тока, ключа, спирали и соединительных
проводов .Замкните цепь на 0,5 — 1 мин., затем
разомкните и прикоснитесь рукой к спирали.
Замените гальванический элемент батарей
элементов и повторите опыт. Изменилась ли
температура спирали? Почему?

Ученики записывают результаты опыта и выводы в
тетрадь. За эту работу выставляется оценка.

5. Знакомство и изучение измерительного
прибора.

Слайд 10. Можно ли измерить силу тока? Учащимся
демонстрируется прибор для измерения силы тока,
объясняем устройство и принцип работы, в
параграфе 38 (учебник «Физика 8, под редакцией
А.В.Пёрышкина) учащиеся читают правила включения
амперметра в цепь.

6. Закрепление нового материала.

Слайды 11-12. Предлагаем учащимся решить задачи
на закрепление изученных формул и единиц
измерения. После выполнения можно проверить
правильность решения, для всех задач на слайде
даны ответы. Для более сильных учеников
предусматриваются карточки с дополнительными
задачами (раздаточный материал):

а) Ток в электрическом паяльнике 500 мА. Какое
количество электричества пройдёт через паяльник
за 2 мин?

б) Сколько времени продолжается перенос 7,7 Кл
при силе тока 0,5 А?

в) При включении лампы накаливания в
электрическую цепь через её нить за 0,5 мин
проходит 9 Кл электричества, а после того как
накал достигнет максимальной величины — 12 Кл за 1
мин. Как изменяется сила тока в лампе? Каким
образом можно объяснить это явление?

Слайд 13. Опасно ли электричество? Задаём этот
вопрос ученикам и объясняем электрический ток,
какой силы опасен для жизни. Приводим примеры
бытовых приборов и их номинальную силу тока,
сравниваем с опасным значением. Техника
безопасности.

7. Тестирование по материалу урока.

(тестирование проводится с помощью
раздаточного материала)

1. Величина силы тока зависит от значения
электрического заряда:

А. прямо пропорционально;

Б. обратно пропорционально;

В. не зависит;

2. Формула для вычисления силы тока имеет вид:

А.

Б.

В.

3. Электрический заряд равен:

А. отношению силы тока ко времени;

Б. отношению времени к силе тока;

В. произведению силы тока на время;

4. Чтобы измерить силу тока, в электрическую
цепь включают:

А. вольтметр;

Б. амперметр;

В. гальванометр;

5. Прибор для измерения силы тока включают в
цепь:

А. параллельно;

Б. не имеет значения;

В. последовательно;

6. Сила тока в 500 мА это:

А. 0,5 А;

Б. 0,05 А;

В. 0,005 А;

7. Сила тока, безопасная для жизни человека,
имеет значение:

А. до 10 мА;

Б. до 1 мА;

В. до 100 мА;

8. Итоги урока.

Слайд 13. Подводятся итоги урока,
выставляются оценки, задаём домашнее задание.

8 класс. Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр

8 класс. Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр

Подробности

Просмотров: 242

Назад в «Оглавление» — смотреть

Сила тока.

Единицы силы тока

1. От чего зависит интенсивность действий электрического тока?

Интенсивность (степень действия) электрического тока зависит от заряда, протекающего по цепи в единицу времени, т.е. от силы тока.

2. Какой величиной определяется сила тока в электрической цепи?

Сила тока в электрической цепи определятся зарядом, протекающим через поперечное сечение проводника в единицу времени.

3. Как выражается сила тока через электрический заряд и время?

Сила тока в электрической цепи (I) равна отношению электрического заряда (q), прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения (t).

I = q/t.

4. Что принимают за единицу силы тока? Как называется эта единица?

За единицу силы тока принимают силу тока, при которой отрезки параллельных проводников длиной 1 м, расположенных на расстоянии 1 метр друг от друга, взаимодействуют ссилой 2 х 10^-7 Н (0,000 0002 Н).

1 A — эту единицу силы тока называют ампером и обозначают «А».

5.
Какие дольные и кратные амперу единицы силы тока вы знаете?

Дольные: миллиамперы, микроамперы

1 мА = 0,001 А;

1 мкА = 0,000001 А;

Кратные: килоамперы

1 кА = 1000 А.

6. Как выражается электрический заряд (количество электричества) через силу тока в проводнике и время его прохождения?

Электрический заряд вычисляется по формуле:

q = It

где

q — электрический заряд (Кл),

I — сила тока (А),

t — время пролхождения электрического заряда (с).

7. Чему равен электрический заряд в 1Кл?

Кулон равен электрическому заряду, проходящему сквозь поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с.

Электрический заряд имеет также другое название — количество электричества.

8. От чего зависит электрический заряд?

q = It

Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника, зависит от силы тока и времени его прохождения.

Амперметр. Измерение силы тока

1. Как называют прибор для измерения силы тока?

Прибор для измерения силы тока в электрической цепи называется амперметром.

Амперметр — это гальванометр, приспособленный для измерения силы тока.

На шкале амперметра обычно ставят букву А.

На схемах амперметр изображают кружком с буквой А внутри.

2. В каких единицах градуируют шкалу амперметра?

Шкала амперметра проградуирована в амперах.

В технике используются амперметры с разной ценой деления, в зависимости от назначения.

По шкале амперметра видно, на какую наибольшую силу тока он рассчитан.

На шкале амперметра обычно ставят букву А.

3, Как включают амперметр в цепь?

Клемму амперметра со знаком « + » нужно обязательно соединять с проводом, идущим от положительного полюса источника тока.

Клемму амперметра со знаком « — » нужно обязательно соединять с проводом, идущим от отрицательного полюса источника тока.

При измерении силы тока амперметр включают в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют.

При измерении силы тока амперметр можно включать в любое место цепи, состоящей из ряда последовательно соединенных проводников, так как сила тока во всех точках такой цепи одинакова.

Назад в «Оглавление» — смотреть

Как измерять силу электрического тока амперметром

Для измерения силы тока применяется измерительный прибор, который называется Амперметр. Силу тока приходится измерять гораздо реже, чем напряжение или сопротивление, но, тем не менее, если нужно определить потребляемую мощность электроприбором, то без зная величины потребляемого ним тока, мощность не определить.

Ток, как и напряжение, бывает постоянным и переменным и для измерения их величины требуются разные измерительные приборы. Обозначается ток буквой I, а к числу, чтобы было ясно, что это величина тока, приписывается буква А. Например, I=5 A обозначает, что сила тока в измеренной цепи составляет 5 Ампер.

На измерительных приборах для измерения переменного тока перед буквой А ставится знак «~«, а предназначенных для измерения постоянного тока ставится «–«. Например, –А означает, что прибор предназначен для измерения силы постоянного тока.

О том, что такое ток и законы его протекания в популярной форме Вы можете прочитать в статье сайта «Закон силы тока». Перед проведением измерений настоятельно рекомендую ознакомиться с этой небольшой статьей. На фотографии Амперметр, рассчитанный на измерение силы постоянного тока величиной до 3 Ампер.

Схема измерения силы тока Амперметром

Согласно закону, ток по проводам течет в любой точке замкнутой цепи одинаковой величины. Следовательно, чтобы измерять величину тока, нужно прибор подключить, разорвав цепь в любом удобном месте. Надо отметить, что при измерении величины тока не имеет значение, какое напряжение приложено к электрической цепи. Источником тока может быть и батарейка на 1,5 В, автомобильный аккумулятор на 12 В или бытовая электросеть 220 В или 380 В.

На схеме измерения также видно, как обозначается амперметр на электрических схемах. Это прописная буква А обведенная окружностью.

Приступая к измерению силы тока в цепи необходимо, как и при любых других измерениях, подготовить прибор, то есть установить переключатели в положение измерения тока с учетом рода его, постоянного или переменного. Если не известна ожидаемая величина тока, то переключатель устанавливается в положение измерения тока максимальной величины.

Как измерять потребляемый ток электроприбором

Для удобства и безопасности работ по измерению потребляемого тока электроприборами необходимо сделать специальный удлинитель с двумя розетками. По внешнему виду самодельный удлинитель ничем не отличается от обыкновенного удлинителя.

Но если снять крышки с розеток, то не трудно заметить, что их выводы соединены не параллельно, как во всех удлинителях, а последовательно.

Как видно на фотографии сетевое напряжение подается на нижние клеммы розеток, а верхние выводы соединены между собой перемычкой из провода с желтой изоляцией.

Все подготовлено для измерения. Вставляете в любую из розеток вилку электроприбора, а в другую розетку, щупы амперметра. Перед измерениями, необходимо переключатели прибора установить в соответствии с видом тока (переменный или постоянный) и на максимальный предел измерения.

Как видно по показаниям амперметра, потребляемый ток прибора составил 0,25 А. Если шкала прибора не позволяет снимать прямой отсчет, как в моем случае, то необходимо выполнить расчет результатов, что очень неудобно. Так как выбран предел измерения амперметра 0,5 А, то чтобы узнать цену деления, нужно 0,5 А разделить на число делений на шкале. Для данного амперметра получается 0,5/100=0,005 А. Стрелка отклонилась на 50 делений. Значит нужно теперь 0,005×50=0,25 А.

Как видите, со стрелочных приборов снимать показания величины тока неудобно и можно легко допустить ошибку. Гораздо удобнее пользоваться цифровыми приборами, например мультиметром M890G.

На фотографии представлен универсальный мультиметр, включенный в режим измерения переменного тока на предел 10 А. Измеренный ток, потребляемый электроприбором составил 5,1 А при напряжении питания 220 В. Следовательно прибор потребляет мощность 1122 Вт.

У мультиметра предусмотрено два сектора для измерения тока, обозначенные буквами А– для постоянного тока и А~ для измерения переменного. Поэтому перед началом измерений нужно определить вид тока, оценить его величину и установить указатель переключателя в соответствующее положение.

Розетка мультиметра с надписью COM является общей для всех видов измерений. Розетки, обозначенные mA и 10А предназначены только для подключения щупа при измерении силы тока. При измеряемом токе менее 200 мA штекер щупа вставляется в розетку mA, а при токе величиной до 10 А в розетку 10А.

Внимание, если производить измерение тока, многократно превышающего 200 мА при нахождении вилки щупа в розетке mA, то мультиметр можно вывести из строя.

Если величина измеряемого тока не известна, то измерения нужно начинать, установив предел измерения 10 А. Если ток будет менее 200 мА, то тогда уже переключить прибор в соответствующее положение. Переключение режимов измерения мультиметра допустимо делать только обесточив измеряемую цепь.

Расчет мощности электроприбора по потребляемому току

Зная величину тока, можно определить потребляемую мощность любого потребителя электрической энергии, будь то лампочка в автомобиле или кондиционер в квартире. Достаточно воспользоваться простым законом физики, который установили одновременно два ученых физика, независимо друг от друга. В 1841 году Джеймс Джоуль, а в 1842 году Эмиль Ленц. Этот закон и назвали в их честь – Закон Джоуля – Ленца.

где

P – мощность, измеряется в ваттах и обозначается Вт;

U – напряжение, измеряется в вольтах и обозначается буквой В;

I – сила тока, измеряется в амперах и обозначается буквой А.

Рассмотрим, как посчитать потребляемую мощность на примере:

Вы измеряли ток потребления лампочки фары автомобиля, который составил 5 А, напряжение бортовой сети составляет 12 В. Значит, чтобы найти потребляемую мощность лампочкой нужно напряжение умножить на ток. P=12 В×5 А=60 Вт. Потребляемая лампочкой мощность составила 60 Вт.

Вам надо определить потребляемую мощность стиральной машины. Вы измеряли потребляемый ток, который составил 10 А, следовательно, мощность составит: 220 В×10 А=2,2 кВт. Как видите все очень просто.

Как использовать амперметр для измерения силы тока | Основные концепции и испытательное оборудование

Детали и материалы

• Аккумулятор 6 В
• Лампа накаливания 6 В

Предполагается, что с этого момента будут доступны основные компоненты конструкции схемы, такие как макетная плата, клеммная колодка и перемычки, при этом в разделе «Детали и материалы» останутся только компоненты и материалы, уникальные для данного проекта.

Дополнительная литература

Уроки электрических цепей , том 1, глава 1: «Основные концепции электричества»

Уроки электрических цепей , том 1, глава 8: «Схемы измерения постоянного тока»

Цели обучения использованию амперметра

• Как измерить ток мультиметром
• Как проверить внутренний предохранитель мультиметра
• Выбор подходящего диапазона расходомера

Схема амперметра

Амперметр Иллюстрация

Инструкции по эксперименту

Ток — это мера скорости электронного «потока» в цепи.Он измеряется в амперах, называемых просто «ампер» (А).

Наиболее распространенный способ измерения тока в цепи — это разомкнуть цепь и вставить «амперметр» в серию (в линию) со схемой, чтобы все электроны, протекающие по цепи, также прошли через измеритель. .

Поскольку для измерения тока таким способом требуется, чтобы измеритель был частью цепи, это более сложный тип измерения, чем измерение напряжения или сопротивления.

Некоторые цифровые измерители, такие как устройство, показанное на рисунке, имеют отдельный разъем для вставки красного штекера измерительного провода при измерении тока.

В других измерителях, как и в большинстве недорогих аналоговых измерителей, используются те же гнезда для измерения напряжения, сопротивления и тока.

Для получения подробной информации об измерении тока обратитесь к руководству пользователя конкретной модели счетчика, которым вы владеете.

Когда амперметр включен последовательно с цепью, в идеале он не падает, когда через него проходит ток.

Другими словами, он действует очень похоже на кусок провода, с очень небольшим сопротивлением от одного измерительного щупа к другому.

Следовательно, амперметр будет действовать как короткое замыкание, если он будет размещен параллельно (через выводы) значительного источника напряжения. Если это будет сделано, в результате произойдет скачок тока, который может повредить счетчик:

Использование предохранителя в цепи

Амперметры

обычно защищены от чрезмерного тока с помощью небольшого предохранителя , расположенного внутри корпуса счетчика.

Если амперметр случайно подключен к источнику значительного напряжения, возникающий в результате скачок тока «сожжет» предохранитель и сделает измеритель неспособным измерять ток до тех пор, пока предохранитель не будет заменен.

Будьте очень осторожны, чтобы избежать этого сценария! Вы можете проверить состояние предохранителя мультиметра, переключив его в режим сопротивления и измерив непрерывность через измерительные провода (и через предохранитель).

На измерителе, в котором одни и те же гнезда измерительных проводов используются для измерения сопротивления и тока, просто оставьте разъемы измерительных проводов на месте и соедините два щупа вместе.

В мультиметр, где используются разные гнезда, вот как вы вставляете штекеры тестовых проводов, чтобы проверить предохранитель:

Создайте схему с одной батареей и одной лампой, используя перемычки для подключения батареи к лампе, и убедитесь, что лампа загорается, прежде чем подключать измеритель к ней последовательно.

Затем разомкните цепь в любой точке и подключите щупы измерителя к двум точкам разрыва для измерения тока.

Как обычно, если ваш измеритель измеряет диапазон вручную, начните с выбора самого высокого диапазона для тока, затем переместите селекторный переключатель в положение меньшего диапазона, пока на дисплее измерителя не будет получена самая сильная индикация без выхода за пределы диапазона.Если индикатор показывает «назад» (движение влево на аналоговой стрелке или отрицательное значение на цифровом дисплее), поменяйте местами подключения тестового датчика и попробуйте снова.

Когда амперметр показывает нормальные показания (не «в обратном направлении»), электроны входят в черный измерительный провод и выходят из красного.

Вот как вы определяете направление тока с помощью измерителя.

Для 6-вольтового аккумулятора и фонарика ток в цепи будет в пределах тысячных ампера, или миллиампер .

Цифровые измерители часто показывают маленькую букву «м» в правой части дисплея, чтобы указать этот метрический префикс.

Попробуйте разомкнуть цепь в другом месте и вместо этого вставить туда измеритель. Что вы замечаете в измеряемой величине тока? Как вы думаете, почему это так?

Восстановите схему на макетной плате следующим образом:

Подключение амперметра к схеме макетной платы: советы и хитрости

Студенты часто путаются при подключении амперметра к макетной плате.

Как можно подключить счетчик, чтобы улавливать весь ток цепи и не создавать короткого замыкания? Вот один простой метод, который гарантирует успех:

• Определите, через какой провод или клемму компонента вы хотите измерить ток.
• Вытяните этот провод или клемму из отверстия в макете. Оставьте его висеть в воздухе.
• Вставьте запасной кусок провода в отверстие, из которого вы только что вытащили другой провод или клемму. Другой конец провода оставьте висеть в воздухе.
• Подключите амперметр между двумя неподключенными концами провода (двумя, которые висели в воздухе). Теперь вы уверены, что измеряет ток через первоначально идентифицированный провод или клемму.

Опять же, измерьте ток через разные провода в этой цепи, следуя той же процедуре подключения, которая описана выше.

Что вы заметили в этих измерениях тока? Результаты в схеме макетной платы должны быть такими же, как результаты в схеме произвольной формы (без макета).

Результаты эксперимента

Построение той же цепи на клеммной колодке также должно дать аналогичные результаты:

Текущее значение 24,70 мА (24,70 мА), показанное на иллюстрациях, является произвольной величиной, приемлемой для небольшой лампы накаливания.

Если ток в вашей цепи имеет другое значение, это нормально, пока лампа работает при подключенном счетчике.

Если лампа не загорается, когда счетчик подключен к цепи, и счетчик регистрирует намного большее значение, возможно, у вас короткое замыкание в измерителе.

Если ваша лампа не загорается, когда счетчик подключен к цепи, и счетчик регистрирует нулевой ток, вы, вероятно, перегорели предохранитель внутри счетчика.

Проверьте состояние предохранителя измерителя, как описано ранее в этом разделе, и при необходимости замените предохранитель.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Как и что измеряет амперметр — Wira Electrical

Три основных измерительных инструмента для электрических устройств: вольтметры, амперметры и омметры.Вы, должно быть, использовали эти инструменты, не один или два, а все. У инженера-электрика нет опыта в таких вещах. В основном они просты в эксплуатации и изготовлении, но пока остановимся на амперметрах. По этой причине мы сейчас узнаем, что измеряет амперметр.

Амперметр — это устройство для измерения силы тока в электрической цепи или, точнее, потока электричества. Подобно тому, что мы прочитали в основном объяснении электрической цепи, единицы измерения электрического тока в Амперах с символом «А».

Следовательно, амперметр или амперметр — это инструмент для измерения количества «ампер» в цепи. Не удивляйтесь, если вы найдете «амперметр», потому что люди часто ошибаются.

Звучит очень похоже, но правильный — «амперметр». Странный? Но что есть, то есть. Это не так уж и плохо, но звучит так странно.

Что такое амперметр

В системе СИ единица измерения ампер — это ампер, поэтому его измерительный инструмент называется амперметр или просто амперметр.Несмотря на то, что существует два типа тока: переменный ток и постоянный ток, амперметр не имеет проблем с измерением обоих.

Из этого краткого объяснения мы заключаем вопрос:

Что измеряет амперметр?
Амперметр используется для измерения электрического тока в электрической цепи, измеряемого в амперах (A).

Амперметр сконструирован с использованием подвижной катушки со стрелкой, перемещаемой гальванометром. Не путайте его с вольтметром при подключении к электрической цепи.Вы должны подключить амперметр последовательно с элементом схемы. Внутри амперметра очень низкое сопротивление.

Почему?

Использование закона Ома, где I = V / R, очевидно, что нам нужно, чтобы сопротивление было как можно более низким, потому что мы не хотим изменять текущее значение. Представьте схему ниже, в ней есть источник напряжения 10 В и резистор 2 Ом. Мы добавим резистор 0,5 Ом в качестве сопротивления амперметра.

Даже если на амперметре 0.5 Ом, это все равно повлияет на ток в цепи. Предполагается, что ток внутри цепи составляет 10/2 = 5 А. Амперметр «сопротивление 0,5 Ом» снизит ток до 10 / 2,5 = 4 А.

Это, конечно, бесполезная трата.

Теперь вы понимаете, почему амперметр рассчитан на очень маленькое сопротивление, близкое к нулю.

Чтобы не влиять на значение тока, в амперметре используется небольшой резистор, подключенный параллельно гальванометру. Цель этой конструкции — заставить весь ток течь через резистор.

Почему?

Так же, как вы узнали из базовой электроники, больший ток будет проходить через ветвь с меньшим сопротивлением.

Следующая проблема: амперметр — это цифровой измерительный инструмент? Ответ — нет. Амперметр — это аналоговый инструмент. Вы можете найти или использовать «цифровой» амперметр, но это не означает, что амперметр работает цифровым способом. Амперметр даже не механический. Цифровой амперметр, который вы используете, должен иметь цифровой дисплей (7-сегментный дисплей), но это из-за преобразователя.

В цифровом мультиметре используется АЦП (аналого-цифровой преобразователь), обеспечиваемый микроконтроллером, который выполняет все вычисления и отображение через резистор.

В идеале амперметр должен иметь нулевое сопротивление, поэтому амперметр не изменит никакого значения в цепи. Но, как мы уже понимаем, идеальное состояние возникает только в математическом анализе, а не в практическом. Даже у жилы очень маленькое сопротивление.

Соблюдайте осторожность при использовании амперметра.Как указано выше, амперметр необходимо подключить последовательно к ответвлению. Если вы подключите амперметр параллельно, ток будет очень высоким (можно предположить, что он «закорочен») и перегорит предохранитель, выйдет из строя амперметр или даже сломаются компоненты цепи.

Амперметр Функция

Гальванометр и амперметр

Гальванометр может определять значение и направление тока в цепи. Как уже говорилось выше, к якорю, сделанному из катушек, прикреплен указатель.Дисплей откалиброван для считывания результатов движения.

Так в чем же разница между гальванометром и амперметром?

Если вы видели самую простую схему постоянного тока, то вы понимаете, что якорь может перемещаться с помощью набора магнитов, в то время как якорь возбуждается электрическим током. Ту же концепцию можно использовать для различения гальванометра и амперметра:

Для гальванометра нужен набор магнитов, а для амперметра он не нужен.

Другое отличие состоит в том, что гальванометр может измерять только постоянный ток.

Вы представляете, да? Почему он не может измерить значение переменного тока? Поскольку переменный ток имеет отрицательную полярность, он будет перемещать указатель в противоположном направлении. На мой взгляд, довольно запутано.

Так как же амперметр измеряет переменный ток? В то время как амперметр постоянного тока по-прежнему использует принцип движущейся катушки и магнита, амперметр переменного тока подсчитывает железные части, которые перемещаются в присутствии электромагнитной силы неподвижного провода катушки.

Обозначение амперметра как для переменного, так и для постоянного тока остается прежним.Как вольтметр, но вместо этого мы используем букву «А». Вы можете найти это в следующем разделе, как нам использовать амперметр.

Сопротивление шунта

Гальванометр обладает двумя характеристиками:

• Очень чувствительное устройство даже при небольшом изменении электрического тока.
• Невозможно измерить высокий электрический потенциал.

Поскольку мы не должны изменять электрический ток, нам разрешается использовать только очень маленькое сопротивление. Но как это сделать с гальванометром?

Подключаем резистор параллельно гальванометру.Поскольку это «параллельное» соединение, мы можем назвать его шунтирующим сопротивлением. (Шунт = Параллельный)

Помните, о чем мы говорили выше, почему мы включили амперметр последовательно со схемой? Мы будем использовать сопротивление шунта, чтобы пропустить через него весь ток, так что гальванометр будет получать только очень небольшой ток.

Таким образом гальванометр может измерять гораздо более высокий ток. Конечно, сопротивление шунта одновременно защищает гальванометр.

Как определить значение сопротивления шунта? Соблюдайте уравнение ниже:

Где:

S = сопротивление шунта
G = сопротивление гальванометра
I _g = максимальный ток, который может пройти через гальванометр для полного отклонения
I = измеряемый ток

Поскольку I — это ток, который мы измеряем, тогда I _g — это единственный ток, который может проходить через гальванометр для полного отклонения. А остальной ток ( I — I _g ) должен проходить через сопротивление шунта.

Мы рассматриваем G и S параллельно.

Эффективное сопротивление амперметра выражается как:

Как работает амперметр

Амперметр предназначен для измерения электрического тока в цепи.

Как это работает?

Амперметр будет измерять ток, протекающий через набор катушек с очень низким сопротивлением и индуктивным сопротивлением.Импеданс должен быть очень маленьким, чтобы амперметр не изменил текущее значение из-за своего дополнительного импеданса.

На изображении выше показан амперметр с подвижной катушкой, который мы часто называем аналоговым амперметром. Внутри него находятся фиксированные магниты, которые предназначены для противодействия протекающему через него электрическому току. Его указатель индикатора перемещается с помощью якоря, расположенного в центре магнита (аналогично простым двигателям постоянного тока). Указатель расположен в точном месте со шкалой и числом на экране дисплея.

Самое важное в любом измерительном инструменте — это то, что они не должны изменять значения переменных в цепи. Вольтметру, амперметру и омметру запрещается изменять напряжение, ток и сопротивление внутри цепи.

Как и что измеряет амперметр

Узнав, что такое амперметр и гальванометр, давайте применим их на практике: как и что измеряет амперметр.

Что мы должны понимать здесь:

• Понимание того, что измеряет амперметр
• Знание того, как использовать амперметр для измерения тока

Понимание того, что измеряет амперметр

Если вы читаете этот пост, я готов поспорить вы поняли, что сейчас происходит.Трудно выучить амперметр, если вы даже не знаете, что такое мера амперметра. Все, что вам нужно прочитать в первую очередь, можно найти в моем сообщении о том, что такое электрические токи. Резюме,

Электрический ток — это изменение заряда за период времени, измеряемое в амперах (А), а заряд — это атомная частица в электрической системе, измеряемый в кулонах.

Не забудьте подключить амперметр последовательно. со схемой. Если вы по ошибке подключите его параллельно, это приведет к короткому замыканию.

Знание того, как использовать амперметр для измерения тока

Например, давайте воспользуемся простой электрической схемой, представленной ниже. Мы будем использовать источник напряжения 3 В и набор из 3 резисторов с сопротивлением 10 Ом. Из закона Ома мы легко узнаем, что сила тока будет 1 ампер. Поскольку очень просто рассчитать схему, нам не нужен амперметр.

Но что мы будем делать, если схема сложная, с большим количеством компонентов и сочетанием последовательно-параллельного соединения, в то время как у нас нет роскоши времени? Здесь размещаются измерительные инструменты.

В любом случае, давайте проанализируем схему ниже:

Давайте вычислим i ₁ , i ₂ и i ₃ .

Для начала мы найдем токи с основным законом Ома, чтобы позже проверить показания измерительных инструментов.

Для i ₁ , поскольку это ток, включенный последовательно с источником напряжения, мы можем принять его как полный ток в цепи. Чтобы рассчитать полный ток в цепи, нам нужно сначала рассчитать полное сопротивление в цепи.

И затем общее сопротивление

Суммарный ток составляет

Для i ₂ и i ₃ мы можем использовать текущее деление. Поскольку R ₂ и R ₃ имеют одинаковое сопротивление, мы разделим общий ток на 2. Следовательно,

i ₂ = 0,1 A и i ₃ = 0,1 A

У нас есть текущие значения здесь.Пора применить другой подход с амперметром.

Какое сопротивление у амперметра? Предположим, он имеет сопротивление 0,01 Ом.

Для i ₁ поставим амперметр между источником напряжения и R1. схема становится:

Как вы заметили, i ₁ составляет 0,19998 А. Это очень близко к 2 А, если использовать закон Ома. Почему они разные? Потому что, если мы используем математические методы, мы предполагаем, что каждый компонент находится в идеальном состоянии.Идеальный амперметр имеет нулевое внутреннее сопротивление, что практически невозможно. Сопротивление амперметра 0,01 Ом немного снижает общий ток, и мы можем игнорировать разницу.

Переходим к i ₂ и i ₃ ,

Мы получаем 0,09999 A для i ₂ и i ₃ вместо 0,1 A. И снова, мы можем игнорировать различия.

Часто задаваемые вопросы

Как амперметр измеряет ток?

Амперметр измеряет ток, протекающий через набор катушек с очень низким сопротивлением и индуктивным сопротивлением.Импеданс должен быть очень маленьким, чтобы амперметр не изменил текущее значение из-за своего дополнительного импеданса.

Что измеряют амперметры и вольтметры?

Амперметр используется для измерения электрического тока, а вольтметр — для измерения электрического напряжения.

В чем принцип амперметра?

Импеданс должен быть очень маленьким, чтобы амперметр не изменил текущее значение из-за своего дополнительного импеданса.

Амперметры имеют высокое сопротивление?

Сопротивление должно быть очень маленьким, чтобы амперметр не изменил текущее значение из-за своего дополнительного сопротивления.

Что такое амперметр? — Определение и функции — Видео и стенограмма урока

Зависимость тока от напряжения

Важно отметить, что амперметр измеряет только ток, а не напряжение. Ток и напряжение — две отдельные величины. Напряжение можно определить как разность электрических потенциалов на единицу заряда.Его можно рассматривать как энергию, содержащуюся в электрической цепи или поле в одной точке. Ток , с другой стороны, представляет собой скорость, с которой электрический заряд проходит через любую заданную точку в цепи.

Один из распространенных способов понять разницу между ними — это посмотреть, как электричество движется по проводу, как вода, движущаяся по шлангу. В этой аналогии напряжение похоже на давление воды, а ток — как скорость потока воды. Изменения одного могут повлиять на другой, но это не одно и то же.

Использование амперметра

При использовании амперметра очень важно, чтобы прибор был правильно подключен к цепи. Чтобы понять, как нужно настроить амперметр, воспользуемся простой схемой с источником напряжения и тремя резисторами.

Эта схема имеет комбинацию последовательных и параллельных элементов. Резистор 1 и резистор 2 образуют параллельную цепь, включенную последовательно с резистором 3.Амперметр необходимо подключить последовательно с той частью цепи, где мы хотим измерить ток. Давайте начнем с того, что посмотрим, как измерить общий ток, протекающий по всей цепи.

Справа на изображении выше амперметр неправильно подключен к цепи параллельно, что создает две проблемы. Первая проблема заключается в том, что есть альтернативные пути, по которым может течь ток, а это означает, что он не будет измеряться амперметром. Вторая проблема — возникло короткое замыкание. Как и у провода, амперметры имеют очень низкое сопротивление, поэтому они не будут влиять на ток при правильной установке в цепи. Однако при неправильном параллельном подключении такое низкое сопротивление позволит протекать через прибор очень сильному току, что приведет к перегоранию предохранителя.

Слева амперметр подключен так, что весь ток, протекающий по цепи, должен проходить через него; альтернативных путей нет.Это правильный способ подключения амперметра для измерения полного тока цепи, но не единственный. На самом деле в цепи есть несколько точек, куда можно подключить амперметр для измерения. На этом изображении каждый амперметр также измеряет общий ток цепи.

Теперь, когда мы знаем, как измерить полный ток в цепи, давайте посмотрим на измерение тока, проходящего через отдельные элементы. Ток по-разному проходит через последовательные и параллельные элементы. В параллельном соединении ток разделяется между ветвями в цепи. Например, чтобы измерить только ток, проходящий через резистор 1, мы должны подключить амперметр последовательно с верхней ветвью параллельной цепи. Это показано в левой части следующего изображения.

Аналогичным образом, размещение амперметра в нижней ветви будет измерять только ток, проходящий через резистор 2.В правой части изображения мы видим, что параллельное подключение амперметра позволит току обойти резисторы, создавая еще одно короткое замыкание!

В соединении серии через каждый элемент проходит одинаковое количество тока. Чтобы убедиться в этом, давайте посмотрим на новую схему, показанную здесь.

Амперметр расположен так, чтобы он измерял ток, протекающий через резистор A, и ток, протекающий через резистор B. Таким образом, вам нужно только одно измерение с помощью амперметра, чтобы получить токи на каждом отдельном элементе при последовательном соединении.

Итоги урока

Давайте рассмотрим. Амперметр — прибор для измерения электрического тока в амперах. Амперметр должен быть подключен последовательно к пути измерения тока. Параллельная установка амперметра приведет к короткому замыканию и неправильному измерению тока.

В параллельных цепях ток разделяется между различными параллельными ветвями, поэтому амперметр должен быть установлен в отдельной ветви, где должен измеряться ток.

В цепях серии через каждый элемент протекает одинаковое количество тока, поэтому амперметр можно установить в любом месте на пути, если он тоже включен последовательно.

Ключевые термины

Амперметр — прибор для измерения электрических токов

Мультиметр — универсальный прибор, который, помимо прочего, измеряет электрические токи

Напряжение — разность электрических потенциалов на единицу заряда

Ток — скорость, с которой электрический заряд проходит через любую заданную точку в цепи

Параллельное соединение — электрическое соединение, при котором ток разделяется между ветвями в цепи

Последовательное соединение — электрическое соединение, в котором то же самое количество проходов тока через каждый элемент

Результаты обучения

После этого урока проверьте, можете ли вы:

• Определить амперметр
• Разница между током и напряжением
• Опишите процесс использования амперметра
• Различают параллельное и последовательное подключение

Измерение электрических токов | IOPSpark

Электрическая схема

Электричество и магнетизм

Измерение электрического тока

Повествование о физике

за
11–14

Ток — это расход заряда

Электрический ток состоит из движущихся заряженных частиц. Итак, заряженные частицы движутся по кругу.

Чтобы разобраться в электрических цепях, вам нужно смоделировать поведение токов в цепях. Теперь мы рассмотрим, как можно измерить электрические токи и как мы можем разобраться в этих измерениях.

Электрический ток в одной части цепи измеряется амперметром, который дает значение в амперах.

Для проведения измерения в цепи делается зазор, и в этот зазор включается амперметр, так что заряженные частицы, движущиеся по цепи, должны проходить через измеритель.

Поскольку амперметр подключается непосредственно к цепи, он должен иметь низкое сопротивление, чтобы не уменьшать поток заряда, который он используется для измерения.

Повышение тока

Что на самом деле измеряет амперметр, когда он включен в цепь? Вы можете представить себе работу амперметра как подсчет зарядов, проходящих через прибор, чтобы увидеть, сколько зарядов проходит каждую секунду. Количество заряда, проходящего в секунду, является мерой электрического тока:

Количество заряженных частиц, проходящих в секунду: большой ток

Мало заряженных частиц проходит в секунду: небольшой ток

Мы можем уточнить это до электрического тока = количество заряда, проходящего в секунду .

Это эквивалентно электрическому току = скорости потока заряда .

Более формально, пожалуй:

ток = зарядка

Это можно записать символами:

I = Q т

Где I — текущий; Q — заряд; t — время, за которое течет заряд (длительность).

Вы также можете записать все отношения с помощью единиц:

ток в амперах = заряд в кулонах время в секундах

Для увеличения величины электрического тока,

• Либо нужно привести в движение больше заряженных частиц (изменить материал или толщину проволоки),
• Или нужно заставить заряженные частицы быстрее перемещаться по цепи.

Оба эти действия приводят к тому, что через любую точку цепи каждую секунду проходит больше заряда, и это больший электрический ток. В эпизоде ​​02 вы увидите, как можно увеличить электрический ток.

Ампер: мера электрического тока, который представляет собой скорость протекания заряда

Когда амперметр используется для измерения силы электрического тока, показания счетчика выражаются в амперах. Амперметр подключить в цепь последовательно, чтобы не было разветвлений: ток в проводах будет таким же, как и в амперметре.

Постоянный электрический ток в 1,0 ампер означает, что в секунду проходит один кулон заряда.

Что это значит? Сколько электронов составляют заряд на один кулон? Поскольку заряд одного электрона составляет 1,6 × 10 ^-19 кулонов, то в одном кулонах заряда должно быть около 6 × 10 ¹⁸ электронов (6 миллионов, миллионов, миллионов!).

Когда вы думаете об электрических токах в проводах, хорошая мысленная картина — это огромное количество электронов, дрейфующих по цепи с довольно умеренной скоростью!

Единица измерения электрического тока — ампер.

Обозначение ампера: A

Каким бы ни был проводник, каков бы ни был заряд, связь между током и накопленным количеством прошедшего заряда универсальна.

8.

4: Конструкция амперметра — рабочая сила LibreTexts

Амперметры для измерения электрического тока

Измеритель, предназначенный для измерения электрического тока, обычно называют «амперметром», потому что единицей измерения является «ампер».”

В конструкциях амперметров внешние резисторы, добавленные для увеличения полезного диапазона движения, подключены по параллельно движению, а не последовательно, как в случае вольтметров. Это связано с тем, что мы хотим разделить измеренный ток, а не измеренное напряжение, идущее на движение, и потому, что цепи делителя тока всегда образованы параллельными сопротивлениями.

Разработка амперметра

Взяв то же движение измерителя, что и в примере с вольтметром, мы можем увидеть, что он сам по себе будет очень ограниченным прибором, полное отклонение происходит только при 1 мА.

Как и в случае с расширением возможностей измерения напряжения измерительного механизма, нам пришлось бы соответственно изменить маркировку шкалы механизма, чтобы она показывала по-другому для расширенного диапазона тока. Например, если бы мы хотели спроектировать амперметр с диапазоном полной шкалы в 5 ампер с использованием того же движения измерителя, что и раньше (с внутренним диапазоном полной шкалы всего 1 мА), нам пришлось бы изменить маркировку механизма. шкала так, чтобы показывать 0 A в крайнем левом и 5 A в крайнем правом углу, а не от 0 мА до 1 мА, как раньше.Независимо от того, какой расширенный диапазон обеспечивают резисторы, соединенные параллельно, мы должны представить его графически на лицевой стороне счетчика.

Используя 5 ампер в качестве расширенного диапазона для движения нашего образца, давайте определим величину параллельного сопротивления, необходимого для «шунтирования» или обхода большей части тока, чтобы только 1 мА прошел через механизм с общим током 5 А. :

Из заданных значений тока движения, сопротивления движению и полного (измеренного) тока цепи мы можем определить напряжение на перемещении измерителя (закон Ома, примененный к центральной колонке, E = IR):

Зная, что цепь, образованная движением и шунтом, имеет параллельную конфигурацию, мы знаем, что напряжение на движущемся, шунтирующем и испытательном проводах (общее) должно быть одинаковым:

Мы также знаем, что ток через шунт должен быть разницей между общим током (5 ампер) и током через механизм (1 мА), потому что токи ответвления складываются в параллельной конфигурации:

Затем, используя закон Ома (R = E / I) в правом столбце, мы можем определить необходимое сопротивление шунта:

Конечно, мы могли бы рассчитать такое же значение чуть более 100 мОм (100 мОм) для шунта, вычислив полное сопротивление (R = E / I; 0. 5 вольт / 5 ампер = точно 100 мОм), затем обратная формула параллельного сопротивления, но арифметика была бы более сложной:

Амперметр в реальных конструкциях

В реальной жизни шунтирующий резистор амперметра обычно заключен в защитный металлический корпус измерительного блока, скрытый от глаз. Обратите внимание на конструкцию амперметра на следующей фотографии:

Данный амперметр является автомобильным прибором производства Stewart-Warner.Хотя сам механизм измерителя D’Arsonval, вероятно, имеет диапазон полной шкалы в миллиамперах, измеритель в целом имеет диапазон +/- 60 ампер. Шунтирующий резистор, обеспечивающий этот диапазон высоких токов, заключен в металлический корпус измерителя. Также обратите внимание на этот конкретный измеритель, что стрелка центрируется на нуле ампер и может указывать либо «положительный» ток, либо «отрицательный» ток. Подключенный к цепи зарядки аккумуляторной батареи автомобиля, этот измеритель может указывать состояние зарядки (электроны текут от генератора к аккумулятору) или состояние разрядки (электроны текут от аккумулятора к остальной части нагрузки автомобиля).

Увеличение полезного диапазона амперметра

Как и в случае с многодиапазонными вольтметрами, амперметрам может быть предоставлено более одного рабочего диапазона за счет включения нескольких шунтирующих резисторов, переключаемых с помощью многополюсного переключателя:

Обратите внимание, что резисторы диапазона подключаются через переключатель так, чтобы быть параллельно движению измерителя, а не последовательно, как это было в конструкции вольтметра. Разумеется, пятипозиционный переключатель одновременно контактирует только с одним резистором.Размер каждого резистора соответствует разному диапазону полной шкалы в зависимости от номинальной скорости движения измерителя (1 мА, 500 Ом).

В такой конструкции измерителя значение каждого резистора определяется одним и тем же методом с использованием известного полного тока, номинального отклонения перемещения и сопротивления перемещению. Для амперметра с диапазонами 100 мА, 1 А, 10 А и 100 А сопротивление шунта будет таким:

Обратите внимание, что значения этих шунтирующих резисторов очень низкие! 5. 00005 мОм составляет 5,00005 мОм, или 0,00500005 Ом! Чтобы достичь такого низкого сопротивления, шунтирующие резисторы амперметра часто должны быть изготовлены на заказ из проволоки относительно большого диаметра или твердых кусков металла.

При выборе размеров шунтирующих резисторов амперметра следует учитывать фактор рассеиваемой мощности. В отличие от вольтметра, резисторы диапазона амперметра должны пропускать большой ток. Если эти шунтирующие резисторы не имеют соответствующего размера, они могут перегреться и получить повреждения или, по крайней мере, потерять точность из-за перегрева.В приведенном выше примере счетчика рассеиваемая мощность при полномасштабной индикации составляет (двойные волнистые линии представляют «приблизительно равные» в математике):

Резистор на 1/8 Вт подойдет для R ₄ , резистора на 1/2 Вт будет достаточно для R ₃ и 5 Вт для R ₂ (хотя резисторы, как правило, сохраняют свою долговременную точность). Лучше, если они не будут эксплуатироваться рядом с их номинальной рассеиваемой мощностью, поэтому вы можете захотеть переоценить резисторы R ₂ и R ₃ ), но прецизионные резисторы на 50 Вт действительно редкие и дорогие компоненты.Для R ₁ может потребоваться изготовить нестандартный резистор из металлической заготовки или толстой проволоки, чтобы удовлетворить требованиям как низкого сопротивления, так и высокой номинальной мощности.

Иногда шунтирующие резисторы используются вместе с вольтметрами с высоким входным сопротивлением для измерения тока. В этих случаях ток через движение вольтметра достаточно мал, чтобы его можно было считать незначительным, а сопротивление шунта может быть рассчитано в зависимости от того, сколько вольт или милливольт будет выпадать на один ампер тока:

Если, например, шунтирующий резистор в приведенной выше схеме имеет номинал точно 1 Ом, на каждый ампер тока через него будет падать 1 вольт. Тогда показания вольтметра можно рассматривать как прямую индикацию тока через шунт. Для измерения очень малых токов можно использовать более высокие значения сопротивления шунта для создания большего падения напряжения на данную единицу тока, тем самым расширяя полезный диапазон (вольтметра) до более низких значений тока. Использование вольтметров в сочетании с маломощными шунтирующими сопротивлениями для измерения тока обычно наблюдается в промышленных приложениях.

Использование шунтирующего резистора и вольтметра вместо амперметра

Использование шунтирующего резистора вместе с вольтметром для измерения тока может быть полезным приемом для упрощения задачи частого измерения тока в цепи.Обычно, чтобы измерить ток через цепь с помощью амперметра, цепь должна быть разорвана (прервана) и амперметр вставлен между разделенными концами проводов, например:

Если у нас есть цепь, в которой необходимо часто измерять ток, или мы просто хотели бы сделать процесс измерения тока более удобным, можно поместить шунтирующий резистор между этими точками и оставить там постоянно, а показания тока будут сняты с помощью вольтметра как необходимо без нарушения целостности цепи:

Конечно, необходимо соблюдать осторожность при выборе достаточно низкого размера шунтирующего резистора, чтобы он не оказывал отрицательного воздействия на нормальную работу схемы, но, как правило, это несложно. Этот метод также может быть полезен при компьютерном анализе цепей, где мы могли бы захотеть, чтобы компьютер отображал ток через цепь с точки зрения напряжения (с SPICE это позволило бы нам избежать идиосинкразии чтения отрицательных значений тока):

Мы бы интерпретировали значение напряжения на шунтирующем резисторе (между узлами схемы 1 и 2 в моделировании SPICE) непосредственно как ампер, при этом 7.999E-04 составляет 0,7999 мА или 799,9 мкА. В идеале, напряжение 12 В, приложенное непосредственно к 15 кОм, даст нам ровно 0.8 мА, но сопротивление шунта немного уменьшает этот ток (как в реальной жизни). Однако такая крошечная ошибка обычно находится в приемлемых пределах точности либо для моделирования, либо для реальной схемы, и поэтому шунтирующие резисторы можно использовать во всех приложениях, кроме самых требовательных для точного измерения тока.

Обзор

• Диапазоны амперметра создаются путем добавления параллельных «шунтирующих» резисторов в цепь движения, обеспечивая точное деление тока.

Шунтирующие резисторы

• могут иметь большую рассеиваемую мощность, поэтому будьте осторожны при выборе деталей для таких измерителей!

Шунтирующие резисторы

• могут использоваться вместе с вольтметрами с высоким сопротивлением, а также с механизмами амперметра с низким сопротивлением, обеспечивая точное падение напряжения для заданных величин тока. Шунтирующие резисторы следует выбирать с максимально низким значением сопротивления, чтобы минимизировать их влияние на тестируемую цепь.

Вольтметры и амперметры

Вольтметры и амперметры измеряют соответственно напряжение и ток в цепи.Некоторые измерители в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях являются вольтметрами или амперметрами.

Вольтметры

Вольтметр — это прибор, который измеряет разность электрических потенциалов между двумя точками в электрической цепи. Аналоговый вольтметр перемещает указатель по шкале пропорционально напряжению в цепи; цифровой вольтметр обеспечивает числовой дисплей. Любое измерение, которое можно преобразовать в напряжение, можно отобразить на правильно откалиброванном измерителе; такие измерения включают давление, температуру и расход.

Вольтметр

Вольтметр демонстрационный по физике

Чтобы вольтметр мог измерять напряжение устройства, он должен быть подключен параллельно этому устройству. Это необходимо, потому что параллельные объекты испытывают одинаковую разность потенциалов.

Вольтметр параллельно

(a) Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (V) помещают параллельно источнику напряжения или одному из резисторов.Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между точками a и b. Невозможно подключить вольтметр напрямую к ЭДС без учета его внутреннего сопротивления r. (б) Используемый цифровой вольтметр

Амперметры

Амперметр измеряет электрический ток в цепи. Название происходит от названия единицы измерения электрического тока в системе СИ, ампер (А).

Чтобы амперметр мог измерять ток устройства, он должен быть последовательно подключен к этому устройству.Это необходимо, потому что последовательно соединенные объекты испытывают одинаковый ток. Их нельзя подключать к источнику напряжения — амперметры предназначены для работы с минимальной нагрузкой (которая относится к падению напряжения на амперметре, обычно составляющему небольшую долю вольта).

Амперметр серии

Амперметр (A) включен последовательно для измерения тока. Весь ток в этой цепи протекает через счетчик. Амперметр будет иметь такие же показания, если он расположен между точками d и e или между точками f и a, как и в показанном положении.(Обратите внимание, что заглавная буква E обозначает ЭДС, а r обозначает внутреннее сопротивление источника разности потенциалов.)

Гальванометры (аналоговые счетчики)

Аналоговые счетчики имеют иглы, которые поворачиваются, чтобы указывать на числа на шкале, в отличие от цифровых счетчиков, которые имеют числовые показания. Сердцем большинства аналоговых счетчиков является устройство, называемое гальванометром, обозначенное цифрой G. . Ток через гальванометр I _G вызывает пропорциональное движение или отклонение стрелки.

Двумя важнейшими характеристиками любого гальванометра являются его сопротивление и чувствительность по току. Чувствительность по току — это ток, который дает полное отклонение стрелки гальванометра, другими словами, максимальный ток, который может измерить прибор. Например, гальванометр с токовой чувствительностью 50 мкА имеет максимальное отклонение стрелки при протекании через него 50 мкА, находится на полпути шкалы, когда через него протекает 25 мкА, и так далее.

Если такой гальванометр имеет сопротивление 25 Ом, то напряжение всего В = IR = (50 мкА) (25 Ом) = 1. 25 мВ дает полное показание. Подключив резисторы к этому гальванометру различными способами, вы можете использовать его как вольтметр или амперметр для измерения широкого диапазона напряжений или токов.

Гальванометры как вольтметры

Гальванометр может работать как вольтметр, если он подключен последовательно с большим сопротивлением R . Значение R определяется максимальным измеряемым напряжением. Предположим, вам нужно 10 В для полного отклонения вольтметра, содержащего гальванометр с сопротивлением 25 Ом и чувствительностью 50 мкА.Тогда приложенное к измерителю напряжение 10 В должно давать ток 50 мкА. Общее сопротивление должно быть:

$ R_ {tot} = R + r = \ frac {V} {I} = \ frac {10V} {50 \ mu A} = 200 k \ Omega, $

или:

$ R = R_ {tot} — r = 200 k \ Omega — 25 \ Omega \ приблизительно 200 k \ Omega. $

(R настолько велик, что сопротивление гальванометра, r, почти пренебрежимо мало). Обратите внимание, что приложено 5 В. Этот вольтметр производит отклонение на половину шкалы, пропуская через измеритель ток 25 мкА, и поэтому показания вольтметра пропорциональны напряжению, если это необходимо.Этот вольтметр не будет полезен для напряжений менее примерно половины вольта, потому что отклонение измерителя будет слишком маленьким для точного считывания. Для других диапазонов напряжения другие сопротивления устанавливаются последовательно с гальванометром. Многие измерители позволяют выбирать шкалы, что включает последовательное включение соответствующего сопротивления с гальванометром.

Гальванометры как амперметры

Тот же гальванометр может также работать как амперметр, если он размещен параллельно с небольшим сопротивлением R , часто называемым шунтирующим сопротивлением.Поскольку сопротивление шунта невелико, большая часть тока проходит через него, что позволяет амперметру измерять токи, намного превышающие те, которые вызывают полное отклонение гальванометра.

Предположим, например, что нам нужен амперметр, который дает полную шкалу отклонения для 1,0 А и который содержит тот же гальванометр на 25 Ом с чувствительностью 50 мкА. Поскольку R и R параллельны, напряжение на них одинаковое.

Эти ИК-капли: IR = I _G r

, так что: $ IR = \ frac {I_G} {I} = \ frac {R} {r}.{-3} \ Omega. $

Вольтметры и амперметры постоянного тока — College Physics

Цели обучения

• Объясните, почему вольтметр нужно подключать параллельно цепи.
• Нарисуйте схему, показывающую правильно подключенный амперметр в цепь.
• Опишите, как гальванометр можно использовать как вольтметр или амперметр.
• Найдите сопротивление, которое необходимо подключить последовательно с гальванометром, чтобы его можно было использовать в качестве вольтметра с заданными показаниями.
• Объясните, почему измерение напряжения или тока в цепи никогда не может быть точным.

Вольтметры измеряют напряжение, а амперметры измеряют ток. Некоторые измерители в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях являются вольтметрами или амперметрами. (См. (Рисунок).) Внутренняя конструкция простейшего из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, дает более полное представление о применениях последовательного и параллельного подключения.

Датчики топлива и температуры (крайний правый и крайний левый, соответственно) в этом Volkswagen 1996 года представляют собой вольтметры, которые регистрируют выходное напряжение «передающих» устройств, которое, как мы надеемся, пропорционально количеству бензина в баке и температуре двигателя. (Источник: Кристиан Гирсинг)

Вольтметры

подключаются параллельно к любому измеряемому напряжению устройства. Параллельное соединение используется, потому что объекты, находящиеся параллельно, испытывают одинаковую разность потенциалов. (См. (Рисунок), где вольтметр обозначен символом V.)

Амперметры подключаются последовательно к любому измеряемому устройству. Последовательное соединение используется потому, что последовательно соединенные объекты имеют одинаковый ток, проходящий через них. (См. (Рисунок), где амперметр обозначен символом A.)

(a) Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (V) помещают параллельно источнику напряжения или одному из резисторов. Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между точками a и b.Невозможно подключить вольтметр напрямую к ЭДС без учета ее внутреннего сопротивления,. (b) Используемый цифровой вольтметр. (Источник: Messtechniker, Wikimedia Commons)

Для измерения тока последовательно подключают амперметр (А). Весь ток в этой цепи протекает через счетчик. Амперметр будет иметь такие же показания, если он расположен между точками d и e или между точками f и a, как и в показанном положении. (Обратите внимание, что заглавная буква E обозначает ЭДС и обозначает внутреннее сопротивление источника разности потенциалов. )

Аналоговые приборы: гальванометры

У аналоговых счетчиков есть стрелка, которая поворачивается, чтобы указывать на числа на шкале, в отличие от цифровых счетчиков, которые имеют числовые показания, аналогичные ручному калькулятору. Сердцем большинства аналоговых счетчиков является устройство, называемое гальванометром, обозначаемое буквой G. Ток, протекающий через гальванометр, вызывает пропорциональное отклонение стрелки. (Это отклонение происходит из-за силы магнитного поля на провод с током.)

Двумя важнейшими характеристиками данного гальванометра являются его сопротивление и чувствительность по току.Чувствительность по току — это ток, при котором стрелка гальванометра полностью отклоняется, то есть максимальный ток, который прибор может измерить. Например, гальванометр с чувствительностью по току имеет максимальное отклонение стрелки при прохождении через него, считывает половину шкалы при протекании через него и т. Д.

Если у такого гальванометра есть сопротивление, то при напряжении, равном только полномасштабное показание. Подключив резисторы к этому гальванометру различными способами, вы можете использовать его как вольтметр или амперметр, который может измерять широкий диапазон напряжений или токов.

Гальванометр как амперметр

Тот же гальванометр можно превратить в амперметр, разместив его параллельно с небольшим сопротивлением, часто называемым шунтирующим сопротивлением, как показано на (Рисунок). Поскольку сопротивление шунта невелико, большая часть тока проходит через него, что позволяет амперметру измерять токи, намного превышающие токи, вызывающие полное отклонение гальванометра.

Предположим, например, что необходим амперметр, который дает полное отклонение на 1.0 А, и содержит такой же гальванометр со своей чувствительностью. Поскольку и параллельны, напряжение на них одинаковое.

Эти капли такие то. Решив и отметив, что это 0,999950 А, мы имеем

Проведение измерений изменяет схему

Когда вы используете вольтметр или амперметр, вы подключаете другой резистор к существующей цепи и, таким образом, изменяете схему. В идеале вольтметры и амперметры не оказывают заметного влияния на схему, но полезно изучить обстоятельства, при которых они влияют или не влияют.

Сначала рассмотрим вольтметр, который всегда размещается параллельно с измеряемым устройством. Через вольтметр протекает очень небольшой ток, если его сопротивление на несколько порядков больше, чем сопротивление устройства, и поэтому на цепь это не оказывает заметного влияния. (См. (Рисунок) (a).) (Большое сопротивление, параллельное малому сопротивлению, имеет суммарное сопротивление, по существу равное малому.) Если, однако, сопротивление вольтметра сопоставимо с сопротивлением измеряемого устройства, тогда два соединенных параллельно имеют меньшее сопротивление, что существенно влияет на схему.(См. (Рисунок) (b).) Напряжение на устройстве не такое, как при отключении вольтметра от цепи.

(а) Вольтметр, имеющий сопротивление намного больше, чем сопротивление устройства (), с которым он подключен параллельно, создает параллельное сопротивление, по существу такое же, как и у устройства, и не оказывает заметного влияния на измеряемую цепь. (b) Здесь вольтметр имеет такое же сопротивление, как и устройство (), так что параллельное сопротивление составляет половину от того, которое есть, когда вольтметр не подключен. Это пример значительного изменения схемы, которого следует избегать.

Амперметр включается последовательно в ответвлении измеряемой цепи, так что его сопротивление добавляется к этой ветви. Обычно сопротивление амперметра очень мало по сравнению с сопротивлениями устройств в цепи, поэтому дополнительное сопротивление незначительно. (См. (Рисунок) (a).) Однако, если задействованы очень маленькие сопротивления нагрузки или если сопротивление амперметра не такое низкое, как должно быть, то общее последовательное сопротивление значительно больше, и ток в ветви измеряется уменьшается.(См. (Рисунок) (b).)

Практическая проблема может возникнуть, если амперметр подключен неправильно. Если бы он был включен параллельно с резистором для измерения тока в нем, вы могли бы повредить счетчик; низкое сопротивление амперметра позволит большей части тока в цепи проходить через гальванометр, и этот ток будет больше, поскольку эффективное сопротивление меньше.

(a) Амперметр обычно имеет такое маленькое сопротивление, что общее последовательное сопротивление в измеряемой ветви существенно не увеличивается.Схема практически не изменилась по сравнению с отсутствием амперметра. (b) Здесь сопротивление амперметра такое же, как и у ветви, так что общее сопротивление удваивается, а сила тока вдвое меньше, чем без амперметра. Этого существенного изменения схемы следует избегать.

Одним из решений проблемы вольтметров и амперметров, мешающих измеряемым цепям, является использование гальванометров с большей чувствительностью. Это позволяет создавать вольтметры с большим сопротивлением и амперметры с меньшим сопротивлением, чем при использовании менее чувствительных гальванометров.

Существуют практические пределы чувствительности гальванометра, но можно получить аналоговые измерители, которые делают измерения с точностью до нескольких процентов. Обратите внимание, что неточность возникает из-за изменения схемы, а не из-за неисправности счетчика.

Связи: границы знаний

Выполнение измерения изменяет измеряемую систему таким образом, что приводит к неточности измерения. Для макроскопических систем, таких как схемы, обсуждаемые в этом модуле, изменение обычно можно сделать пренебрежимо малым, но полностью исключить его нельзя.Для субмикроскопических систем, таких как атомы, ядра и более мелкие частицы, измерение изменяет систему таким образом, что невозможно сделать сколь угодно малым. Это фактически ограничивает знания о системе — даже ограничивает то, что природа может знать о самой себе. Мы увидим глубокие последствия этого, когда принцип неопределенности Гейзенберга будет обсуждаться в модулях по квантовой механике.

Существует еще один метод измерения, основанный на полном отсутствии тока и, следовательно, без изменения схемы.Они называются нулевыми измерениями и являются темой нулевых измерений. Цифровые измерители, которые используют твердотельную электронику и нулевые измерения, могут достигать точности в одну часть.

Проверьте свое понимание

Цифровые счетчики способны обнаруживать меньшие токи, чем аналоговые счетчики, использующие гальванометры. Как это объясняет их способность измерять напряжение и ток более точно, чем аналоговые измерители?

Поскольку цифровые счетчики требуют меньшего тока, чем аналоговые счетчики, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики.Их сопротивление в качестве вольтметра может быть намного больше, чем у аналогового измерителя, а их сопротивление в качестве амперметра может быть намного меньше, чем у аналогового измерителя. Обратитесь к (Рисунок) и (Рисунок) и их обсуждение в тексте.

Исследования PhET: комплект для конструирования цепей (только для постоянного тока), виртуальная лаборатория

Стимулируйте нейрон и следите за тем, что происходит. Сделайте паузу, перемотайте назад и двигайтесь вперед во времени, чтобы наблюдать за перемещением ионов через мембрану нейрона.

Сводка раздела

• Вольтметры измеряют напряжение, а амперметры измеряют ток.
• Вольтметр помещается параллельно источнику напряжения для получения полного напряжения и должен иметь большое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
• Амперметр подключается последовательно, чтобы получить полный ток, протекающий через ответвление, и должен иметь небольшое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
• Оба могут быть основаны на комбинации резистора и гальванометра, устройства, которое дает аналоговые показания тока.
• Стандартные вольтметры и амперметры изменяют измеряемую цепь и, таким образом, имеют ограниченную точность.

Концептуальные вопросы

Почему не следует подключать амперметр непосредственно к источнику напряжения, как показано на (Рисунок)? (Обратите внимание, что скрипт E на рисунке означает ЭДС.)

Предположим, вы используете мультиметр (предназначенный для измерения диапазона напряжений, токов и сопротивлений) для измерения тока в цепи и случайно оставляете его в режиме вольтметра.