Электрические измерения единицы: Основные электрические величины и единицы их измерения

Основные электрические величины и единицы их измерения

Рассмотрим основные электрические величины, которые мы изучаем сначала в школе, затем в средних и высших учебных заведениях. Все данные для удобства сведем в небольшую таблицу. После таблицы будут приведены определения отдельных величин, на случай возникновения каких-либо непониманий.

Существуют десятичные приставки, которые используются в названии величины и служат для упрощения описания. Самые распространенные из них: мега, мили, кило, нано, пико. В таблице приведены и остальные приставки, кроме названных.

Сила тока в 1А – это величина, равная отношению заряда в 1 Кл, прошедшего за 1с времени через поверхность (проводник), к времени прохождения заряда через поверхность. Для протекания тока необходимо, чтобы цепь была замкнутой.

Сила тока измеряется в амперах. 1А=1Кл/1c

В практике встречаются

1кА = 1000А

1мА = 0,001А

1мкА = 0,000001А

Электрическое напряжение – разность потенциалов между двумя точками электрического поля. Величина электрического потенциала измеряется в вольтах, следовательно, и напряжение измеряется в вольтах (В).

1Вольт – напряжение, которое необходимо для выделения в проводнике энергии в 1Ватт при протекании по нему тока силой в 1Ампер.

1В=1Вт/1А.

В практике встречаются

1кВ = 1000В

1мВ = 0,001В

Электрическое сопротивление – характеристика проводника препятствовать протеканию по нему электрического тока. Определяется как отношение напряжения на концах проводника к силе тока в нем. Измеряется в омах (Ом). В некоторых пределах величина постоянная.

1Ом – сопротивление проводника при протекании по нему постоянного тока силой 1А и возникающем при этом на концах напряжении в 1В.

Из школьного курса физики все мы помним формулу для однородного проводника постоянного сечения:

R=ρlS – сопротивление такого проводника зависит от сечения S и длины l

где ρ – удельное сопротивление материала проводника, табличная величина.

Между тремя вышеописанными величинами существует закон Ома для цепи постоянного тока.

Ток в цепи прямо пропорционален величине напряжения в цепи и обратно пропорционален величине сопротивления цепи – закон Ома.

I=U/R

Электрической емкостью называется способность проводника накапливать электрический заряд.

Емкость измеряется в фарадах (1Ф).

1Ф = 1Кл/1В

1Ф – это емкость конденсатора между обкладками которого возникает напряжение 1В при заряде в 1Кл.

В практике встречаются

1пФ = 0,000000000001Ф

1нФ = 0,000000001Ф

Индуктивность – это величина, характеризующая способность контура, по которому протекает электрический ток, создавать и накапливать магнитное поле.

Индуктивность измеряется в генри.

1Гн = (В*с)/А

1Гн – величина, равная ЭДС самоиндукции, возникающей при изменении величины тока в контуре на 1А в течение 1секунды.

В практике встречаются

1мГн = 0, 001Гн

Электрическая проводимость – величина, показывающая способность тела проводить электрический ток. Обратная величина сопротивлению.

Электропроводность измеряется в сименсах.

1См = Ом^-1

Единицы измерения электрических величин

Иногда в электрических или электронных схемах и системах необходимо использовать кратные или дольные значения стандартных единиц, когда измеряемые величины очень велики или очень малы.

В следующей таблице приведен список некоторых стандартных электрических единиц измерения, используемых в электрических формулах.

Стандартные электрические единицы

Кратные и дольные значения

Существует огромный диапазон значений, встречающихся в электрической и электронной технике, между максимальным значением и минимальным значением стандартной отдельно взятой единицы измерения.  Например, сопротивление может быть ниже 0,01 Ом или выше, чем 1 000 000 Ом. Используя кратные и дольные значения  мы можем избежать написания большого количества нулей до или после десятичной запятой. В приведенной ниже таблице перечислены приставки для кратных и дольных единиц.

Таким образом, чтобы отображать единицы или кратность единиц для сопротивления, тока или напряжения, мы использовали бы в качестве примера:

• 1 кВ = 1 киловольт- что равно 1000 вольт.
• 1 мА = 1 миллиампер,что равно одной тысячной (1/1000) ампера.
• 47 кОм = 47 килоом- что равно 47000 Ом.
• 100uF = 100 микрофарад,что равно 100 миллионной (100/1 000 000) фарада.
• 1 кВт = 1 киловатт, что равно 1000 Вт.
• 1MHz = 1 мегагерц,что равно миллиону Герц.

Для преобразования из одного префикса в другой необходимо либо умножить, либо разделить на разницу между двумя значениями. Например, для того чтобы преобразовать   МГц в кГц, необходимо значение в кГц умножить на 1000, т.е. 1МГц = 1000кГц.

Точно так же, если нам нужно было преобразовать килогерцы в мегагерцы, нам нужно было бы делить на тысячу. Гораздо проще и быстрее будет перемещать десятичную точку влево или вправо в зависимости от того, нужно ли умножать или делить.

Как и «стандартные» электрические единицы измерения, упомянутые выше, другие единицы также используются в электротехнике для обозначения других значений и величин, таких как:

• Втч (Ваттчас) количество электрической энергии, потребляемой приемником в течение определенного периода времени.  Например, лампочка потребляет сто ватт электроэнергии в течение одного часа. Он обычно используется в виде: Втч(ватт-часов), кВтч (киловатт-час), который составляет 1000 ватт-часов или МВт-ч (мегаватт-час), что составляет 1 000 000 ватт-часов.
• дБ — децибел – одна десятая единицы измерения Белл (символ Б) и используется для представления усиления как по напряжению, так и по току. Это логарифмическая единица, выраженная в дБ и, обычно, используется для представления отношения входного сигнала к выходному и используется, как правило, в разного рода усилителях.

Например, отношение дБ входного напряжения (Uin) к выходному напряжению (Uout) выражается как 20log ₁₀ (Uout/Uin). Значение в дБ может быть положительным (20 дБ), представляющим коэффициент усиления или отрицательный (-20 дБ), представляющий потерю с единицей, т.е. при Вход = выход, получаем 0 дБ.

• θ —  фазовый угол — это разность в градусах между формой сигнала напряжения и формой волны, имеющей такое же периодическое время.  Это разность во времени или сдвиг во времени и в зависимости от элемента схемы может иметь «ведущее» или «отстающее» значение. Фазовый угол формы волны измеряется в градусах или радианах.
• ω —  угловая частота – это величина, которая в основном используется в цепях переменного тока для представления скорости изменения фаз и равная 2πƒ. Измеряется в радианах в секунду, рад/с. Один цикл (оборот) составляет 360 градусов или 2π, поэтому половина оборота задается как 180 градусов или π рад.

В следующем учебном пособии по теории схем постоянного тока мы рассмотрим законы Кирхгофа, которые вместе с законом Ома позволяют рассчитать различные напряжения и токи, циркулирующие внутри сложной цепи.

Электрические измерения. Схема измерения величин напряжения, силы тока, сопротивления.

Измерение таких параметров как напряжение, сила тока, сопротивление для систем сигнализации не отличается от методов
измерения перечисленных величин в других электрических цепях. Для дальнейшего рассмотрения темы нам понадобятся:

• схема измерения,
• закон Ома,
• минимальные навыки пользования мультиметром (тестером).

Несколько небольших уточнений:

• рассматриваемые методы измерений применимы к цепям, не содержащим емкостей и индуктивностей,
• измерения электрических величин напряжения, тока, сопротивления производятся для участка цепи, имеющего активное сопротивление,
  поэтому приемлимы как для постоянного напряжения (тока) так и для переменного,
• сопротивлением соединительных проводов пренебрегаем. Вопросы влияния сопротивления соединений на значения параметров
  электрических цепей рассмотрены на странице «питание сигнализации, видеонаблюдения».
• участки цепи, обозначенные на схемах как резистор (R), можете рассматривать как отдельный элемент или совокупность элементов электрической
  цепи, имеющих общее сопротивление R.

Измерение напряжения.

Это измерение производится путем подключения вольтметра (мультиметра в режиме «измерение электрического напряжения») параллельно
измеряемому участку (схема на рис. 1). Следует отметить, что измерение между точками 1-5 даст значение напряжения на всей цепи, остальные случаи —
для соответствующих участков.

Эту схему мы еще используем, рассматривая вопросы измерения силы электрического тока и сопротивления при помощи вольтметра.

Измерение силы тока.

Используется амперметр или мультиметр (тестер) в режиме «измерение тока», подключаемые последовательно измеряемой цепи. Значение
силы электрического тока измеряется для всей цепи (схема — рис.2).

Измерение сопротивления.

Наиболее трудоемкий процесс. Во первых, при непосредственном подключении тестера (мультиметра) (схема рис.3) напряжение и ток в цепи должны
отсутствовать, во вторых, (схема рис.4) другие элементы (участки) цепи будут оказывать влияние на результат, поэтому их придется отключить,
чтобы схема измерения соответствовала рисунку 3.

Выход, однако, есть. Его рассмотрим ниже.

Косвенные измерения электрических величин.

Для этого самое время вспомнить закон Ома. Формула, а также ее производные, которые нам понадобятся выглядят следующим образом:

I=U/R (формула 1),

U=I*R (формула 2),

R=U/I (формула 3),

где

I — электрический ток

U — напряжение

R — сопротивление.

Единицы измерения (размерность) указанных величин соответственно:

А — ампер,

В — вольт,

Ом — ом.

На практике (для слаботочных цепей) они не всегда удобны, поэтому можно использовать:

мА — милиампер (1000 мА=1А),

В — вольт,

кОм — килоом. (1000 Ом=1кОм).

Внимание! Одновременно используйте единицы измерения из одного ряда. Если Вы подставляете в формулу закона Ома значения
силы тока в мА, то сопротивление получите в кОм и никак иначе.

Как можно видеть из приведенных выше формул, зная значения двух величин, можно вычислить третью. Рассмотрим практическое применение
закона Ома при проведении измерений электрических величин. Из схемы измерения напряжения видно, что оно не требует нарушения электрической цепи,
поэтому осуществляется наиболее просто. Измерение силы тока в последовательной цепи можно произвести один раз поскольку он будет одинаков во
всех участках. Однако, следует быть внимательным, ибо, если схема цепи имеет вид, приведенный на рисунке слева, то суммарный ток распределится
по участкам цепи, согласно закона Кирхгофа: I=I1+I2+In.

Завершая тему, продемонстрирую как на практике выглядит применение закона Ома при проведении электрических измерений.

Возьмем схему на рисунке 1. Предположим, что в результате измерений мы получили следующие значения:

Общая сила тока для цепи- I=0,5 A,

Напряжения U1=10 B, U2=5 B.

Тогда значения сопротивлений будут:

R1=U1/I=10/0,5=20 Ом

R2=U2/I=5/0,5=10 Ом.

Как видите, все просто.

© 2010-2021 г.г.. Все права защищены.

Материалы, представленные на сайте, имеют ознакомительно-информационный характер и не могут использоваться в качестве руководящих документов

единицы и средства, способы измерения

Потребности науки и техники включают в себя проведение множества измерений, средства и методы которых постоянно развиваются и совершенствуются. Важнейшая роль в этой области принадлежит измерениям электрических величин, находящим широчайшее применение в самых различных отраслях.

Понятие об измерениях

Измерение любой физической величины производится путем сравнения ее с некоторой величиной того же рода явлений, принятой в качестве единицы измерения. Результат, полученный при сравнении, представляется в численном виде в соответствующих единицах.

Эта операция осуществляется с помощью специальных средств измерения – технических приспособлений, взаимодействующих с объектом, те или иные параметры которого требуется измерить. При этом используются определенные методы – приемы, посредством которых проводится сравнение измеряемой величины с единицей измерения.

Существует несколько признаков, служащих основой для классификации измерений электрических величин по видам:

• Количество актов измерения. Здесь существенна их однократность или многократность.
• Степень точности. Различают технические, контрольно-поверочные, максимально точные измерения, а также равноточные и неравноточные.
• Характер изменения измеряемой величины во времени. Согласно этому критерию измерения бывают статические и динамические. Путем динамических измерений получают мгновенные значения величин, меняющихся во времени, а статических – некоторые постоянные значения.
• Представление результата. Измерения электрических величин могут быть выражены в относительной или в абсолютной форме.
• Способ получения искомого результата. По данному признаку измерения делятся на прямые (в них результат получается непосредственно) и косвенные, при которых прямо измеряются величины, связанные с искомой величиной какой-либо функциональной зависимостью. В последнем случае искомая физическая величина вычисляется по полученным результатам. Так, измерение силы тока с помощью амперметра – это пример прямого измерения, а мощности – косвенного.

Средства измерения

Приспособления, предназначенные для измерения, должны обладать нормированными характеристиками, а также сохранять на протяжении определенного времени либо воспроизводить единицу той величины, для измерения которой они предназначены.

Средства измерения электрических величин подразделяются на несколько категорий в зависимости от назначения:

• Меры. Данные средства служат для воспроизведения величины некоторого заданного размера – как, например, резистор, воспроизводящий с известной погрешностью определенное сопротивление.
• Измерительные преобразователи, формирующие сигнал в форме, удобной для хранения, преобразования, передачи. Для непосредственного восприятия информация такого рода недоступна.
• Электроизмерительные приборы. Эти средства предназначены для представления информации в доступной наблюдателю форме. Они могут быть переносными или стационарными, аналоговыми или цифровыми, регистрирующими или сигнализирующими.
• Электроизмерительные установки представляют собой комплексы вышеперечисленных средств и дополнительных устройств, сосредоточенные в одном месте. Установки позволяют проводить более сложные измерения (например, магнитных характеристик или удельного сопротивления), служат как поверочные или эталонные устройства.
• Электроизмерительные системы тоже являются совокупностью различных средств. Однако, в отличие от установок, приборы для измерения электрических величин и прочие средства в составе системы рассредоточены. С помощью систем можно измерять несколько величин, хранить, обрабатывать и передавать сигналы измерительной информации.

При необходимости решения какой-либо конкретной сложной измерительной задачи формируют измерительно-вычислительные комплексы, объединяющие ряд устройств и электронно-вычислительную аппаратуру.

Характеристики измерительных средств

Устройства измерительной аппаратуры обладают определенными свойствами, важными для выполнения их непосредственных функций. К ним относятся:

• Метрологические характеристики, такие как чувствительность и ее порог, диапазон измерения электрической величины, погрешность прибора, цена деления, быстродействие и др.
• Динамические характеристики, например амплитудные (зависимость амплитуды выходного сигнала прибора от амплитуды на входе) или фазовые (зависимость фазового сдвига от частоты сигнала).
• Эксплуатационные характеристики, отражающие меру соответствия прибора требованиям эксплуатации в определенных условиях. К ним относятся такие свойства, как достоверность показаний, надежность (работоспособность, долговечность и безотказность аппарата), ремонтопригодность, электрическая безопасность, экономичность.

Совокупность характеристик аппаратуры устанавливается соответствующими нормативно-техническими документами для каждого типа устройств.

Применяемые методы

Измерение электрических величин производится посредством различных методов, которые также можно классифицировать по следующим критериям:

• Род физических явлений, на основе которого измерение проводится (электрические или магнитные явления).
• Характер взаимодействия измерительного средства с объектом. В зависимости от него различают контактные и бесконтактные методы измерения электрических величин.
• Режим проведения измерения. В соответствии с ним измерения бывают динамическими и статическими.
• Способ осуществления измерений. Разработаны как методы непосредственной оценки, когда искомая величина прямо определяется прибором (к примеру, амперметром), так и более точные методы (нулевые, дифференциальные, противопоставления, замещения), в которых она выявляется путем сравнения с известной величиной. В качестве приборов сравнения служат компенсаторы и электроизмерительные мосты постоянного и переменного тока.

Электроизмерительные приборы: виды и особенности

Измерение основных электрических величин требует большого разнообразия приборов. В зависимости от физического принципа, положенного в основу их работы, все они делятся на следующие группы:

• Электромеханические приборы обязательно имеют в конструкции подвижную часть. К этой большой группе измерительных средств относятся электродинамические, ферродинамические, магнитоэлектрические, электромагнитные, электростатические, индукционные приборы. Например, магнитоэлектрический принцип, применяющийся очень широко, может быть положен в основу таких устройств, как вольтметры, амперметры, омметры, гальванометры. На индукционном принципе основаны счетчики электроэнергии, частотомеры и т. д.
• Электронные приборы отличаются наличием дополнительных блоков: преобразователей физических величин, усилителей, преобразователей и пр. Как правило, в приборах этого типа измеряемая величина преобразуется в напряжение, и конструктивной основой их служит вольтметр. Электронные измерительные приборы применяются в качестве частотомеров, измерителей емкости, сопротивления, индуктивности, осциллографов.
• Термоэлектрические приборы сочетают в своей конструкции измерительное устройство магнитоэлектрического типа и термопреобразователь, образуемый термопарой и нагревателем, через который протекает измеряемый ток. Приборы этого типа используются в основном при измерениях высокочастотных токов.
• Электрохимические. Принцип их работы базируется на процессах, которые протекают на электродах либо в исследуемой среде в межэлектродном пространстве. Применяются приборы этого типа для измерения электропроводности, количества электричества и некоторых неэлектрических величин.

По функциональным особенностям различают следующие виды приборов для измерения электрических величин:

• Показывающие (сигнализирующие) – это устройства, позволяющие производить только непосредственное считывание измерительной информации, такие как ваттметры или амперметры.
• Регистрирующие – приборы, допускающие возможность регистрации показаний, например, электронные осциллографы.

По типу сигнала приборы делятся на аналоговые и цифровые. Если устройство вырабатывает сигнал, представляющий собой непрерывную функцию измеряемой величины, оно является аналоговым, например, вольтметр, показания которого выдаются при помощи шкалы со стрелкой. В том случае, если в устройстве автоматически вырабатывается сигнал в виде потока дискретных значений, поступающий на дисплей в численной форме, говорят о цифровом измерительном средстве.

Цифровые приборы имеют некоторые недостатки по сравнению с аналоговыми: меньшая надежность, потребность в источнике питания, более высокая стоимость. Однако их отличают и существенные преимущества, в целом делающие применение цифровых устройств более предпочтительным: удобство эксплуатации, высокая точность и помехоустойчивость, возможность универсализации, сочетания с ЭВМ и дистанционной передачи сигнала без потери точности.

Погрешности и точность приборов

Важнейшая характеристика электроизмерительного прибора – класс точности. Измерение электрических величин, как и любых других, не может производиться без учета погрешностей технического устройства, а также дополнительных факторов (коэффициентов), влияющих на точность измерения. Предельные значения приведенных погрешностей, допускаемые для данного типа прибора, называются нормированными и выражаются в процентах. Они и определяют класс точности конкретного прибора.

Стандартные классы, которыми принято маркировать шкалы измерительных устройств, следующие: 4,0; 2,5; 1,5; 1,0; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05. В соответствии с ними установлено разделение по назначению: приборы, принадлежащие к классам от 0,05 до 0,2, относятся к образцовым, классами 0,5 и 1,0 обладают лабораторные приборы, и, наконец, устройства классов 1,5–4,0 являются техническими.

При выборе измерительного прибора необходимо, чтобы он соответствовал по классу решаемой задаче, при этом верхний предел измерения должен быть как можно ближе к численному значению искомой величины. То есть чем большего отклонения стрелки прибора удается достичь, тем меньше будет относительная погрешность проводимого измерения. Если в распоряжении имеются только приборы низкого класса, выбирать следует такой, который обладает наименьшим рабочим диапазоном. Используя данные способы, измерения электрических величин можно провести достаточно точно. При этом также нужно учитывать тип шкалы прибора (равномерная или неравномерная, как, например, шкалы омметров).

Основные электрические величины и единицы их измерения

Чаще всего электрические измерения связаны со следующим набором величин:

• Сила тока (или просто ток) I. Данной величиной обозначается количество электрического заряда, проходящего через сечение проводника за 1 секунду. Измерение величины электрического тока проводится в амперах (A) при помощи амперметров, авометров (тестеров, так называемых «цешек»), цифровых мультиметров, измерительных трансформаторов.
• Количество электричества (заряд) q. Эта величина определяет, в какой мере то или иное физическое тело может являться источником электромагнитного поля. Электрический заряд измеряется в кулонах (Кл). 1 Кл (ампер-секунда) = 1 А ∙ 1 с. Приборами для измерения служат электрометры либо электронные зарядометры (кулон-метры).
• Напряжение U. Выражает разность потенциалов (энергии зарядов), существующую между двумя различными точками электрического поля. Для данной электрической величины единицей измерения служит вольт (В). Если для того, чтобы из одной точки переместить в другую заряд в 1 кулон, поле совершает работу в 1 джоуль (то есть затрачивается соответствующая энергия), то разность потенциалов – напряжение – между этими точками составляет 1 вольт: 1 В = 1 Дж/1 Кл. Измерение величины электрического напряжения производится посредством вольтметров, цифровых либо аналоговых (тестеры) мультиметров.
• Сопротивление R. Характеризует способность проводника препятствовать прохождению через него электрического тока. Единица сопротивления – ом. 1 Ом – это сопротивление проводника, имеющего напряжение на концах в 1 вольт, к току величиной в 1 ампер: 1 Ом = 1 В/1 А. Сопротивление прямо пропорционально сечению и длине проводника. Для измерения его используются омметры, авометры, мультиметры.
• Электропроводность (проводимость) G – величина, обратная сопротивлению. Измеряется в сименсах (См): 1 См = 1 Ом^-1.
• Емкость C – это мера способности проводника накапливать заряд, также одна из основных электрических величин. Единицей измерения ее служит фарад (Ф). Для конденсатора эта величина определяется как взаимная емкость обкладок и равна отношению накопленного заряда к разности потенциалов на обкладках. Емкость плоского конденсатора растет с увеличением площади обкладок и с уменьшением расстояния между ними. Если при заряде в 1 кулон на обкладках создается напряжение величиной 1 вольт, то емкость такого конденсатора будет равна 1 фараду: 1 Ф = 1 Кл/1 В. Измерение производят при помощи специальных приборов – измерителей емкости или цифровых мультиметров.
• Мощность P – величина, отражающая скорость, с которой осуществляется передача (преобразование) электрической энергии. В качестве системной единицы мощности принят ватт (Вт; 1 Вт = 1Дж/с). Эта величина также может быть выражена через произведение напряжения и силы тока: 1 Вт = 1 В ∙ 1 А. Для цепей переменного тока различают активную (потребляемую) мощность P_a, реактивную P_ra (не принимает участия в работе тока) и полную мощность P. При измерениях для них используют следующие единицы: ватт, вар (расшифровывается как «вольт-ампер реактивный») и, соответственно, вольт-ампер В∙А. Размерность их одинакова, и служат они для различения указанных величин. Приборы для измерения мощности – аналоговые или цифровые ваттметры. Косвенные измерения (например, с помощью амперметра) применимы далеко не всегда. Для определения такой важной величины, как коэффициент мощности (выражается через угол фазового сдвига) применяют приборы, называемые фазометрами.
• Частота f. Это характеристика переменного тока, показывающая количество циклов изменения его величины и направления (в общем случае) за период в 1 секунду. За единицу частоты принята обратная секунда, или герц (Гц): 1 Гц = 1 с^-1. Измеряют данную величину посредством обширного класса приборов, называемых частотомерами.

Магнитные величины

Магнетизм теснейшим образом связан с электричеством, поскольку и то, и другое представляют собой проявления единого фундаментального физического процесса – электромагнетизма. Поэтому столь же тесная связь свойственна методам и средствам измерения электрических и магнитных величин. Но есть и нюансы. Как правило, при определении последних практически проводится электрическое измерение. Магнитную величину получают косвенным путем из функционального соотношения, связывающего ее с электрической.

Эталонными величинами в данной области измерений служат магнитная индукция, напряженность поля и магнитный поток. Они могут быть преобразованы с помощью измерительной катушки прибора в ЭДС, которая и измеряется, после чего производится вычисление искомых величин.

• Магнитный поток измеряют посредством таких приборов, как веберметры (фотогальванические, магнитоэлектрические, аналоговые электронные и цифровые) и высокочувствительные баллистические гальванометры.
• Индукция и напряженность магнитного поля измеряются при помощи тесламетров, оснащенных преобразователями различного типа.

Измерение электрических и магнитных величин, состоящих в непосредственной взаимосвязи, позволяет решать многие научные и технические задачи, например, исследование атомного ядра и магнитного поля Солнца, Земли и планет, изучение магнитных свойств различных материалов, контроль качества и прочие.

Неэлектрические величины

Удобство электрических методов дает возможность успешно распространять их и на измерения всевозможных физических величин неэлектрического характера, таких как температура, размеры (линейные и угловые), деформация и многие другие, а также исследовать химические процессы и состав веществ.

Приборы для электрического измерения неэлектрических величин обычно представляют собой комплекс из датчика – преобразователя в какой-либо параметр цепи (напряжение, сопротивление) и электроизмерительного устройства. Существует множество типов преобразователей, благодаря которым можно измерять самые разные величины. Вот лишь несколько их примеров:

• Реостатные датчики. В таких преобразователях при воздействии измеряемой величины (например, при изменении уровня жидкости или же ее объема) перемещается движок реостата, изменяя тем самым сопротивление.
• Терморезисторы. Сопротивление датчика в аппаратах этого типа изменяется под воздействием температуры. Применяются для измерения скорости газового потока, температуры, для определения состава газовых смесей.
• Тензосопротивления позволяют проводить измерения деформации проволоки.
• Фотодатчики, преобразующие изменение освещенности, температуры либо перемещение в измеряемый затем фототок.
• Емкостные преобразователи, используемые как датчики химического состава воздуха, перемещения, влажности, давления.
• Пьезоэлектрические преобразователи работают по принципу возникновения ЭДС в некоторых кристаллических материалах при механическом воздействии на них.
• Индукционные датчики основаны на преобразовании таких величин, как скорость или ускорение, в индуктированную ЭДС.

Развитие электроизмерительных средств и методов

Большое многообразие средств измерения электрических величин обусловлено множеством различных явлений, в которых эти параметры играют существенную роль. Электрические процессы и явления имеют чрезвычайно широкий диапазон использования во всех отраслях – нельзя указать такую область человеческой деятельности, где они не находили бы применения. Этим и определяется все более расширяющийся круг задач электрических измерений физических величин. Непрерывно растет разнообразие и совершенствование средств и методов решения этих задач. Особенно быстро и успешно развивается такое направление измерительной техники, как измерение неэлектрических величин электрическими методами.

Современная электроизмерительная техника развивается в направлении повышения точности, помехоустойчивости и быстродействия, а также все большей автоматизации измерительного процесса и обработки его результатов. Средства измерений прошли путь от простейших электромеханических приспособлений до электронных и цифровых приборов, и далее до новейших измерительно-вычислительных комплексов с использованием микропроцессорной техники. При этом повышение роли программной составляющей измерительных устройств является, очевидно, основной тенденцией развития.

Электрические измерения и электроизмерительные приборы

Электрические измерения и электроизмерительные приборы

Основные понятия

Метрология — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства, способах достижения требуемой точности. Базовыми понятиями метрологии и измерительной техники являются измерение, единство измерений и точность измерений.

Измерение — совокупность действий, выполняемых при помощи средств измерений с цслыо нахождения числового значения измеряемой физической величины в принятых единицах измерения.

Физическая величина — характеристика одного из свойств физического объекта (явления или процесса), общая в качественном отношений для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальная для каждого объекта (т. с. значение физической величины может быть для одного объекта в определенное число раз больше или меньше, чем для другого). Например»: длина, время, сила электрического тока.

Физические величины можно подразделить на электрические (ток, напряжение) и неэлектрические (тепловые, химические).

Единица физической величины — физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение равное 1, и применяемое для количественного выражения однородных физических величин. Например: 1 м — единица длины, 1 с — времени, 1А — силы электрического тока.

Измерение физической величины — совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, заключающихся в сравнении (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей с целью получения этой величины в форме, наиболее удобной для использования.

Принцип измерений — физическое явление или эффект, положенное в основу измерений тем или иным типом средств измерений.

Примеры:

• применение эффекта Доплера для измерения скорости;
• применение эффекта Холла для измерения индукции магнитного поля;
• использование силы тяжести при измерении массы взвешиванием.
• Электрические измерения — это:
• измерения электрических величин;
• измерения временных величин, связанных с измерением электрических величин;
• измерение неэлсктрических величин.

Значение физической величины — это ее количественная оценка в виде конкретного числа принятых для этой величины единиц.

Средства измерения — технические средства, предназначенные для проведения прямых измерений с нормированной точностью. К ним относятся меры, электроизмерительные приборы и преобразователи, а также состоящие из них измерительные установки и системы.

Мера — средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного значения.

Измерительный преобразователь — средство измерений с нормированными метрологическими характеристиками, преобразующее измеряемую физическую величину в сигнал не доступный для восприятия человеком и предназначенный для последующей передачи, обработки или регистрации. Это преобразование должно выполняться с сохранением с заданной точности в выходной величине информации о количественном значении измеряемой величины. Часто используют термин первичный измерительный преобразователь или датчик.

Электрический датчик — это один или несколько измерительных преобразователей, объединенных в единую конструкцию и служащих для преобразования измеряемой неэлектрической величины в электрическую. Например: датчик давления, датчик температуры, датчик скорости и т. д.

Различают первичные и вторичные измерительные преобразователи.

Первичные измерительные преобразователи (датчики) преобразуют не-элсктрические физические сигналы в пропорциональные электрические сигналы, как правило, аналоговые.

Вторичные измерительные преобразователи — аналого-цифровые преобразователи преобразуют аналоговые измерительные сигналы в цифровой код.

Электроизмерительные приборы — средства измерений, позволяющие регистрировать измерительную информацию в форме, доступной для ее восприятия человеком.

Все электроизмерительные приборы делятся на аналоговые и цифровые.

Аналоговые приборы — это приборы, показания или выходной сигнал которых является непрерывной функцией изменения измеряемой величины. Идеализированное уравнение преобразования аналоговых приборов имеет вид

где — измеряемая величина, a и — показание и коэффициент преобразования прибора соответственно. Аналоговые приборы обычно показывают значение измеряемой величины посредством стрелки, перемещающейся но шкале с делениями.

Цифровые приборы — это приборы, принцип действия которых основан на преобразовании аналоговой измеряемой величины в цифровую форму.

Измерительная установка — предназначенная для измерения одной или нескольких физических величин совокупность функционально объединенных средств измерений и вспомогательных устройств, расположенных в одном месте.

Измерительная информационная система — комплекс функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств для получения измерительной информации, ее преобразования и обработки с целью ее представления потребителю в требуемом виде либо автоматического осуществления функций измерения, контроля и диагностирования состояния контролируемого объекта.

Информация, характеризующая объект измерения, воспринимается измерительной информационной системой и обрабатывается но определенному алгоритму. В результате на выходе системы формируется количественная информация, отражающая состояние данного объекта.

Разновидностью измерительных информационных систем являются измерительные вычислительные комплексы. Входящий в их состав цифровой процессор используется не только для сбора и обработки измерительной информации, но и для управления, как процессом измерения, гак и объектом исследования.

Единство измерений — состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью. Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разных местах и в разнос время, с использованием разных методов и средств измерений.

Точность измерений — качество измерений, отражающее степень близости результатов измерений к истинному значению измеряемой величины. Характеристикой точности измерений является погрешность — отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины. Чем меньше результат измерения отклоняется от истинного значения величины, т. е. чем меньше его погрешность, тем выше точность измерений.

Виды и методы измерений

Для получения результатов измерения (значений измеряемой физической величины) в практике электрических измерений применяют различные виды и методы измерений.

Виды измерений

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются на:

статические, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени;

динамические, в процессе которых измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени.

Статическими измерениями являются, например, измерения размеров тела, постоянного давления, электрических величин в цепях с установившемся режимом, динамическими — измерения пульсирующих давлений, вибраций, электрических величин в условиях протекания переходного процесса.

По способу получения результатов измерений измерения делятся на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямое измерение — искомое значение измеряемой физической величины находится непосредственно из опытных данных. Прямые измерения можно выразить формулой

, где — искомое значение измеряемой величины, а — значение, непосредственно получаемое из опытных данных.

При прямых измерениях экспериментальным операциям подвергают измеряемую величину, которую сравнивают с мерой непосредственно или же с помощью измерительных приборов, градуированных в требуемых единицах. Примерами прямых служат измерения длины тела линейкой, массы при помощи весов и др.

Косвенное измерение — искомое значение измеряемой физической величины находится путем соответствующих расчетов с использованием известной функциональной зависимости между измеряемой физической величиной и физическими величинами, значения которых получаются с помощью прямых измерений.

Примеры косвенных измерений: определение объема тела по прямым измерениям его геометрических размеров, нахождение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения.

Косвенные измерения широко распространены в тех случаях, когда искомую величину невозможно или слишком сложно измерить непосредственно или когда прямое измерение дает менее точный результат.

Совокупное измерение — измерение, при котором значение измеряемой величины определяют по результатам повторных измерений одной или нескольких одноименных величин при различных сочетаниях мер или этих величин. Значение искомой величины определяют решением системы уравнений, составляемых по результатам нескольких прямых измерений.

Совместное измерение — одновременное измерение двух или нескольких разноименных величин для нахождения функциональной зависимости между ними.

По способу выражения результатов измерений различают абсолютные и относительные измерения.

Абсолютные измерения — измерения, основанные на прямых измерениях одной или нескольких физических величин.

Относительные измерения — измерения отношения измеряемой величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.

Методы измерений

Метод измерения — это способ экспериментального определения значения физической величины, т. е. совокупность используемых при измерениях физических явлений и средств измерений.

В зависимости от способа определения значений искомых величин различают метод непосредственной оценки и метод сравнения.

Метод непосредственной оценки — метод измерения, при котором значение величины определяют непосредственно по показаниям одного (прямые измерения) или нескольких (косвенные измерения) приборов. Этот метод является наиболее распространенным, но его точность зависит от точности измерительного прибора.

Метод сравнения с мерой — метод измерения, при котором измеряемую величину сравнивают по какому-либо критерию с однородной величиной, воспроизводимой мерой. Точность измерения может быть выше, чем точность непосредственной оценки.

Метрологические характеристики электроизмерительных приборов

Технические характеристики, описывающие свойства измерительных приборов (преобразователей) и оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений, называются метрологическими характеристиками. Они позволяют оценить измерительные возможности конкретного прибора. Основные метрологические характеристики: диапазон измерений, чувствительность, цена деления и точность.

Диапазон измерений — область значений измеряемой величины, в пределах которых нормированы допустимые пределы погрешности измерения. Значения измеряемой величины, ограничивающие диапазон измерений, называют нижним или верхним пределом измерений.

Градуировочная характеристика измерительного прибора (преобразователя) — зависимость значений выходной величины от значений входной величины, представленная в виде формулы, таблицы или графика.

Чувствительность средства измерений — отношение приращения выходного сигнала

средства измерений к вызвавшему это приращение изменению его входного сигнала . Чем больше чувствительность, тем меньше будет отмечено изменений измеряемой величины и тем больше обеспечение возможности для измерений с высокой точностью. Чувствительность бывает абсолютной и относительной.

Абсолютная чувствительность — отношение изменения выходного сигнала к абсолютному изменению измеряемой величины

Относительная чувствительность — отношение изменения выходного сигнала к относительному изменению измеряемой величины

Для измерительных приборов с нелинейной градуировочной характеристикой часто вместо чувствительности указывают цену деления шкалы — величину, обратную чувствительности. Цена деления представляет собой разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. В приборах с линейной градуировочной характеристикой цена деления постоянна в диапазоне измерений и носит название — постоянная прибора. Для получения значения величины в соответствующих единицах надо умножить отсчет в делениях на постоянную прибора.

Порог чувствительности средства измерений (пороговая чувствительность) — наименьшее значение изменения физической величины, начиная с которого может осуществляться её измерение данным средством. Он равен изменению измеряемой величины, которое вызывает минимальное перемещение указателя прибора при нормальном способе отсчета.

Порог чувствительности равен абсолютной погрешности средства измерений,

Точность измерений — качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям всех видов, как систематических, так и случайных.

Погрешностью измерения называют отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Погрешности измерений и электроизмерительных приборов могут быть классифицированы по различным признакам.

По источнику возникновения погрешности измерений делят на инструментальные, методические и субъективные.

Инструментальная (приборная) погрешность измерений — составляющая суммарной погрешности любого измерения, обусловленная не идеальностью применяемого измерительного прибора (неточной градуировкой прибора, шумами в измерительной цепи прибора и др.).

Инструментальная погрешность измерений разделяется на основную (составляющую погрешности измерений при применении прибора в нормальных условиях) и дополнительную составляющую погрешности измерений, возникающую вследствие отклонения применения прибора от нормальных условий.

Методическая погрешность измерений — составляющая суммарной погрешности любого измерения, обусловленная несовершенством метода измерений. Методическая погрешность не зависит от самого измерительного прибора и часто может быть оценена и даже скомпенсирована.

Субъективная (личная) погрешность измерений — составляющая суммарной погрешности измерения, обусловленная индивидуальными особенностями оператора. Эта погрешность не зависит ни от прибора, ни от метода измерения. В основном она определяется квалификацией оператора.

По способу выражения погрешности измерений разделяют на абсолютные, относительные и приведенные.

Абсолютная погрешность прибора в данной точке диапазона измерения равна

, где — показание прибора, — истинное значение измеряемой величины.

Однако истинное значение измеряемой величины найти в принципе невозможно. Поэтому на практике вместо него применяют действительное значение

, в качестве которого используют показания образцового прибора, т.е. . Абсолютная погрешность прибора не характеризует в полной мере точность измерения. Ее нельзя использовать для сравнительной оценки точности разных измерительных технологий. Этого недостатка лишено понятие «относительная погрешность».

Относительная погрешность — отношение абсолютной погрешности к истинному (действительному) значению измеряемой величины:

или в процентах

Приведенная погрешность — отношение абсолютной погрешности к номинальной величине прибора (нормирующему значению)

которая принимается равной верхнему пределу измерений:

или в процентах

По характеру проявления (свойствам погрешностей) погрешности измерений делят на систематические и случайные.

Систематическая погрешность — это погрешность, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины. Как правило, систематические погрешности стараются исключить с помощью поправок, представляющих собой значение величины, вводимое в не исправленный результат измерения с целью исключения систематической погрешности. Знак поправки противоположен знаку величины систематической погрешности.

Случайная погрешность — это погрешность, непредсказуемым образом изменяющая свое численное значение при повторных измерениях одной и той же величины.

Влияние случайных погрешностей может быть уменьшено при многократном повторении измерений.

Поскольку действительное значение измеряемой величины при измерении неизвестно, то для определения абсолютной и относительной погрешностей можно воспользоваться классом точности прибора.

Классом точности называется обобщенная характеристика всех средств измерений данного типа, обеспечивающая правильность их показаний и устанавливающая оценку точности показаний.

Обозначения классов точности наносятся на циферблаты корпуса средств измерений. Они могут быть в виде заглавных букв латинского алфавита, римских цифр.

Амперметры, вольтметры и ваттметры подразделяются на восемь классов точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Цифра, обозначающая класс точности, определяет наибольшую положительную или отрицательную основную приведенную погрешность, которую имеет данный прибор.

Например, прибор класса точности 0,5 имеет основную приведенную погрешность

. Эта погрешность называется основной, так как она гарантирована в нормальных условиях, под которыми понимают температуру окружающей среды 20°С, отсутствие внешних магнитных нолей, соответствующее положение прибора и т. д. При других условиях возникают дополнительные почетности.

Пример помощи с задачей 5-1. Номинальный ток амперметра

, класс точности 1,5. С помощью амперметра измерен ток .

Определить абсолютную и относительную величину погрешности измерения, а также действительное значение тока.

Решение. Основная приведенная почетность

. Отсюда абсолютная погрешность измерения .

Действительное значение тока может лежать в пределах

. Относительная погрешность измерения .

Обозначение класса точности арабской цифрой, заключенной в окружность, означает, что истинное значение измеряемой величины не отличается от показаний средства измерений, более чем на соответствующее число процентов от того значения, которое показывает указатель.

Классификация электроизмерительных приборов

Электроизмерительные приборы могут быть классифицированы по различным признакам.

По роду измеряемой величины различают приборы для измерения:

• напряжения — вольтметры;
• тока — амперметры;
• мощности — ваттметры;
• электрической энергии — счетчики;
• сдвига фаз — фазометры;
• частоты тока — частотомеры;
• электрического сопротивления — омметры.

По роду тока приборы различают приборы постоянного тока, приборы переменного однофазного тока и приборы переменного трехфазного тока.

По степени точности приборы делятся на восемь классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5 и 4. Цифры указывают значение допустимой приведенной по-фешности в процентах.

По нринцииу действии приборы подразделяются на магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические (ферромагнитные), индукционные и другие.

По виду получаемой измерительной информации приборы подразделяются на показывающие, регистрирующие, самопишущие, печатающие, интегрирующие, суммирующие.

По способу получения отсчета приборы могут быть с непосредственным отсчётом и самозаписывающие.

По характеру применения приборы делятся па стационарные, переносные и для подвижных установок.

Эта теория взята со страницы помощи с заданиями по электротехнике:

Помощь по электротехнике

Возможно эти страницы вам будут полезны:

Единицы измерения основных электрических величин

Единицы измерения основных электрических величин

Ампер. Основной электрической единицей тока в Международной системе единиц (СИ), является ампер (А). Определение эталонного значения величины ампера установлено на основании измерения силы электродина­ мического взаимодействия двух проводников с током.

Пример. Приведем несколько примеров действия тока, дающих представле­ ние о том, что такое ампер. Рабочий ток наиболее распространенных ламп накачивания 0,1… I А. а бытовой люминесцентной лампы — 0,15 А. Элект­рическая плитка потребляет ток примерно 1,5…5 А. Ток электродвигателей средней мощности равен 5…25 А, а в электрометаллургических установках он достигает 50 кА и более. Организм человека начинает ощущать прохо­дящий через него ток, когда тот достигает примерно 5 мА, по если проходящий ток возрастает ориентировочно до 50 мА, он уже становится опасным для жизни (заметим, что именно величина тока, проходящего через человека, определяет степень опасности его поражения током).

Ом. Единицей электрического сопротивления является ом (Ом). Вольт. Единицей измерения напряжения (разности потенциалов) между дву­ мя точками электрической цепи является вольт (В).

  Напряжение в домашней электросети 220 В, а лампочка карманного фонари­ка горит при напряжении питания 1,5…3 В.

Ватт. Единицей измерения мощности, выделяемой при прохождении тока в электрической цепи, служит ватт (Вт). Для измерения больших мощностей применяют кратные единицы: киловатт ( I кВт = 1000 Вт) и мегаватт (1 МВт == 1 000 000 Вт = МО⁶ Вт).

Прибор, измеряющий мощность, называется ваттметр. Он имеет две изме­ рительные цепи (две катушки), одна из которых (катушка тока) включается как амперметр последовательно с объектом измерения, а вторая (катушка напряжения) подключается к этому объекту параллельно как вольтметр.

Джоуль, киловатт-час. Так как основная единица работы и энергии в системе СИ джоуль (Дж) сама по себе мала, то в электроэнергетических цепях практической единицей для измерения работы, совершаемой электрическим то ком, обычно служит более крупная единица — киловатт-час (кВт-ч). I кВт-ч работа, совершаемая током при непрерывном протекании его в течение одного часа с выделением на протяжении этого времени мощности 1 кВт. Следовательно, 1 кВт-ч = 3 600 000 Дж.

Единицы измерений сил электрических токов, мощности и напряжения

Как становится известно любому школьнику, начинающему знакомиться с физикой, каждое физическое «количество» обязательно связано с его единицей. В области электричества ампер, вольт и ватт настолько распространены, что каждый, кто сменил лампочку или предохранитель, знаком с этими названиями. Это относится к подавляющему большинству людей, независимо от их образования.

Электрический ток

Что такое ампер

Сила тока определятся количественным показателем заряда, прошедшего по сечению провода в единичный отрезок времени. Так как I = q/t, то единица силы тока будет Кл/с (заряд измеряется в кулонах, а время в секундах).

Все электрические процессы можно описать формулами, а расчеты по этим выражениям должны производиться в определенных единицах. За единицу измерения электрического тока, кроме расчетной – Кл/с, приняли ампер.

Ампер – это базовая единица СИ, единственная из электрических, полученная из результатов эксперимента. Определение единицы измерения силы тока происходит из исследования магнетизма. Электрические токи в проводах приводят к возникновению магнитных полей (закон Био-Савара). Магнитные поля характеризуются действием магнитных сил (закон Ампера).

Официальное определение ампера в системе СИ выглядит так: если постоянный ток силой в 1 А поддерживается в двух параллельных проводниках бесконечной длины и пренебрежимо малого поперечного сечения, размещенных на дистанции 1 м в вакууме, то созданная между ними сила равна 2 х 10 (в минус седьмой степени) Н на метр длины.

Определение единицы силы тока

Диапазон тока в разных условиях сильно варьируется, на много порядков, поэтому удобно использовать кратные величины:

• 1 мкА (микроампер) равен 0,000001 А;
• 1 мА (миллиампер) равен 0,0001 А;
• 1кА (килоампер) равен 1000 А.

Другие электрические единицы связаны с ампером и между собой. Так, например, единица напряжения вольт (В) – это Вт/А, где Вт – единица мощности, а единичная величина сопротивления Ом – это В/А. Измерение напряженности электрического поля производят в В/м.

Повседневные примеры использования силы тока:

• устройство для слухового аппарата – 0,7 мА;
• 56-дюймовый телевизор с плазменной технологией – 250/290 мА;
• небольшая духовка или тостер – 120 мА;
• лампа накаливания – 500/830 мА;
• фен – 15 мА.

История

В 80-е годы 19-го века фактическое значение ампера было определено и электролитическим методом – путем определения веса металла, который он способен осаждать из раствора за определенное время. Количество осажденного металла пропорционально всему количеству проходящего электричества.

Интересно. Результаты, полученные разными исследованиями, находились в тесном соответствии, вывод состоял в следующем: ампер представлен тем количеством тока, которое способно осаждать 4,025 грамма серебра в час или 0,001118 грамм в секунду.

Единица силы тока ампер названа в честь французского физика и математика Андре-Мари Ампера. Он провел много экспериментов, связанных с ранней наукой об электричестве. Учитывая эту новаторскую работу, многие считают его отцом электродинамики. В знак признания большого вклада Ампера в создание фундаментальных основ современной электротехники название «ампер» было установлено как стандартная единица измерения силы тока на международной конференции электриков в 1881 году.

В 2011 г. принято решение о пересмотре определения отдельных единиц, в частности ампера. Предполагается, что он будет привязан к заряду электрона, который составляет 1, 602176565 х 10 (в минус 19 степени) Кл. Тогда и 1 Кл равен 6,241509343 х 10 (в 18 степени) заряда электрона.

Другие системы единиц

В альтернативных системах, не получивших широкого распространения, присутствуют другие единицы измерения тока:

1. Система СГСМ (электромагнитная). Один абампер, или био, определяется, исходя из измерения силы в динах, а длины – в сантиметрах. Физический смысл абампера идентичный. 1 абампер = 10 ампер;
2. Система СГСЭ (электростатическая). Взаимосвязь между ампером и статампером: 1 А = 2997924536,843 статА.

Эти единичные величины часто используются в теоретической физике.

Амперметр

Для практического измерения силы тока применяются амперметры, которые существуют аналоговые и цифровые, для измерения постоянного и переменного тока, больших и малых величин. Их шкала проградуирована в амперах (мА, кА). Подключение в электроцепь выполняется последовательно.

Миллиамперметр

С помощью количественной единицы тока можно просчитать любую цепь, определить параметры электрических аппаратов и приборов и выбрать их для использования.

Видео

Оцените статью:

Электрические блоки

Ампер —

А

Ампер — это ток, который — если он поддерживается в двух прямых параллельных проводниках бесконечной длины — с пренебрежимо малым круглым поперечным сечением и помещен на расстоянии 1 метра в вакууме, будет производить между ними. проводники усилие, равное 2 x 10 ^-7 Ньютон на метр длины.

Электрический ток равен количеству электричества в движении или количеству в единицу времени:

I = Q / t (1)

, где

I = электрический ток (ампер, А)

Q = количество электричества (кулон, C)

t = время (с)

• 1 ампер = 1 кулон в секунду.

Ампер можно измерить «амперметром», включенным последовательно с электрической цепью.

Кулон —

C

Стандартная единица измерения в электрических измерениях. Это количество электричества, передаваемое за одну секунду током, создаваемым электродвижущей силой в один вольт, действующей в цепи с сопротивлением в один Ом, или количеством, передаваемым одним ампером за одну секунду.

Q = I t (2)

• 1 кулон = 6.24 10 ¹⁸ электронов

Фарад —

F

Фарад — это стандартная единица измерения емкости. Приведенный к основным единицам СИ, один фарад эквивалентен от одной секунды до четвертого ампера мощности в квадрате на килограмм на квадратный метр ( с ⁴ A ² / кг м ² ).

Когда напряжение на конденсаторе 1 F изменяется со скоростью один вольт в секунду ( 1 В / с ), получается ток 1 A .Емкость 1 Ф дает 1 В разности потенциалов для электрического заряда один кулон (1 Кл) .

В общих электрических и электронных схемах используются единицы микрофарад мкФ (1 мкФ = 10 ^-6 Ф) и пикофарад пФ (1 пФ = 10 ^-12 Ф) .

Ом —

Ом

Производная единица измерения электрического сопротивления в системе СИ — сопротивление между двумя точками проводника, когда постоянная разность потенциалов 1 вольт между ними создает ток 1 ампер .

Генри —

H

Генри — это единица измерения индуктивности. Приведено к основным единицам СИ один генри эквивалентен один килограмм-метр в квадрате на секунду в квадрате на ампер в квадрате (кг · м ² с ^-2 A ^-2 ) .

Индуктивность

Катушка индуктивности — это пассивный электронный компонент, который накапливает энергию в виде магнитного поля.

Стандартной единицей индуктивности является генри , сокращенно H .Это большая единица измерения, и чаще всего используются единицы микрогенри , сокращенно мкГн (1 мкГн = 10 ^-6 час) и миллигенри , сокращенно мГн (1 мГн = 10 ^-3 час) . Иногда используется наногенри , сокращенно нГн (1 нГн = 10 ^-9 Гн) .

Джоуль —

Дж

Единица энергии, работа или количество тепла, произведенное, когда сила ньютон на н приложена к перемещению на один метр . Один джоуль эквивалентен одному ватту мощности, излучаемой или рассеиваемой за одну секунду .

В британских единицах измерения Британская тепловая единица (Btu) используется для выражения энергии. Один британских тепловых единиц эквивалентен приблизительно 1055 джоулей .

Siemens —

S

Единица электропроводности S = A / V

Ватт

Ватт используется для определения скорости рассеивания электрической энергии или скорости излучения электромагнитной энергии. , абсорбируется или рассеивается.

Единица мощности Вт или джоуль в секунду

Weber — Wb

Единица магнитного потока.

Поток, который при соединении цепи с одним витком создает электродвижущую силу — ЭДС — 1 вольт , поскольку он уменьшается до нуля с постоянной скоростью за одну секунду .

• 1 Weber эквивалентно 10 ⁸ Maxwells

Tesla —

T

Единица плотности магнитного потока Tesla равна 1 Weber на квадратный метр площади цепи .

Вольт

Вольт — В — это международная стандартная единица измерения электрического потенциала или электродвижущей силы. Потенциал в один вольт появляется на сопротивлении один ом , когда через это сопротивление протекает ток один ампер .

Преобразовано в базовые единицы СИ,

1 (В) = 1 (кг · м ² / с ³ A)

«Вольтметр» может использоваться для измерения напряжения и должен быть подключен параллельно часть цепи, напряжение которой требуется.

Электрические единицы измерения — Electronics-Lab.com

Введение

В этой статье будут представлены различные физические величины, которые можно встретить в области электричества.

Прежде всего, мы представляем наиболее распространенные электрические величины в виде таблицы, в которой суммированы все различные параметры, связанные с их единицей измерения, символом и измерительным устройством. Кроме того, мы предлагаем большой выбор кратных и дольных кратных для упрощения записи.

Во втором разделе мы представляем Международную систему единиц , которая важна для понимания некоторых особенностей, относящихся к электрическим величинам. Мы фокусируемся на том, как система построена вокруг определяющих констант и базовых единиц.

В третьем разделе мы сосредоточимся на электрическом токе , который, по сути, является базовой физической величиной, используемой для описания всех других электрических величин.

Электрические параметры

Следующая таблица Таблица 1 представляет наиболее важные электрические величины:

вкладка 1: электрические величины с соответствующими единицами измерения, символом и устройством измерения

Эти величины могут варьироваться в широком диапазоне значений, особенно ток, сопротивление и емкость.По этой причине важно связать с ними кратные и подмножественные.

Следующая таблица Таблица 2 дает большой диапазон подмножителей и кратных с подробным описанием их имен, символов и значений:

вкладка 2: Множители и субмножители, используемые в электронике

Международная система единиц

SI, определяющие константы

SI — это французская аббревиатура, обозначающая международную систему единиц , это современная научная метрическая система измерения.Эта система основана на определяющих константах, которые являются фундаментальными свойствами материи.

Имеется семь определяющих констант SI:

1. Частота сверхтонкого перехода Cs
2. Скорость света
3. Постоянная Планка
4. Элементарный заряд
5. Постоянная Больцмана
6. Постоянная Авогадро
7. Световая отдача излучения 540 ТГц

Базовые блоки SI

Для каждой фундаментальной константы, представленной ранее, базовая единица СИ связана с:

1. Секунды представляют время
2. Метр (м) соответствует длине
3. Килограмм (кг) соответствует массе
4. Ампер (А) представляет собой электрический ток
5. Кельвин (K) представляет температуру
6. Моль (моль) представляет количество вещества
7. Кандела (кд) представляет силу света

Производные единицы SI

Производные единицы СИ построены на основе базовых единиц СИ, по этой причине существует большое количество производных единиц, но мы не будем перечислять их все.

Однако существует 22 названных производных единицы, таких как Ньютон (Н), Паскаль (Па), или единицы, представленные ранее в Таблица 1 , такие как Вольт (В) и Мощность (P).

Любые производные единицы представляют собой комбинацию базовых единиц, мы представляем эту ссылку в Таблица 3 для соответствующих производных единиц этого руководства:

вкладка 3: Производные электрические единицы с их эквивалентом в базовой единице

Приложение к электричеству

Определяющая константа: элементарный заряд

Определяющей константой, которая имеет отношение к этой статье, является элементарный заряд, числовое значение которого составляет e = 1.602176634 × 10 ⁻¹⁹ C (или A.s) . Это значение соответствует наименьшему количеству заряда, которое может быть обнаружено в природе: протон — положительно заряжен + e , а электрон — отрицательно заряжен -e .

Электрический заряд — это внутреннее свойство элементарных частиц, которое, например, масса, легко ощутить, но трудно определить должным образом. Заряды противоположного знака притягиваются друг к другу, что объясняет, почему электроны продолжают вращаться вокруг ядер, в то время как заряды одного знака отталкиваются друг от друга, как с магнитами.

Базовый блок: ампер

Базовый блок Ампер представляет перенос определенного количества электрического заряда в единицу времени через определенный участок материала. Фактически, определение Ампера в системе СИ: «ток в один ампер — это один кулон заряда, проходящий через заданную точку в секунду» .

Этот перенос зарядов в точности известен как электрический ток . Можно отметить, что из-за малой величины элементарного заряда даже небольшой ток фактически соответствует очень большому количеству переносимых зарядов.Например, ток 1 мА приблизительно соответствует переносу поразительного числа 6,2 × 10 ¹⁵ зарядов в секунду .

Производные единицы в электроэнергии

Важно отметить, что каждая величина, представленная в таблице 1 , за исключением частоты и периода, является производной от тока, как мы указали в таблице 3 . Единица ампер действительно является фундаментальной единицей, полученной из определения элементарного заряда .

Вольт определяется как разность потенциалов, которая приводит к рассеиванию мощности 1 Вт на резисторе 1 Ом при электрическом токе 1 А. Из этого описания можно дать определения Ohm и Watt , перефразируя предыдущее предложение.

Фарад определяется как увеличение заряда на 1 К в проводнике при добавлении к нему 6,241 × 10 ¹⁸ электронов .Это производная единица емкости, которая представляет способность проводника накапливать заряды при воздействии разности потенциалов.

Henry — производная единица для индуктивности, она определяется как создание разности потенциалов 1 В, когда на цепь / компонент подается переменный электрический ток 1 А / с.

Заключение

В этом кратком руководстве основное внимание уделяется наиболее важным единицам измерения параметров, связанных с электричеством.Прежде всего, мы предоставили таблицу, в которой представлены наиболее распространенные и важные электрические величины с соответствующими единицами измерения, символом и устройством измерения.

Во втором разделе мы сосредоточились на Международной системе единиц , которая дает нам основу для понимания различия между единицами измерения и количествами. Мы также подчеркиваем тот факт, что Ампер, , которая является единицей СИ для электрического тока, является базовой единицей и используется для обозначения любых других электрических единиц, которые называются производными единицами .

Наконец, последний раздел подробно определяет константу, определяющую элементарный заряд, базовую единицу в амперах и некоторые производные единицы для области электричества, такие как вольт, ом, ватт, фарад и генри.

единиц электрических измерений — Inst Tools

Используя закон Ома и метрическую систему Международной системы единиц (СИ), можно определить электрические единицы измерения.

Следующие электрические параметры, включая единицу измерения и связь с другими параметрами.

• Напряжение
• Текущий
• Сопротивление
• Проводимость
• Мощность
• Индуктивность
• Емкость

Международная система (SI) Метрическая система

Электрические единицы измерения основаны на Международной (метрической) системе, также известной как система СИ. Единицы электрического измерения включают следующие:

• Ампер
• Вольт
• Ом
• Сименс
• Ватт
• Генри
• Фарад и др.

Напряжение

Напряжение, электродвижущая сила (ЭДС) или разность потенциалов описываются как давление или сила, заставляющая электроны двигаться в проводнике. В электрических формулах и уравнениях вы увидите напряжение, обозначенное заглавной буквой E, в то время как на лабораторном оборудовании или схематических диаграммах напряжение часто обозначается заглавной буквой V.

Текущий

Электронный ток или сила тока описывается как движение свободных электронов по проводнику.В электрических формулах ток обозначается заглавной буквой I, в то время как в лаборатории или на схемах обычно используется заглавная буква A для обозначения ампер или силы тока (ампер).

Сопротивление

Теперь, когда мы обсудили концепции напряжения и тока, мы готовы обсудить третью ключевую концепцию, называемую сопротивлением. Сопротивление определяется как противодействие текущему потоку. Величина противодействия току, создаваемому материалом, зависит от количества доступных свободных электронов, которые он содержит, и типов препятствий, с которыми электроны сталкиваются при попытке пройти через материал.

Сопротивление измеряется в омах и обозначается в уравнениях символом (R). Один Ом определяется как величина сопротивления, которая ограничивает ток в проводнике до одного ампера, когда разность потенциалов (напряжение), приложенная к проводнику, составляет один вольт. Сокращенное обозначение ом — греческая заглавная буква омега (Ω). Если к проводнику приложено напряжение, течет ток. Величина протекающего тока зависит от сопротивления проводника. Чем ниже сопротивление, тем выше ток при заданном напряжении.Чем выше сопротивление, тем меньше ток.

Закон Ома

В 1827 году Джордж Саймон Ом обнаружил определенную взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи.

Закон Ома определяет эту взаимосвязь и может быть сформулирован тремя способами.

1. Приложенное напряжение равно току цепи, умноженному на сопротивление цепи.

Приведенное ниже уравнение является математическим представлением этой концепции.

E = IxR или E = IR

2.Ток равен приложенному напряжению, деленному на сопротивление цепи.

Приведенное ниже уравнение является математическим представлением этой концепции.

I = E / R

3. Сопротивление цепи равно приложенному напряжению, деленному на ток цепи.

Приведенное ниже уравнение является математическим представлением этой концепции.

R (или Ом) = E / I

где

I = ток (А), E = напряжение (В), R = сопротивление (Ом)

Если известны любые два значения компонентов, можно вычислить третье.

Пример 1:

Учитывая, что I = 2 A, E = 12 В, найти сопротивление цепи.

Решение:

Поскольку приложенное напряжение и ток в цепи известны, для определения сопротивления используйте закон Ома.

R = E / I

R = 12 В / 2 A = 6 Ом

Пример 2:

Какой ток будет проходить через цепь при E = 260 В и R = 240 Ом?

Решение:

Поскольку приложенное напряжение и сопротивление известны, для определения тока используйте закон Ома.

I = E / R

I = 260 В / 240 Ом = 1,083 А

Пример 3:

Найдите приложенное напряжение при заданном сопротивлении цепи 100 Ом и токе цепи 0,5 ампер.

Решение:

Поскольку сопротивление цепи и ток цепи известны, для определения приложенного напряжения используйте закон Ома.

E = IR

E = (0,5 A) (100 Ом) = 50 В

Электропроводность

Слово «взаимный» иногда используется для обозначения «противоположности.Противоположное или обратное сопротивление называется проводимостью. Как описано выше, сопротивление — это противодействие току. Поскольку сопротивление и проводимость противоположны, проводимость можно определить как способность проводить ток.

Например, если провод имеет высокую проводимость, он будет иметь низкое сопротивление, и наоборот. Электропроводность определяется как величина, обратная сопротивлению. Единица, используемая для определения проводимости, называется «mho», что означает обратное слово «ом». Символом «mho» является перевернутая греческая буква омега (℧).

Символ проводимости при использовании в формуле — G.

Приведенное ниже уравнение представляет собой математическое представление проводимости, полученное путем соотнесения определения проводимости (1 / R) с уравнением закона Ома.

Пример:

Если сопротивление резистора (R) составляет пять Ом, то какова его проводимость (G) в миллионах единиц?

Решение:

G (или ℧) = 1 / R = 1/5 = 0,2 ℧

Мощность

Электричество обычно используется для выполнения какой-либо работы, например, для вращения двигателя или выработки тепла.В частности, мощность — это скорость, с которой выполняется работа, или скорость, с которой выделяется тепло. Единицей измерения, обычно используемой для определения электрической мощности, является ватт.

В уравнениях вы найдете мощность, обозначаемую заглавной буквой P, а ватты, единицы измерения мощности, сокращенно обозначаются заглавной буквой W. Мощность также описывается как ток (I) в цепи, умноженный на напряжение ( E) по цепи.

Приведенное ниже уравнение является математическим представлением этой концепции.

P = I.E

Используя закон Ома для значения напряжения (E),

E = IxR

и с использованием законов о замене,

P = Ix (IxR)

Мощность

можно описать как квадрат тока (I) в цепи, умноженный на сопротивление (R) цепи.

Приведенное ниже уравнение является математическим представлением этой концепции.

P = I ² R

Индуктивность

Индуктивность определяется как способность катушки накапливать энергию, индуцировать в себе напряжение и противодействовать изменениям тока, протекающего через нее.Символ, используемый для обозначения индуктивности в электрических формулах и уравнениях, — это заглавная буква L.

.

Единицы измерения называются генри. Для обозначения единицы генри используется заглавная буква H. Один генри — это величина индуктивности (L), которая позволяет индуцировать один вольт (V _L ), когда ток через катушку изменяется со скоростью один ампер в секунду. .

Уравнение ниже представляет собой математическое представление скорости изменения тока через катушку в единицу времени.

(ΔI / Δt)

Уравнение ниже представляет собой математическое представление напряжения V _L , индуцированного в катушке с индуктивностью.

Отрицательный знак означает, что индуцированное напряжение противодействует изменению тока через катушку в единицу времени (∆I / ∆t).

В _{L = — L (ΔI / Δt)}

Емкость

Емкость определяется как способность накапливать электрический заряд и обозначается заглавной буквой C.

Емкость (C), измеряемая в фарадах, равна количеству заряда (Q), который может храниться в устройстве или конденсаторе, деленному на напряжение (E), приложенное к устройству или пластинам конденсатора при накоплении заряда.

Уравнение ниже представляет собой математическое представление емкости.

C = Q / E

Сводка

Важная информация, содержащаяся в этой статье, кратко изложена ниже.

Измерение электроэнергии — Управление энергетической информации США (EIA)

Электроэнергия измеряется в ваттах и ​​киловаттах

Электричество измеряется в единицах мощности, называемых ваттами, в честь Джеймса Ватта, изобретателя паровой машины.Ватт — это единица измерения электрической мощности, равная одному амперу при давлении в один вольт.

Один ватт — это небольшая мощность. Некоторым устройствам для работы требуется всего несколько ватт, а другим устройствам требуется большее количество энергии. Энергопотребление небольших устройств обычно измеряется в ваттах, а потребляемая мощность более крупных устройств — в киловаттах (кВт) или 1000 Вт.

Мощность производства электроэнергии часто измеряется в единицах, кратных киловаттам, например мегаваттам (МВт) и гигаваттам (ГВт).Один МВт равен 1000 кВт (или 1000000 Вт), а один ГВт равен 1000 МВт (или 1000000000 Вт).

Использование электроэнергии с течением времени измеряется в ватт-часах

Ватт-час (Втч) равен энергии одного ватта, постоянно подаваемой в электрическую цепь или отбираемой из нее в течение одного часа. Количество электроэнергии, производимой электростанцией или потребителем электроэнергии, обычно измеряется в киловатт-часах (кВтч). Один кВтч — это один киловатт, который вырабатывается или потребляется в течение одного часа.Например, если вы используете лампочку мощностью 40 Вт (0,04 кВт) в течение пяти часов, вы израсходовали 200 Втч или 0,2 кВтч электроэнергии.

Коммунальные предприятия измеряют и контролируют потребление электроэнергии с помощью счетчиков

Электроэнергетические компании измеряют потребление электроэнергии своими потребителями с помощью счетчиков, которые обычно устанавливаются за пределами собственности потребителя, где линия электропередачи входит в собственность. Раньше все счетчики электроэнергии были механическими устройствами, которые служащему коммунального предприятия приходилось снимать вручную.Со временем стали доступны автоматизированные считывающие устройства. Эти счетчики периодически сообщают коммунальным предприятиям об использовании электроэнергии механическими счетчиками с помощью электронного сигнала. В настоящее время многие коммунальные предприятия используют электронные интеллектуальные счетчики , которые обеспечивают беспроводной доступ к данным об энергопотреблении счетчика для измерения потребления электроэнергии в режиме реального времени. Некоторые интеллектуальные счетчики могут даже измерять потребление электроэнергии отдельными устройствами и позволяют коммунальному предприятию или клиенту удаленно контролировать использование электроэнергии.

Счетчик электроэнергии механический

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Умный счетчик электроэнергии

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Последнее обновление: 8 января 2020 г.

Таблица для электрических и магнитных единиц СИ

Можно найти аналогии между электрической цепью и магнитной цепью.Таким образом, в соответствии с омическим сопротивлением в магнитной цепи определяется магнитное сопротивление. В электрической цепи напряжение является причиной электрического тока. Магнитное поле электромагнита создается магнитодвижущей силой рабочей катушки. Таким образом, магнитодвижущая сила соответствует напряжению магнитного поля.

«Назад

Силовая электроника от A до Z

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ БЛОКИ И СИМВОЛЫ:

Для быстрого ознакомления основные электрические единицы измерения и их символы перечислены ниже.

9068

9 Основные электрические величины и единицы измерения
Определяется как разность электрических потенциалов между двумя точками в электрической цепи.
Его символ — В, единица измерения — вольт.
Прибор, используемый для измерения разности потенциалов, называется вольтметром. Вольтметр всегда подключается параллельно цепи, напряжение которой необходимо рассчитать.

Электрический ток:
Поток электронов в одном направлении по любому пути или вокруг любой цепи называется электрическим током.
Его символ — I, а его единица — Ампер (А).
Ток в цепи измеряется с помощью прибора, известного как амперметр.Амперметр всегда включен последовательно со схемой.

Сопротивление:
Свойство проводника, которое препятствует прохождению электрического тока через него, известно как сопротивление этого проводника.
Его символ — R, единица измерения — Ом.
Прибор, измеряющий сопротивление, известен как омметр.

Электрическая мощность:
Скорость, с которой выполняется работа в электрической цепи, называется электрической мощностью.
Мощность = Напряжение x ток
P = В.I
Основная единица измерения электрической мощности — ватт.Он измеряется прибором, известным как ваттметр.

Электрическая энергия:
Общий объем работы, выполняемой в электрической цепи, называется электрической энергией.
Энергия = Мощность x время
Вт = Pt
Вт = VIt
Базовая единица измерения электрической энергии — Джоуль или ватт-сек. Джоуль или ватт-сек — очень маленькая единица. На практике для измерения электроэнергии используются ватт-час или киловатт-час (кВтч).
Прибор, используемый для измерения потребляемой электроэнергии, — это счетчик энергии.

МАГНИТНЫЕ БЛОКИ И СИМВОЛЫ:

9068 9068 9068 9068 9068 9068 9068 9068 9068 9068 9068 9068 9068 Weber

Ампер 9066-90

Общее количество магнитного потока 9000 магнитные силовые линии в магнитном поле называют магнитным потоком.Обозначается греческой буквой Φ.

Плотность магнитного потока:
Плотность магнитного потока в любой точке — это магнитный поток, проходящий на единицу площади в этой точке.

Проницаемость:
Способность материала проводить через него магнитный поток известна как проницаемость этого материала.

Относительная проницаемость:
Отношение проницаемости материала к проницаемости для воздуха или вакуума известно как относительная проницаемость материала.

Интенсивность магнитного поля:
Напряженность поля в точке из-за магнитного поля — это сила, действующая на единичный n-полюс, расположенный в этой точке.

Магнитодвижущая сила (MMF):
Сила, которая управляет магнитным потоком через магнитную цепь, называется магнитодвижущей силой. Его получают путем пропускания электрического тока через провод с числом витков. Он измеряется в ампер-оборотах (AT).
ампер-витков (AT): это произведение количества витков на ток, протекающий через эти витки.
MMF = Число витков x Ток

Магнитный поток:
Суммарные магнитные силовые линии, проходящие через материал, называются магнитным потоком.Единица магнитного потока — вебер.

Сопротивление:
Это свойство магнитной цепи, которое препятствует возникновению в ней магнитного потока. Единицей измерения сопротивления является ампер-виток на Вебер (AT) / (Wb)

Метрические префиксы и единицы СИ

Добавлено в избранное

Любимый

20

Введение

Метрические префиксы невероятно полезны для более краткого описания количеств Международной системы единиц (СИ).

При изучении мира электроники эти единицы измерения очень важны и позволяют людям со всего мира общаться и делиться своими работами и открытиями. Некоторые общие единицы, используемые в электронике, включают напряжение для разности электрических потенциалов, ампер для электрического тока, ватты для мощности, фарады для емкости, единицы Генри для индуктивности и омы для сопротивления.

Этот учебник не только рассмотрит некоторые из наиболее часто используемых единиц в электронике, но также научит вас метрическим префиксам, которые помогают описывать все эти базовые единицы в количествах от безумно больших до невероятно малых.

Рекомендуемая литература

Если вы хотите узнать больше о компонентах, использующих единицы измерения и префиксы, описанные в этом руководстве, ознакомьтесь с некоторыми из этих связанных руководств.

Резисторы

Учебник по резисторам. Что такое резистор, как они ведут себя параллельно / последовательно, расшифровка цветовых кодов резисторов и применения резисторов.

Конденсаторы

Узнайте обо всем, что касается конденсаторов.Как они сделаны. Как они работают. Как они выглядят. Типы конденсаторов. Последовательные / параллельные конденсаторы. Конденсаторные приложения.

Вы также должны быть знакомы с двоичным кодом, чтобы лучше понимать двоичные префиксы.

двоичный

Двоичная — это система счисления в электронике и программировании … поэтому важно научиться этому. Но что такое двоичный? Как это переводится в другие системы счисления, такие как десятичная?

Единицы СИ

Мы проводим измерения на протяжении тысячелетий, и с тех пор наши единицы измерения, используемые для этих измерений, постоянно развиваются.Сейчас существуют десятки единиц для описания физических величин. Например, длину можно измерить в футах, метрах, саженях, цепях, парсеках, лигах и т. Д. Чтобы лучше передавать результаты измерений, нам нужна была стандартизированная система единиц, которую каждый ученый и замерщик мог бы использовать, чтобы поделиться своими выводами. Эта стандартизированная система получила название \ Международная система единиц \ , сокращенно SI .

Физические единицы СИ

Масса

9068

Хотя мы все еще можем использовать такие единицы измерения, как футы или мили для расстояния (вместо метров), литры для описания объема (вместо m ³ ) и Фаренгейта или Цельсия для описания температуры (вместо ° K), единицы, указанные выше, являются стандартизированный способ для каждого ученого поделиться своими измерениями.Использование указанных выше единиц означает, что все говорят на одном языке.

Общие электронные блоки

Имея дело с электроникой, есть несколько устройств, с которыми мы будем сталкиваться чаще, чем другие. К ним относятся:

0 Гц,

Количество	Единица СИ	Аббревиатура единицы
Разность электрических потенциалов (напряжение)	вольт	В
Электрический ток	ампер				W
Энергия / Работа / Тепло	джоуль	Дж
Электрический заряд	кулон	C
Сопротивление	Ом	& Ом;
Емкость	фарад	F
Индуктивность	Генри	H
Частота	герц	Гц могут быть дополнены префиксами, чтобы сделать их еще более удобными! Префиксы Когда вы впервые узнали о метрических префиксах, скорее всего, вас сначала учили этим шести префиксам: Префикс (символ) Мощность Числовое представление кг 10 3 1 000 га (в) 10 2 100 дека (да) 10 1 10 без префикса 10 0 1 шт. деци (г) 10 -1 0.1 санти (в) 10 -2 0,01 милли (м) 10 -3 0,001 Это то, что мы будем считать стандартными шестью префиксами, которые преподаются на большинстве курсов естественных наук в старших классах. Возможно, вы даже выучили забавную мнемонику, которая подходит к ним, например, У кенгуру грязное нижнее белье в холодные месяцы . Однако, как вы скоро увидите, изучая электронику и информатику, диапазон префиксов значительно превышает стандартные шесть.Хотя эти префиксы охватывают диапазон от 10 -3 до 10 3 , многие электронные значения могут иметь гораздо больший диапазон. Описание большого Префикс (символ) Мощность Числовое представление йотта (Y) 10 24 1 септиллион дзетта (Z) 10 21 1 секстиллион exa (E) 10 18 1 квинтиллион пета (P) 10 15 1 квадриллион тера (Т) 10 12 1 трлн гига (G) 10 9 1 миллиард мега (M) 10 6 1 миллион кг 10 3 1 тыс. без префикса 10 0 1 шт. Эти префиксы, указанные выше, существенно помогают описать количество единиц в больших количествах.Вместо 3,200,000,000 герц вы можете сказать 3,2 гигагерца или 3,2 ГГц для сокращенного письменного обозначения. Это позволяет кратко описать невероятно большое количество единиц. Есть также префиксы, которые помогают передавать крошечные числа. Описание малого Префикс (символ) Мощность Числовое представление без префикса 10 0 1 шт. милли (м) 10 -3 1 тысячная микро (µ) 10 -6 1 миллионная нано (n) 10 -9 1 миллиардная пико (п) 10 -12 1 триллионная фемто (ж) 10 -15 1 квадриллионная атто (а) 10 -18 1 квинтиллионная zepto (z) 10 -21 1 секстиллион лет 10 -24 1 септиллион Теперь вместо одной триллионной секунды это может быть пикосекунда.Одна вещь, которую следует отметить в отношении префиксов для малых значений, заключается в том, что их сокращенные обозначения все в нижнем регистре, а префиксы больших чисел — в верхнем регистре (за исключением kilo- *, hecto- и deca-). Это позволяет вам различать их, когда они используют одну и ту же букву. Например, один мВт (милливатт) не равен одному мегаватту (мегаватту). * Примечание: Поскольку заглавная буква «K» уже использовалась для описания Кельвина, строчная буква «k» была выбрана для обозначения префикса кило-.Как вы увидите в разделе «Биты и байты», также существует некоторая путаница с k и K при работе с двоичными (базовыми 2) префиксами. Преобразование Эти метрические префиксы прекрасны тем, что как только вы освоите преобразование между некоторыми из них, преобразовать эту способность во все другие префиксы будет легко. В качестве первого простого примера давайте переведем 1 ампер (А) в меньшие значения. Миллиампер равен 1 тысячной единицы Ампера, следовательно, 1 Ампер равен 1000 миллиампер.Идя дальше, 1 миллиампер эквивалентен 1000 микроампер и так далее. В обратном направлении 1 ампер равен 0,001 килоампера, а 1000 ампер — 1 килоампер. Вот это много тока! Как вы могли заметить, переключение между префиксами аналогично перемещению десятичной точки на 3 разряда. Это также то же самое, что и умножение или деление на 1000. Когда вы переходите к большему префиксу, например, от килограмма до мегапикселя, десятичный разряд перемещается на три позиции влево.100000 киловатт равняются 100 мегаваттам. 10 киловатт равняются 0,01 мегаватт. Мега — это префикс прямо над килограммами, поэтому независимо от того, говорим ли мы о ваттах, амперах, фарадах или какой-либо другой единице, перемещение десятичного разряда на три позиции влево по-прежнему работает при перемещении префикса вверх. При перемещении вниз по префиксу, скажем, от нано- к пико-, десятичный разряд перемещается на три позиции вправо. 1 нанофарад равен 1000 пикофарад. 0,5 наноФарад равняется 500 пикофарад. Вот краткий список, чтобы вы могли видеть узор: 1 гига- = 1000 мега- 1 мега- = 1000 килограммов 1 килограмм- = 1000 единиц 1 единица = 1000 милли- 1 милли- = 1000 микро- Видите тенденцию? Каждый префикс в тысячу раз больше предыдущего.Поначалу это немного утомляет, но со временем перевод с одного префикса на другой становится второй натурой. Биты и байты Работа с битами и байтами может вызвать некоторую путаницу (каламбур). Поскольку компьютеры работают с числами с основанием 2 вместо 10, часто неясно, к какому основанию относится число при использовании метрических префиксов. Например, 1 килобайт часто используется для обозначения 1000 байтов (основание 10) или может использоваться для представления 1024 байтов (основание 2), что приводит к недоразумениям. Чтобы устранить эту путаницу, Международная электротехническая комиссия разработала несколько новых префиксов для двоичных разрядов и байтов. Они называются двоичными префиксами. Префикс (символ) Мощность Числовое представление exbi- (Ei-) 2 60 1,152,921,504,606,846,976 pebi- (Pi-) 2 50 1 125 899 906 842 624 теби- (Ti-) 2 40 1 099 511 627 776 гиби (Gi-) 2 30 1 073 741 824 меби- (Ми-) 2 20 1 048 576 киби (ки) 2 10 1,024 без префикса 2 0 1 бит или байт Принятие этого значения будет означать, что 1 мегабайт = 1000 килобайт, а 1 мебибайт равен 1024 кибибайтам.3). К сожалению, эта система не получила широкого распространения на практике, поэтому всякий раз, когда вы слышите количество байтов или битов, вы должны задаться вопросом, говорят ли они о них в базе 2 или 10 . Компании по производству жестких дисков и другие компании обычно продают продукты с базой 10, поскольку это делает ее более крупной. Жесткий диск емкостью 1 терабайт фактически составляет около 931,3 гибибайта. Здесь мы сталкиваемся с ситуацией «k» в верхнем и нижнем регистрах. Правильный префикс для киби, если «Ки». Тем не менее, иногда это будет просто буква «K» в верхнем регистре, что, опять же, означает температуру в Кельвинах.Таким образом, всякий раз, когда вы слышите слово «килобайт», вы все равно должны задаться вопросом, означает ли оно 1000 байтов (основание 10) или 1024 байта (основание 2). С другой стороны, если вы видите термин кибибайт, вы наверняка знаете, что он говорит об интерпретации цифровой памяти в базовой версии 2 (1024 байта). Преобразование битов в байты и байтов в биты Мы рассмотрели преобразование битов и байтов в большее или меньшее количество каждого из них, но есть также вопрос преобразования битов с в байтов и наоборот.Помните, что 1 байт равен 8 битам (большую часть времени), а один бит равен 0,125 байта (или 1/8). Конечно, есть много порядков, относящихся к битам, но байт обычно используется наиболее часто. Практика преобразования между одним и другим не так уж и распространена, но все же это полезная информация при работе с электроникой, особенно когда дело доходит до памяти. Например, вы можете писать код, в котором хранятся отдельные биты, но ваша память определяется как байты. Практика Теперь несколько практических упражнений. Мы будем использовать стандартные сокращения для каждого типа единиц, который мы будем преобразовывать: А для ампер В для Вольт Вт для Вт Гц для Hertz F для фарадов H для Генри Ом для Ом с для секунд B для байтов b для бит Пример преобразования: Преобразовать: 400 мА в А Ответ: 400 мА =.4 А Конвертировать: 50 мА по A от 10 нФ до пФ 500 кВт до Вт от 0,01 мВ до мкВ от 20000 кОм до МОм от 4680 МГц до ГГц 4 ТиБ в ГиБ 200 Мб в Кб .00007 с до мкс от 1450 нГн до мкГн Практические ответы .05 А 10 000 пФ 500 000 Вт 10 мкВ 20 МОм 4.68 ГГц 4096 ГиБ 200000 кб 70 мкс 1,45 мкГн Скоро переключение между префиксами при необходимости станет очень быстрым. Ресурсы и дальнейшее развитие Умение преобразовывать числа в лучший префикс в зависимости от размера числа — важный навык. Это позволяет избежать действительно длинных и беспорядочных чисел, таких как 5 600 000 или 0,0000002. Использование 5.6M или 2n позволяет передавать информацию быстрее, в более аккуратном и удобном для чтения формате. alexxlab Посмотреть все записи автора alexxlab → Вам также может понравиться Измерения и испытания пуэ: Глава 1.8. Нормы приемо-сдаточных испытаний 15.03.202127.11.2020 Договор на электроснабжение: Договор энергоснабжения — образец 2020 01.10.202101.10.2020 Лампа филаментная светодиодная что это: Что такое филаментные лампочки и для чего они нужны 09.04.197131.12.2021 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт