расчет компонента микроамперметра постоянного тока, основные формулы и подбор параметров сопротивления
Что же такое шунт? Это слово заимствовано из английского языка («shunt», и дословно означает «ответвление»). Физически это сопоставимо, так как через этот элемент, подключенный параллельно к измерительному прибору, проходит большая часть тока, а меньшая – ответвляется в сам прибор. В этом его принцип действия аналогичен байпасу, установленному в системах отопления.
Устройство амперметра
Чтобы осознать необходимость включения амперметра через шунт, напомним вкратце его устройство.
Внутри поля постоянного магнита находится катушка – рамка. По ее виткам протекает измеряемый ток. В зависимости от величины измеряемого параметра положение катушки относительно постоянного магнитного поля изменяется. На ее оси жестко закреплена стрелка прибора. Чем больше измеряемый ток, тем больше отклоняется стрелка.
Чтобы рамка могла поворачиваться, ее ось крепят в подпятниках, либо вывешивают на растяжках. При использовании подпятников ток рамки проходит по спиральным пружинам, если же подвижная часть прибора подвешена на растяжках, то они являются проводниками тока.
Из этой конструкции следует, что величина тока в рамке конструктивно ограничена. Пружины и растяжки не могут одновременно быть достаточно упругими и иметь большое сечение.
Применение закона Ома
Основной закон электротехники, он же закон Ома, гласит: I=U/R
где I-это ток в амперах, U-напряжение в вольтах, R-сопротивление в омах. Эта формула говорит нам, что если в разрыв измеряемой нагрузки (где нужно измерить ток) включить шунт (R) и измеренное на шунте напряжение (U) подставить в формулу, по двум величинам R и U мы узнаем нужную нам I — протекающий ток.
Пример: мы ожидаем ток 20-30 А, а может и больший от потребления двигателем шуруповерта. У нас имеется проволочный шунт, сопротивлением 0,035 Ом. Шунт подключается в разрыв плюса или минуса, это не важно — действующий ток одинаков на всех участках цепи. Так же параллельно шунту подключается вольтметр — по его показания можно судить о токе, потребляемом нагрузкой. У меня при почти полном торможении вала двигателя вольтметр показывал около 0,9 В. Подставив известные нам значения в формулу I=0,9/0,035=25,7А — такой ток потребляет мотор.
Обратите внимание: При измерении пульсирующих и динамически меняющихся токов, цифровой вольтметр не очень подходит, так как его контроллер очень медленно снимает показания. Для данной цели больше подходит стрелочный вольтметр.
Подобрав шунт нужного сопротивления, можно измерять любые постоянные или пульсирующие токи, хоть до 300 А и более. Хотя я сомневаюсь, что такие измерения вам понадобятся. Обычные резисторы не подходят в роли шунта для больших токов, так как обладают малой мощностью рассеяния. Рассчитать примерную мощность рассеяния шунта можно умножив ожидаемый ток в амперах на падение на нем в вольтах. Для выше приведенного примера это 25,7*0,9=23,13 Вт, такой мощностью обладают проволочные резисторы.
Подключение амперметра через трансформатор тока
Расширение пределов измерения амперметра возможно, если использовать дополнительно устройство, называемое трансформатор тока. Работает оно по принципу обычного трансформатора, но первичная обмотка содержит всего несколько витков. При прохождении по ней измеряемого тока его величина во вторичной обмотке будет меньше в несколько раз.
Но такие трансформаторы имеют соответствующие габариты и применяются только в промышленных сетях. В малогабаритных же устройствах их использование нецелесообразно.
Почему одним прибором нельзя измерять широкий диапазон величин?
Принцип работы любого амперметра (стрелочного или катушечного) основан на переводе измеряемой величины в визуальное ее отображение. Стрелочные системы работают по механическому принципу.
Через обмотку протекает ток определенной величины, заставляя ее отклоняться в поле постоянного магнита. На катушке закреплена стрелка. Остальное – дело техники. Шкала, разметка и прочее.
Зависимость угла отклонения от силы тока на катушке не всегда линейная, это часто компенсируется пружиной особой формы.
Для обеспечения точности измерения, шкала делается по возможности с большим количеством промежуточных делений. В таком случае, для обеспечения широкого предела измерений шкала должна быть огромного размера.
Или же надо иметь в арсенале несколько прибором: амперметр на десятки и сотни ампер, обычный амперметр, миллиамперметр.
В цифровых мультиметрах картина схожая. Чем точнее шкала – тем ниже предел измерения. И наоборот – завышенная величина предела, дает большую погрешность.
Слишком загруженной шкалой пользоваться неудобно. Большое количество положений усложняют конструкцию прибора, и увеличивают вероятность потери контакта.
Применив закон Ома для участка цепи, можно изменить чувствительность прибора, установив шунт для амперметра.
Подключение амперметра через шунт
Если прибор включается в измерительную цепь напрямую, без трансформатора тока, его называют амперметром прямого включения.
Без шунта можно использовать приборы, рассчитанные на небольшую силу тока, порядка миллиампер. За счет шунтирования измерительной обмотки сопротивлением, большим, чем ее собственное, мы можем изменить предел измерения. Схема включения сложностью не отличается: через шунт проходит измеряемый ток, а параллельно ему подключается амперметр.
В дело здесь вступает первый закон Кирхгофа. Измеряемый ток делится на два: один протекает через рамку, второй – через шунт.
Соотноситься между собой они будут так:
Измерение переменного тока
Для измерения переменного тока так же применимы вышеописанные методы, с той лишь разницей, что нужно использовать вольтметр переменного напряжения, а в случае с измерением сопротивления шунта — амперметр переменного тока.
Для измерения в цепях с частотой 50 Гц вполне сойдут и цифровые вольтметры и амперметры (при наличии у них таких функций). При более высоких частотах цифровые приборы малопригодны, их показания могут сильно отличаться от реальности. Стрелочные измерительные приборы в этом случае куда более подходящие.
Однако самым лучшим вариантом измерения токов любой формы является осциллограф. Осциллограф подключается к шунту вместо вольтметра. Это позволит измерить размах тока или или среднее его значение. Другими словами — мы увидим ток «воочию». Основная сложность при таких замерах — согласовать значения напряжений на осциллографе с сопротивлением шунта по закону Ома. Здесь могу посоветовать одно — калькулятор в начале страницы вам в помощь.
Хочется обратить внимание: при измерении переменного тока следует производит расчеты не по амплитудным значениям напряжения, а по среднеквадратическим — именно так принято в электротехнике измерять переменные токи и напряжения. Величины указываются усредненные, эквивалентные постоянным. Собственно это и стоит учитывать при использовании осциллографа. У цифровых «ослов» среднеквадратическая величина напряжения может рассчитываться автоматически, называется она «Vrms».
Вышенаписанное справедливо при измерении так называемых «действующих» токов, с относительно стабильной формой. Когда же нужно узнать пиковые токи — здесь в формулу рассчета (или калькулятор в начале) нужно подставлять амплитудные значения напряжений на шунте. Как говорится «все хорошо к месту» — в радиолюбительской практике требуются различные варианты.
Расчет сопротивления шунта
Отсюда следует, что, зная ток полного отклонения измерительной системы (Iпр) и внутреннее сопротивление рамки (Rпр), можно вычислить требуемое сопротивление шунта (Rш). И тем самым изменить предел измерения амперметра.
Но, перед тем как переделать миллиамперметр в амперметр, нужно решить две непростых задачи: узнать ток полного отклонения измерительной системы и ее сопротивление. Можно найти эти данные, зная тип миллиамперметра, который переделывается. Если это невозможно, придется провести ряд измерений. Сопротивление можно измерить мультиметром. А вот для второго параметра потребуется подать на прибор ток от постороннего источника, измеряя его величину с помощью цифрового амперметра.
Но такой расчет шунта для амперметра не будет точным. Невозможно с помощью подручных средств обеспечить требуемую точность измерений. Система измерения с шунтом имеет большую чувствительность к погрешности при определении исходных данных. Поэтому на практике проводится точная подгонка сопротивления шунта и калибровка амперметра.
Оборудование / Электроинструмент / Расчёт шунтирующего сопротивления амперметра
Для контроля величины тока применяется прибор называемый амперметром. Из практики могу сказать, что не всегда под рукой оказывается прибор с нужным диапазоном измерения. Как правило, диапазон либо мал, либо велик. Здесь мы разберем, как изменить рабочий диапазон амперметра. Амперметры на большие токи от 20 ампер и выше имеют в своём составе внешний шунтирующий резистор. Он подключается параллельно амперметру. На рисунке 1 приведена схема включения амперметра с шунтирующем резистором.
В качестве примера в экспериментах будет использован амперметр M367 со шкалой до 150 ампер, соответственно при таком токе амперметр используется с внешним шунтирующим сопротивлением.
Если убрать шунтирующий резистор, то амперметр станет миллиамперметром с максимальным током отклонения стрелки 30 мА (далее будет пояснение, откуда это значение взялось). Таким образом, используя разные шунтирующие сопротивления можно сделать амперметр практически с любым диапазоном измерения.
Рассмотрим подробнее имеющийся измерительный прибор. Из его маркировок можно узнать следующее. Маркировка в верхнем правом углу (цифра 1 на изображении). Модель измерительной головки М367. Сделан на краснодарском заводе измерительных приборов (это можно определить по ромбику с буковками ЗИП). Год выпуска 1973. Серийный номер 165266.
Маркировка в нижнем левом углу (цифра 2 на изображении). Слева на право. Прибор предназначен для измерения постоянного тока. Магнитоэлектрический прибор с подвижной рамкой. Напряжение между корпусом и мангнитоэлектрической системой не должно превышать 2 КВ. Рабочее положение шкалы прибора вертикальное. Класс точности прибора в процентах 1,5. ГОСТ8711-60. Измерительная головка рассчитана на измерения силы тока до 150 ампер с использованием внешнего шунтирующего сопротивления рассчитанного на падение на нём напряжения номиналом в 75 милливольт.
Итак, это максимум что удалось узнать из маркировки амперметра. Теперь перейдём к расчетам. Сопротивление шунта определяется по формуле:
где : Rш — сопротивление шунтирующего резистора; Rприб — внутреннее сопротивление амперметра; Iприб — максимально измеримый ток амперметром без шунта; Iраб — максимально измеримый ток с шунтом (требуемое значение)
Если все данные для расчёта имеются, то можно приступать к самому расчёту. Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором ниже:
В нашем случае из формулы видно, что данных не достаточно. Нам известен только максимальный измеряемый ток с шунтом. То есть, то, что мы хотим видеть в случае максимального отклонения стрелки амперметра.
Из маркировки прибора удалось узнать падение напряжения на шунтирующем сопротивлении. И это уже что-то. Из этого параметра ясно, что при подаче на прибор напряжения номиналом 0,075 вольт (75мВ) стрелка отклониться до крайнего значения на шкале 150 ампер. Таким образом, получается, что максимальное отклонение стрелки прибора достигается подачей напряжения 75 мВ. Вроде как данных для расчета по-прежнему не хватает. Необходимо узнать сопротивление прибора и ток, при котором стрелка откланяется до максимального значения без шунтирующего резистора. Далее предлагаю несколько способов для определения нужных параметров и решения задачи.
Способ первый. При помощи блока питания выясняем максимальное отклонение стрелки по току и напряжению без шунта. В нашем случае напряжение уже известно. Его замерять не будем. Измеряем ток и отклонение стрелки. Так как блока питания под рукой не оказалось, то пришлось воспользоваться очень разряженой батарейкой типа АА. Ток, который батарейка могла ещё отдать, составил 12 мА (по показаниям мультиметра). При этом токе стрелка прибора отклонилась до значения на циферблате 60А. Далее определяем цену деления и рассчитываем полное (максимальное) отклонение стрелки. Поскольку шкала циферблата амперметра размечена равномерно, то не составит труда узнать (рассчитать) ток максимального отклонения стрелки.
Цена деления прибора рассчитывается по формуле:
где: х1 – меньшее значение, х2 – большее значение, n – количество промежутков (отрезков) между значениями
Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором ниже:
Расчёт показал, что цена деления прибора штатной шкалы составляет 5 ампер. При токе 12 мА стрелка отклонялась до показания 60А. Таким образом, цена одного деления без шунта составляет 1 мА. Всего делений 30, соответственно максимальное отклонение стрелки до значения 150А без шунта составляет 30 мА.
Далее при помощи закона Ома находим сопротивление прибора. 0,075/0,03=2,5 Ом
Расчёт: Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(10-0,03)=0,00752 Ом для шкалы 10А мах Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(5-0,03)=0,01509 Ом для шкалы 5А мах Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(3-0,03)=0,02525 Ом для шкалы 3А мах
Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором расчёта сопротивления шунтирующего сопротивления выше.
Второй вариант. При помощи прецизионного мультиметра замеряем сопротивление амперметра и далее при помощи закона Ома (зная напряжение максимального отклонения стрелки) находим ток максимального отклонения стрелки. Измерения выполнялись прецизионными мультиметрами Mastech MS8218 и Uni-t UT71E. При измерении сопротивления амперметра значение составило 2,50-2,52 Ом прибором UT71E и 2,52-2,53 прибором MS8218.
Формула для расчёта тока отклонения стрелки до максимального значения:
Расчёт: 0.075/2.52=0.02976А
Для упрощения вычислений максимального тока отклонения стрелки амперметра можно воспользоваться калькулятором ниже:
Далее, как и в первом варианте выполняем расчёт сопротивления шунтирующего резистора (калькулятор выше). Для расчёта было принято среднее показание измеренного сопротивления амперметра двумя мультиметрами Rприб = 2,52Ом
Расчёт: Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(10-0,02976)=0,00752 Ом для шкалы 10А мах Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(5-0,02976)=0,01508 Ом для шкалы 5А мах Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(3-0,02976)=0,02524 Ом для шкалы 3А мах
Если сравнить расчёты двух методик между собой, то получились совпадение данных до четвёртого знака после запятой, а в некоторых случаях даже до пяти знаков.
О тонкостях изготовления шунтирующего сопротивления расскажу в следующей статье.
Как сделать шунт для амперметра, какие материалы при этом используются
Фабрично изготовленные шунты рассчитываются под готовые приборы, их параметры учитываются еще при вытягивании проволоки.
При создании учитывается даже расстояние от центра проволоки до мест подключения контактов. Несмотря на массивность конструкции, шунт достаточно точный и чувствительный прибор. На погрешность влияет даже разнесение контактов для прибора и контактов для измеряемой цепи.
Это низкоомные приборы. Сопротивление измеряется единицами Ом. Поэтому на рабочую величину влияет даже сечение проводника. При точной подгонке свойств шунта, можно делать на шине пропилы, для изменения удельного сопротивления.
Еще один вариант юстировки фабричного шунта – подбор дополнительных сопротивлений. Такой способ часто практикуют доморощенные «Кулибины».
Шунт для амперметра своими руками можно изготовить из любого материала, обладающего низким сопротивлением и хорошей теплопроводностью. Если измеряемые токи не более 10 ампер – воспользуйтесь обычной стальной скрепкой большого размера.
Сталь противостоит влиянию высоких температур, и неплохо паяется (при необходимости стационарного монтажа). Если у вас есть медь – тоже хороший выбор. Только не переусердствуйте при калибровке. Случайно отпиленный для изменения сечения кусок нет смысла паять обратно.
Внимание! Если вы делаете проволочный шунт, не следует мотать из нее спираль.
Индуктивность при протекании больших токов может исказить результат. Лучше применить иной материал, или уложить шунт волнами.
Переделка стрелочного вольтметра в амперметр | самоделки
Текст из видео:
- 00:00: всем привет если вы смотрели мое предыдущее видео про переделку амперметра на любой другой ток я думаю принципе сам принцип переделки вольтметр и амперметр вам уже будет понятен но для начала немного предыстории у меня было несколько в их метров на 50 вольт этот и еще вот два от этих но этот я умудрился
- 00:32: как-то упустить с рук и у него короче отошла стрелка не не дергалась и что бывают ремонтировать мне когда-то пришлось его разобрать это довольно таки химерные процесс так как здесь балтики вообще не рассчитаны на то чтобы их откручивали с этой стороны такие как бы нарезана
- 01:04: гаечки пришлось накрывать паяльником довольно-таки долго нагревать ну и тогда уже это гаечка поддалась ну это и все все четыре другие разобрал я там направил этот механизм и как-то у меня этот вольтметр валялся уже разобраны довольно таки много времени несколько лет наверное и тут вчера
- 01:36: мне пришла такая идея почему бы не переделать вольтметр в амперметра тем более у меня есть еще 2 штуки а этот как бы рынка и реинкарнировать ну и собственно что же я и сделал это был такой интересный резистор такого как
- 02:06: бы фиолетового цвета его выпало уже давно и не помню где он к сожалению не покажу суть переделки вот в чем я подпаял у такой вот перень подстроечный резистор то есть средний и один боковой контакте я
- 02:36: припаял но сюда 2 уже идет непосредственно к вольтметру есть ничего необычного тот же резистор на 0 одним фома из предыдущего видео ну и собственно я немножко подкрутил потому что там нет не так как в предыдущем видео интер метр был как бы
- 03:08: мили вольтметром здесь немного по-другому было немножко подкрутил подстроил и в принципе до 1 ампера показания ничем не отличается ну а если уже доходит где-то до половины то почему то начинает врать не знаю почему такая нелинейность может быть это
- 03:38: специально так сделано для вольтметра и даже даже не знаю ну свыше 3 ампер я не не тестировал но когда показываю здесь три то на самом деле немножко или больше или меньше я уже не помню мало времени по дозировке заодно мы протестируем с вами посмотрим что же приступим не все как прошлый раз только
- 04:09: нагрузка по пашне и это 40 ватт на я лампочка здесь весь спирали соединенные параллельно что ж приступим тестирование так не помню говорил ли вампир метра соединены последовательно так как видим цифровой говорит что ток 4
- 04:40: ампера а этот же показывает 4 и 1 кстати как видите стрелочка примерно на нуле тоже попробуем не знаю как показать какой лучше хотя ночи
- 05:11: цифровой так 2 027 здесь же 0 до в принципе можно подкрутить еще этот регулятор но я не знаю что до или тот подстроечный резистор там внутри
- 05:41: ну в принципе целом и не такой точности как от этого амперметра и не нужно а если честно это просто не охота разбирать опять как видите здесь 026 вот может приостановить так 04 здесь даже ниже чем 04
- 06:14: как то так если вам видео понравилось то ставьте лайк если не понравилось ставьте дизлайк подписывайтесь на мой канал всем пока от заметила что лампа накаливания ты к довольно мощные при включении как
- 06:44: электродвигатель spajic потребляет довольно таки нехилый ток что-то отошла сейчас я вам покажу телочка уходит как бы дальше пике
- 07:15: что ж попробуем протестировать на уже знакомом вам кулере говен он
postila. ru
Расчёт шунтирующего сопротивления амперметра. Супер онлайн калькулятор. :: АвтоМотоГараж
Для контроля величины тока применяется прибор называемый амперметром. Из практики могу сказать, что не всегда под рукой оказывается прибор с нужным диапазоном измерения. Как правило, диапазон либо мал, либо велик. Здесь мы разберем, как изменить рабочий диапазон амперметра. Амперметры на большие токи от 20 ампер и выше имеют в своём составе внешний шунтирующий резистор. Он подключается параллельно амперметру. На рисунке 1 приведена схема включения амперметра с шунтирующем резистором.
В качестве примера в экспериментах будет использован амперметр M367 со шкалой до 150 ампер, соответственно при таком токе амперметр используется с внешним шунтирующим сопротивлением.
Если убрать шунтирующий резистор, то амперметр станет миллиамперметром с максимальным током отклонения стрелки 30 мА (далее будет пояснение, откуда это значение взялось). Таким образом, используя разные шунтирующие сопротивления можно сделать амперметр практически с любым диапазоном измерения.
Рассмотрим подробнее имеющийся измерительный прибор. Из его маркировок можно узнать следующее. Маркировка в верхнем правом углу (цифра 1 на изображении). Модель измерительной головки М367. Сделан на краснодарском заводе измерительных приборов (это можно определить по ромбику с буковками ЗИП). Год выпуска 1973. Серийный номер 165266.
Маркировка в нижнем левом углу (цифра 2 на изображении). Слева на право. Прибор предназначен для измерения постоянного тока. Магнитоэлектрический прибор с подвижной рамкой. Напряжение между корпусом и мангнитоэлектрической системой не должно превышать 2 КВ. Рабочее положение шкалы прибора вертикальное. Класс точности прибора в процентах 1,5. ГОСТ8711-60. Измерительная головка рассчитана на измерения силы тока до 150 ампер с использованием внешнего шунтирующего сопротивления рассчитанного на падение на нём напряжения номиналом в 75 милливольт.
Итак, это максимум что удалось узнать из маркировки амперметра. Теперь перейдём к расчетам. Сопротивление шунта определяется по формуле:
где :
Rш — сопротивление шунтирующего резистора;
Rприб — внутреннее сопротивление амперметра;
Iприб — максимально измеримый ток амперметром без шунта;
Iраб — максимально измеримый ток с шунтом (требуемое значение)
Если все данные для расчёта имеются, то можно приступать к самому расчёту. Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором ниже:
В нашем случае из формулы видно, что данных не достаточно. Нам известен только максимальный измеряемый ток с шунтом. То есть, то, что мы хотим видеть в случае максимального отклонения стрелки амперметра.
Из маркировки прибора удалось узнать падение напряжения на шунтирующем сопротивлении. И это уже что-то. Из этого параметра ясно, что при подаче на прибор напряжения номиналом 0,075 вольт (75мВ) стрелка отклониться до крайнего значения на шкале 150 ампер. Таким образом, получается, что максимальное отклонение стрелки прибора достигается подачей напряжения 75 мВ. Вроде как данных для расчета по-прежнему не хватает. Необходимо узнать сопротивление прибора и ток, при котором стрелка откланяется до максимального значения без шунтирующего резистора. Далее предлагаю несколько способов для определения нужных параметров и решения задачи.
Способ первый. При помощи блока питания выясняем максимальное отклонение стрелки по току и напряжению без шунта. В нашем случае напряжение уже известно. Его замерять не будем. Измеряем ток и отклонение стрелки. Так как блока питания под рукой не оказалось, то пришлось воспользоваться очень разряженой батарейкой типа АА. Ток, который батарейка могла ещё отдать, составил 12 мА (по показаниям мультиметра). При этом токе стрелка прибора отклонилась до значения на циферблате 60А. Далее определяем цену деления и рассчитываем полное (максимальное) отклонение стрелки. Поскольку шкала циферблата амперметра размечена равномерно, то не составит труда узнать (рассчитать) ток максимального отклонения стрелки.
Цена деления прибора рассчитывается по формуле:
где:
х1 – меньшее значение,
х2 – большее значение,
n – количество промежутков (отрезков) между значениями
Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором ниже:
Расчёт показал, что цена деления прибора штатной шкалы составляет 5 ампер. При токе 12 мА стрелка отклонялась до показания 60А. Таким образом, цена одного деления без шунта составляет 1 мА. Всего делений 30, соответственно максимальное отклонение стрелки до значения 150А без шунта составляет 30 мА.
Далее при помощи закона Ома находим сопротивление прибора. 0,075/0,03=2,5 Ом
Расчёт:
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(10-0,03)=0,00752 Ом для шкалы 10А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(5-0,03)=0,01509 Ом для шкалы 5А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(3-0,03)=0,02525 Ом для шкалы 3А мах
Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором расчёта сопротивления шунтирующего сопротивления выше.
Второй вариант. При помощи прецизионного мультиметра замеряем сопротивление амперметра и далее при помощи закона Ома (зная напряжение максимального отклонения стрелки) находим ток максимального отклонения стрелки. Измерения выполнялись прецизионными мультиметрами Mastech MS8218 и Uni-t UT71E. При измерении сопротивления амперметра значение составило 2,50-2,52 Ом прибором UT71E и 2,52-2,53 прибором MS8218.
Формула для расчёта тока отклонения стрелки до максимального значения:
Расчёт: 0.075/2.52=0.02976А
Для упрощения вычислений максимального тока отклонения стрелки амперметра можно воспользоваться калькулятором ниже:
Далее, как и в первом варианте выполняем расчёт сопротивления шунтирующего резистора (калькулятор выше). Для расчёта было принято среднее показание измеренного сопротивления амперметра двумя мультиметрами Rприб = 2,52Ом
Расчёт:
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(10-0,02976)=0,00752 Ом для шкалы 10А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(5-0,02976)=0,01508 Ом для шкалы 5А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(3-0,02976)=0,02524 Ом для шкалы 3А мах
Если сравнить расчёты двух методик между собой, то получились совпадение данных до четвёртого знака после запятой, а в некоторых случаях даже до пяти знаков.
О тонкостях изготовления шунтирующего сопротивления расскажу в следующей статье: Как сделать шунт (шунтирующий резистор) для амперметра. Самый простой метод подбора.
И ещё одно продолжение этой тематики: Как изменить предел измерения амперметра. Как переделать амперметр постоянного тока на переменный.
Для чего используется шунт
Для расширения пределов измерения по току в 100-1000 раз используют шунты, изготовленные из манганина. Они имеют две пары зажимов: токовые (при помощи которых шунт последовательно включается в исследуемую цепь) и потенциальные (к которым подключают измерительный механизм). Такое включение уменьшает погрешность измерения тока, которая может возникать за счет соединительных проводов и дополнительных сопротивлений. Шунт представляет собой простейший измерительный преобразователь тока в напряжение.
Принцип расширения пределов измерения тока при помощи шунта заключается в том, что большую часть измеряемого тока неразветвленной части цепи пропускают через шунт, а меньшую – через измерительный механизм. При этом ток прибора составляет определенную часть всего измеряемого тока. Этот принцип расширения пределов измерения характеризуется коэффициентом шунтирования:
где RВт – внутреннее сопротивление измерительного механизма;
p – коэффициент шунтирования.
Схема соединения измерительного механизма с шунтом – на рис. 9.
Шунты, выпускаемые промышленностью, имеют различные классы точности: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0. При измерении токов до 30 А шунты монтируются непосредственно внутри измерительного прибора, и его шкала градуируется с учетом коэффициента шунтирования. Применение шунтов дополнительно увеличивает погрешность измерения прибора за счет изменения параметров шунта во времени; за счет разных температурных коэффициентов измерительного механизма и шунта; за счет увеличения мощности потребления и уменьшения чувствительности. Их чаще используют в цепях постоянного тока, так как на переменном токе влияют частота и индуктивность элементов. Многопредельные миллиамперметры могут быть выполнены с универсальным шунтом (рис. 10).
Вопросы для самопроверки
- 1. Назначение шунтов.
- 2. Принцип шунтирования.
- 3. Схемы шунтов.
Что же такое шунт? Это слово заимствовано из английского языка («shunt», и дословно означает «ответвление»). Физически это сопоставимо, так как через этот элемент, подключенный параллельно к измерительному прибору, проходит большая часть тока, а меньшая – ответвляется в сам прибор. В этом его принцип действия аналогичен байпасу, установленному в системах отопления.
Устройство амперметра
Чтобы осознать необходимость включения амперметра через шунт, напомним вкратце его устройство.
Внутри поля постоянного магнита находится катушка – рамка. По ее виткам протекает измеряемый ток. В зависимости от величины измеряемого параметра положение катушки относительно постоянного магнитного поля изменяется. На ее оси жестко закреплена стрелка прибора. Чем больше измеряемый ток, тем больше отклоняется стрелка.
Чтобы рамка могла поворачиваться, ее ось крепят в подпятниках, либо вывешивают на растяжках. При использовании подпятников ток рамки проходит по спиральным пружинам, если же подвижная часть прибора подвешена на растяжках, то они являются проводниками тока.
Из этой конструкции следует, что величина тока в рамке конструктивно ограничена. Пружины и растяжки не могут одновременно быть достаточно упругими и иметь большое сечение.
Подключение амперметра через трансформатор тока
Расширение пределов измерения амперметра возможно, если использовать дополнительно устройство, называемое трансформатор тока. Работает оно по принципу обычного трансформатора, но первичная обмотка содержит всего несколько витков. При прохождении по ней измеряемого тока его величина во вторичной обмотке будет меньше в несколько раз.
Но такие трансформаторы имеют соответствующие габариты и применяются только в промышленных сетях. В малогабаритных же устройствах их использование нецелесообразно.
Подключение амперметра через шунт
Если прибор включается в измерительную цепь напрямую, без трансформатора тока, его называют амперметром прямого включения.
Без шунта можно использовать приборы, рассчитанные на небольшую силу тока, порядка миллиампер. За счет шунтирования измерительной обмотки сопротивлением, большим, чем ее собственное, мы можем изменить предел измерения. Схема включения сложностью не отличается: через шунт проходит измеряемый ток, а параллельно ему подключается амперметр.
В дело здесь вступает первый закон Кирхгофа. Измеряемый ток делится на два: один протекает через рамку, второй – через шунт.
Соотноситься между собой они будут так:
Расчет сопротивления шунта
Отсюда следует, что, зная ток полного отклонения измерительной системы (Iпр) и внутреннее сопротивление рамки (Rпр), можно вычислить требуемое сопротивление шунта (Rш). И тем самым изменить предел измерения амперметра.
Но, перед тем как переделать миллиамперметр в амперметр, нужно решить две непростых задачи: узнать ток полного отклонения измерительной системы и ее сопротивление. Можно найти эти данные, зная тип миллиамперметра, который переделывается. Если это невозможно, придется провести ряд измерений. Сопротивление можно измерить мультиметром. А вот для второго параметра потребуется подать на прибор ток от постороннего источника, измеряя его величину с помощью цифрового амперметра.
Но такой расчет шунта для амперметра не будет точным. Невозможно с помощью подручных средств обеспечить требуемую точность измерений. Система измерения с шунтом имеет большую чувствительность к погрешности при определении исходных данных. Поэтому на практике проводится точная подгонка сопротивления шунта и калибровка амперметра.
Подгонка измерительной системы
Для изготовления заводских изделий используются материалы, не изменяющие своих характеристик в широком диапазоне температур. Поэтому лучший вариант – подбор готового шунта и подгонка для своих целей уменьшением сечения и длины его проводника до соответствия рассчитанному значению. Но для изготовления шунта для амперметра можно использовать и подручные материалы: медную или стальную проволоку, даже скрепки подойдут.
Теперь потребуется блок питания с регулятором напряжения, чтобы выдать требуемый ток. Для нагрузки можно использовать резистор соответствующей мощности или лампы накаливания.
Сначала добиваемся соответствия полного отклонения стрелки прибора при максимальном значении измеряемой величины. На этом этапе подбираем сопротивление нашей самоделки до максимально возможного совпадения с конечной риской на шкале.
Затем проверяем, совпадают ли промежуточные риски с соответствующими им значениями. Если нет – разбираем амперметр и перерисовываем шкалу.
И когда все получилось – устанавливаем готовый прибор на свое место.
Рис.4. Измерительный шунт
Измерительный шунт характеризуется номинальным значением входного тока Iном и номинальным значением выходного напряжения Uном. Их отношение определяет номинальное сопротивление шунта:
Шунты применяются для расширения пределов измерения измерительных механизмов по току, при этом большую часть измеряемого тока пропускают через шунт, а меньшую – через измерительный механизм. Шунты имеют небольшое сопротивление и применяются, главным образом, в цепях постоянного тока с магнитоэлектрическими измерительными механизмами.
Рис.5. Схемы подключения шутов
Ток Iи протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током I зависимостью
где Rи – сопротивление измерительного механизма.
Если необходимо, чтобы ток Iи был в n раз меньше тока I, то сопротивление шунта должно быть:
где n = I / Iи – коэффициент шунтирования.
Шунты изготовляют из манганина. Если шунт рассчитан на небольшой ток (до 30 А), то его обычно встраивают в корпус прибора (внутренние шунты). Для измерения больших токов используют приборы с наружными шунтами В этом случае мощность, рассеиваемая в шунте, не нагревает прибор.
Наружные шунты обычно выполняются калиброванными, т е. рассчитываются на определенные токи и падения напряжения. Калиброванные шунты должны иметь номинальное падение напряжения 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ.
Для переносных магнитоэлектрических приборов на токи до 30 А внутренние шунты изготовляют на несколько пределов измерения.
Простой амперметр на AVR на 3 и 0.3А
Это продолжение статьи об универсальном измерительном приборе на микроконтроллере. В ней речь пойдет о том, как на нашей универсальной плате сделать простой амперметр с пределом либо на 3А, либо на 300мА.
Схема
Схема и плата разработанного прибора универсальна. Для сборки амперметра необходимо установить на плату измерительный шунт и операционный усилитель. При этом схема будет выглядеть так:
Схема амперметра на AVR
… и печатная плата
Печатная плата амперметра
Проект платы в формате Sprint-Layout 5.0 можно скачать по ссылке.
Амперметр на 3А
Для сборки версии с пределом измерения от 0 до 3А вам потребуется установить на плату:
- C2 — танталовый конденсатор, 22мкФ, 16В T491C226K016AT, 1шт.
- C1,C3,C4 — конденсаторы на 0,1мкФ в корпусе 0805, 3шт.
- DA1 — стабилизатор L7805 в корпусе D2PAK, 1шт.
- DA2 — операционный усилитель L358N в корпусе SO8, 1шт.
- DD1 — микроконтроллер Atmega8a-au, 1шт.
- J1 — чип-резистор 1206 с сопротивлением 0 Ом, 1шт. (перемычка)
- HL1 — сегментный индикатор BA56-12YWA, 1шт. (желательно устанавливать через колодку)
- R1 — резистор с сопротивлением 0,1 Ом мощностью 1Вт, 1шт.
- R4 — чип-резистор 0805 на 1кОм, 1шт.
- R5 — подстроечный резистор CA6V на 25кОм, 1шт
- R6-R8, R12 — чип-резисторы 0805 на 1кОм, 4шт.
- R9-R11 — чип-резисторы 0805 на 56Ом, 3шт. (можно взять с меньшим сопротивлением для увеличения яркости)
- VT1-VT3 — транзисторы BC807-40, 3шт.
- Гребенка PLS-контактов
При токе через шунт R1 3А, падение напряжения на нем составит 0,3В. Резисторами R4, R5 задается коэффициент усиления этого сигнала по напряжению примерно в 10 раз. Усиленное напряжение поступает на АЦП микроконтроллера. На шунте при этом будет выделяться мощность 0,9Вт, что близко к максимально допустимой мощности. Если вы планируете часто его использовать на пределе измерения, то поставьте резистор R1 с большей мощностью.
Собранный амперметр выглядит следующим образом:
Амперметр на МК с лицевой стороны
Амперметр на МК с обратной стороны
Прошивку амперметра можно скачать здесь. Фьюз-биты без изменения.
На видео подробно показан процесс работы амперметра. К сожалению, у нас не было источника тока на 3А, поэтому нельзя было показать, что при токе больше 3А вольтметр выводит сообщение о переполнении.
Амперметр на 300мА
Отличие амперметра на 300мА от предыдущей версии исключительно в том, что необходимо поставить шунтирующее сопротивление R1 на 1Ом-1Вт и загрузить в память микроконтроллера другую прошивку.
Предосторожности
Все особенности схемы уже подробно описаны в предыдущей статье. Остается только напомнить, что амперметр необходимо подключать последовательно с нагрузкой. В противном случае есть риск порчи измерительного шунта и перегрузки входных усилительных каскадов.
Если у вас будут какие-то пожелания относительно пределов измерения, количества включенных разрядов, положения разрядной точки и т.д., то я могу скомпилировать прошивку под ваши нужно. Вам достаточно обратиться ко мне в комментариях или через форму обратной связи на сайте.
UPD:
Для того чтобы сделать версию на 50А необходимо установить элементы как в 3х-амперной версии, кроме резистора R1. Его сопротивление нужно уменьшить до 0,01Ом. Прошивку можно скачать здесь.
Мы будем очень рады, если вы поддержите наш ресурс и посетите магазин наших товаров shop.customelectronics.ru.
Как рассчитать шунт на амперметр
Всем добрый вечер! Хочу поделится методикой изготовления шунта для амперметра в зарядное устройство. Не давно у знакомого в зарядном устройстве перегорел шунт и соответственно сгорел и сам амперметр.
И так, нашол вот такой прибор со шкалой от 0 до 50А.
Обмотка измерительной головки и контакты не рассчитана на ток в 50А, для применения в нашем ЗУ надо изготовить шунт.
Шунт — устройство, которое позволяет электрическому току протекать в обход какого либо участка электрической схемы. В нашем случае через шунт проходит основной зарядный ток, а через амперметр малая часть, пропорциональная основной величине тока.
Для шунта берем обычную канцелярскую скрепку.
На упаковке со скрепками было написано «Скрепки никелированные», фото не сделал самой упаковки. Разгибаем ее, чтоб из нее получился прямой кусочек проволоки…
Далее сгибаем кончики проволоки под гайки прибора и прикручиваем их вместе с проводами к амперметру.
Для калибровки амперметра нам понадобится регулируемый блок питания от 0 до 20 В с током в 5А, но можно обойтись обычным автомобильным аккумулятором (напишу далее), проволочный 100 Вт резистор ПЭВ-100,
мультиметр и соединительные провода. Все соединяем проводами между собой последовательно и подключаем к блоку питания.
Выставляем ток в 1А и смотрим на наш амперметр. Он показывает около 1,5 А. Нам надо 1 А.
Уменьшаем длинну шунта, чтоб стрелка амперметра стала показывать 1А.(По шкале амперметра это будет 10А). Далее вместо резистора подключаем лампочку с фары на ближний свет. Проверяем как работает амперметр на больших токах.
После, когда длинна шунта уже нам известна, завернутые под гайку кончики необходимо залудить оловом.
После разбираем наш прибор и белым корректором зарисовываем на шкале нули, собираем прибор. Шкала прибора получилась от 0 до 5А вместо 0-50А.
Если нету под рукой блока питания с регулировкой и проволочного 100 Вт резистора, вместо блока питания можно использовать автомобильный аккумулятор, а вместо резистора лампочку с габаритов задней фары на 15Вт. При подключении к аккумулятору, ток в цепи будет равен около 1 А, что достаточно для начальной калибровки амперметра. Потом так же можна подключить лампочку с передней фары в режиме ближнего света, для проверки амперметра под большим током.
Делаем контрольную поверку мультиметром и прибор можно устанавливать в зарядное.
Вот я поделился наглядной методикой изготовления шунта для амперметра в зарядное устройство…
Задавайте вопросы если что то не понятно…
Удачи всем на дорогах!
Шунт (англ. Shunt) — электрическое или магнитное ответвление, которое включают параллельно основного контура цепи. Параллельное подключение одного звена электрической цепи к другому с целью понижения общего электрического сопротивления называется процессом шунтирования. Это нашло широкое применение в схемотехнике.
Шунты измерительных приборов
Измерительный шунт — сопротивление, параллельно подключенное к зажимам измерительного амперметра (параллельно его внутреннему электрическому сопротивлению). Это позволяет прибору расширить измерительный диапазон по току при снижении его чувствительности и разрешающей способности.
Измерительные шунты производят из манганина. В зависимости от конструктивного исполнения бывают:
Для определения небольших значений тока (не более 30 А) шунт чаще всего находится внутри корпуса прибора. В случае измерения внушительных значений тока во избежание чрезмерного нагрева корпуса шунт имеет наружную конфигурацию исполнения.
В портативных магнитоэлектрических устройствах, рассчитанных на силу тока не более 30 ампер, внутренние шунты рассчитаны на несколько граничных значений измеряемой величины.
Многопредельный шунт устроен в виде ряда резисторов, которые возможно коммутировать в соответствии с пределом измерения, рычажным тумблером либо путем перемещения провода с одной клемы на другую.
У внешних резисторов, как правило, присутствует калибровка, с расчётом на распространенные значения тока и напряжения. Такие шунтирующие сопротивления имеют ряд номинальных значений напряжения: 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ.
При использовании элементов шунтирования в измерениях величин переменного тока наблюдается добавочная погрешность, связанная с преобразованием частоты, поскольку сопротивления измерительного механизма и шунтирующего устройства находятся в различных зависимостях от частоты.
Шунтирующие звенья классифицируются согласно точности: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, и 0,5. Цифровые значения, отвечающие каждому классу, указывают на допустимую величину расхождения сопротивления с его номиналом, выраженную в процентах.
Эксплуатационные требования, выдвигаемые к элементам шунтирования: низкие потери напряжения в области шунта, во избежание перегрева оборудования; стабильное значение сопротивления, обеспечивающие точность измерения; стойкость к коррозии и к воздействиям окружающей среды.
Контроль величины постоянного тока имеет широкий диапазон применения, в том числе:
- фотоэлектрическая промышленность,
- источники электропитания общественного транспорта,
- электрические генераторы и двигатели,
- оборудование для сварочных работ,
- инверторы,
- и другие системы с наличием высоких значений постоянного тока.
Во многих промышленных отраслях применение шунтирующих резисторов зарекомендовало себя как надежный, точный и долговременный способ для беспрерывного измерения тока постоянной величины.
Расчет и изготовление шунта
Амперметр M367 имеет максимальный предел измерения тока 150 А. Очевидно, что при определении таких величин силы тока задействовано внешнее шунтирующее сопротивление. Освобожденный от влияния шунтирующего элемента прибор приобретает свойства миллиамперметра с максимальным показанием силы тока 30 мА.
Следовательно, варьируя разными значениями сопротивления електр. звена, можно добиться любой области измерения. Чтобы подтвердить это на практике, можно создать шунт для амперметра своими руками.
Основные понятия и формулы
Значение суммарной величины тока I распределяется между шунтирующим резистором (Rш, Iш) и изм. прибором (Rа, Iа) и находится в обратно пропорциональной зависимости сопротивлению этих участков.
Электросопротивление ответвления измерительной цепи: Rш=RаIа / (I-Iа).
Для умножения масштаба измерения в n раз следует принять значение: Rш=(n-1) / Rа, при этом показатель n=I/Iа — коэффициент шунтирования.
Расчет шунтирующего звена
Для расчета шунта микроамперметра можно воспользоваться данными об измерительной головке прибора: сопротивление рамки (Rрам), величина тока, которая соответствует максимальному отклонению индикаторной стрелки (Iинд) и наибольшее значение прогнозируемой шкалы измерения тока (Imax). Максимальным измеряемым током примем значение 30 мА. Значение Iинд определяется экспериментальным путем. Для этого последовательно включается в электрическую цепь переменный резистор R, шкала индикатор и измерительный тестер.
Перемещая ходунок резистора R, следует добиться максимального показания стрелки на шкале индикатора и зафиксировать показания Iинд на тестере. Вследствие опыта известны величины Iинд = 0.0004 А и Rрам=1кОм (также измеряется тестером), этого достаточно для дальнейшего расчета сопротивления шунта микроамперметра (индикатора) по формуле:
Rш=Rрам * Iинд / Imax; получаем Rш=13,3 Ом.
Длина проводника
Выбрав материал для изготовления и зная величину его удельного сопротивления, необходимо рассчитать длину токовой части шунта.
Согласно соотношению: Rш=p*J/S,
где: p-удельное сопротивление, J-длина, S- площадь поперечного сечения проводника, подбираются геометрические параметры медного провода (p=0.0175 Ом*мм2 /м).
Величину площади можно рассчитать из формулы, вооружившись предполагаемым значением диаметра:
Тогда искомая величина будет равна:
При диаметре проводника d= 0.1 мм, подставив значения получается длина:
Расчет шунта для амперметра постоянного тока определил такие выходные данные:
максимальный ток измерения — 30 мА;
материал проводника — медная жила 0.1 мм в диаметре длиною 0,45 м.
Для удобства и упрощения расчетов относительно шкал измерительных приборов используют онлайн-калькулятор.
Амперметр для зарядного устройства
Нелишним будет знать, как сделать из вольтметра амперметр и применить его в процессе контролирования силы тока при зарядке аккумуляторных батарей.
Необходимый стрелочный вольтметр проверяется на способность стрелки полностью отклонятся вдоль измерительной шкалы. Следует убедиться в отсутствии добавочных сопротивлений или внутреннего шунта.
До этого был рассмотрен расчетный метод подбора шунтирующего резистора, в этом случае самодельный амперметр получается сугубо практическим путем, с помощью добавочного изм. прибора или тестера с пределом измерения до 8 А.
Соединяется в простую схему зарядный выпрямитель, дополнительный образцовый амперметр, проводник для будущего шунта и заряжаемая аккумуляторная батарея.
Для изготовления шунта для амперметра 10А своими руками на концах неизолированного толстого медного проводника длиною до 80 см выгибаются кольцеобразные дуги под крепеж болтом. После чего подсоединяется последовательно с образцовым изм. прибором в электрическую цепь выпрямитель — аккумулятор.
Один из концов стрелочного вольтметра основательно соединяется с шунтом, а другим, как щупом, проводится по медному проводу. Подается питание через выпрямитель и устанавливается по образцовому амперметру сила тока в цепи 5А.
Начиная от места крепления, щупом от вольтметра следует вести по проводу, пока на обоих приборах не установятся одинаковые значения тока. Согласно величине сопротивления рамки используемого стрелочного вольтметра определяется нужная длина провода шунтирования величиною до метра.
Проводник шунта возможно смотать в виде спирали либо как-то еще. Витки легонько растянуть с целью избежать прикосновений между ними или изолировать хлорвиниловой трубкой по всей длине спирали шунта.
Вариант предварительного определения длины провода для последующей замены изолированным проводником тоже вполне приемлем и практичен, но требует внимательности и тщательности в операциях замены шунта, повторяя все этапы по нескольку раз. Связано это с точностью показаний амперметра.
Соединительные провода от вольтметра должны быть обязательно припаяны непосредственно к шунтирующей спирали, иначе прибор будет иметь погрешности в показаниях.
Провода соединяющие шунт и изм. прибор выбирают произвольной длины, поэтому шунтирующий элемент возможно поместить в любой части корпуса выпрямителя.
Шкала амперметра для измерения величины постоянного тока равномерная, этим нужно руководствоваться при ее выборе. Букву V правильно заменить на А, а цифровые значения подогнать из расчета максимального тока в 10 А.
Что же такое шунт? Это слово заимствовано из английского языка («shunt», и дословно означает «ответвление»). Физически это сопоставимо, так как через этот элемент, подключенный параллельно к измерительному прибору, проходит большая часть тока, а меньшая – ответвляется в сам прибор. В этом его принцип действия аналогичен байпасу, установленному в системах отопления.
Устройство амперметра
Чтобы осознать необходимость включения амперметра через шунт, напомним вкратце его устройство.
Внутри поля постоянного магнита находится катушка – рамка. По ее виткам протекает измеряемый ток. В зависимости от величины измеряемого параметра положение катушки относительно постоянного магнитного поля изменяется. На ее оси жестко закреплена стрелка прибора. Чем больше измеряемый ток, тем больше отклоняется стрелка.
Чтобы рамка могла поворачиваться, ее ось крепят в подпятниках, либо вывешивают на растяжках. При использовании подпятников ток рамки проходит по спиральным пружинам, если же подвижная часть прибора подвешена на растяжках, то они являются проводниками тока.
Из этой конструкции следует, что величина тока в рамке конструктивно ограничена. Пружины и растяжки не могут одновременно быть достаточно упругими и иметь большое сечение.
Подключение амперметра через трансформатор тока
Расширение пределов измерения амперметра возможно, если использовать дополнительно устройство, называемое трансформатор тока. Работает оно по принципу обычного трансформатора, но первичная обмотка содержит всего несколько витков. При прохождении по ней измеряемого тока его величина во вторичной обмотке будет меньше в несколько раз.
Но такие трансформаторы имеют соответствующие габариты и применяются только в промышленных сетях. В малогабаритных же устройствах их использование нецелесообразно.
Подключение амперметра через шунт
Если прибор включается в измерительную цепь напрямую, без трансформатора тока, его называют амперметром прямого включения.
Без шунта можно использовать приборы, рассчитанные на небольшую силу тока, порядка миллиампер. За счет шунтирования измерительной обмотки сопротивлением, большим, чем ее собственное, мы можем изменить предел измерения. Схема включения сложностью не отличается: через шунт проходит измеряемый ток, а параллельно ему подключается амперметр.
В дело здесь вступает первый закон Кирхгофа. Измеряемый ток делится на два: один протекает через рамку, второй – через шунт.
Соотноситься между собой они будут так:
Расчет сопротивления шунта
Отсюда следует, что, зная ток полного отклонения измерительной системы (Iпр) и внутреннее сопротивление рамки (Rпр), можно вычислить требуемое сопротивление шунта (Rш). И тем самым изменить предел измерения амперметра.
Но, перед тем как переделать миллиамперметр в амперметр, нужно решить две непростых задачи: узнать ток полного отклонения измерительной системы и ее сопротивление. Можно найти эти данные, зная тип миллиамперметра, который переделывается. Если это невозможно, придется провести ряд измерений. Сопротивление можно измерить мультиметром. А вот для второго параметра потребуется подать на прибор ток от постороннего источника, измеряя его величину с помощью цифрового амперметра.
Но такой расчет шунта для амперметра не будет точным. Невозможно с помощью подручных средств обеспечить требуемую точность измерений. Система измерения с шунтом имеет большую чувствительность к погрешности при определении исходных данных. Поэтому на практике проводится точная подгонка сопротивления шунта и калибровка амперметра.
Подгонка измерительной системы
Для изготовления заводских изделий используются материалы, не изменяющие своих характеристик в широком диапазоне температур. Поэтому лучший вариант – подбор готового шунта и подгонка для своих целей уменьшением сечения и длины его проводника до соответствия рассчитанному значению. Но для изготовления шунта для амперметра можно использовать и подручные материалы: медную или стальную проволоку, даже скрепки подойдут.
Теперь потребуется блок питания с регулятором напряжения, чтобы выдать требуемый ток. Для нагрузки можно использовать резистор соответствующей мощности или лампы накаливания.
Сначала добиваемся соответствия полного отклонения стрелки прибора при максимальном значении измеряемой величины. На этом этапе подбираем сопротивление нашей самоделки до максимально возможного совпадения с конечной риской на шкале.
Затем проверяем, совпадают ли промежуточные риски с соответствующими им значениями. Если нет – разбираем амперметр и перерисовываем шкалу.
И когда все получилось – устанавливаем готовый прибор на свое место.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 1. Тема: Расчет шунтов и добавочных сопротивлений.
Варианты контрольных работ
Варианты контрольных работ Вариант 1 U = 50 B Сопротивления заданы в Омах. Определите ток I. Сопротивления заданы в Омах. Определите R вх. Сопротивления заданы в Омах. Амперметр показывает 1 А. Определите
Подробнее
КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1
КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1 ПОВЕРКА АМПЕРМЕНТРА И ВОЛЬТМЕТРА Амперметр магнитоэлектрической системы с пределом измерения по току I N 5.0 A и пределом сигнала измерительной информации y N 100 делений, имеет оцифрованные
Подробнее
ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра физики ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ
Подробнее
Расширение пределов измерения амперметра
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ) 1 Расширение пределов
Подробнее
Микроамперметры, миллиамперметры, амперметры и вольтметры щитовые М4264М, М4272, М4276, М4278, М42607, М42608, М42609
Приложение к свидетельству 30372 Лист 1 об утверждении типа средств измерений ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ Микроамперметры, миллиамперметры, амперметры и вольтметры щитовые,,,,,, Назначение средства
Подробнее
Микроамперметры, миллиамперметры, амперметры и вольтметры щитовые М4247, М4248, М42200, М42201, М42243
Приложение к свидетельству 31367 лист 1 об утверждении типа средств измерений ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ Микроамперметры, миллиамперметры, амперметры и вольтметры щитовые М4247, М4248,,, М42243 Назначение
Подробнее
Расширение пределов измерения амперметра
Федеральное агентство по образованию РФ Ухтинский государственный технический университет 21 Расширение пределов измерения амперметра Методические указания к лабораторной работе для студентов всех специальностей
Подробнее
Внесены в Государственный реестр средств Амперметры, вольтметры щитовые измерений Э42700, Э42701, Э42702, Э42703, Э42704 Регистрационный Взамен
Внесены в Государственный реестр средств Амперметры, вольтметры щитовые измерений Э42700, Э42701, Э42702, Э42703, Э42704 Регистрационный Взамен Выпускаются по ГОСТ 8711-93 и техническим условиям ТУ 25-7504. 133-2007.
Подробнее
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский
Подробнее
ВВЕДЕНИЕ. PDF created with FinePrint pdffactory trial version
ВВЕДЕНИЕ Электрические величины, такие как сила тока, напряжение, сопротивление, эдс и т.п., непосредственно наблюдателями не воспринимаются. Поэтому в электроизмерительных приборах исследуемая величина
Подробнее
Метрологические характеристики
Метрологические характеристики Метрологические характеристики (МХ) характеристики, которые позволяют определить пригодность СИ для измерений в известном диапазоне с известной точностью. Характеристики,
Подробнее
ИНДИКАТОРЫ ЗНАКОСИНТЕЗИРУЮЩИЕ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР ИНДИКАТОРЫ ЗНАКОСИНТЕЗИРУЮЩИЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ ГОСТ 25024.3-83 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Москва ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
Подробнее
ИЗМЕРЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
Федеральное агентство по образованию «Уральский государственный технический университет УПИ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» В.С. Проскуряков, С.В. Соболев ИЗМЕРЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ВИРТУАЛЬНЫЙ
Подробнее
Контрольные задания по метрологии
Контрольные задания по метрологии 1. При измерении активного сопротивления резистора были произведены десять равноточных измерений, результаты которых приведены в таблице. Оцените абсолютную и относительную
Подробнее
Руководство по эксплуатации ОПЧ
ОКП 42 2355 Группа П31 УТВЕРЖДАЮ Технический директор ОАО «Электроприбор» А. М. Гольдштейн 2010 г. МИКРОАМПЕРМЕТРЫ, МИЛЛИАМПЕРМЕТРЫ, АМПЕРМЕТРЫ, МИЛЛИВОЛЬТМЕТРЫ, ВОЛЬТМЕТРЫ МД42 И МИЛЛИАМПЕРМЕТРЫ, АМПЕРМЕТРЫ
Подробнее
ФОРМА ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
ФОРМА ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ 1. Фамилия и номер группы.. Название лабораторной работы и ее номер. 3. Краткое теоретическое введение. 4. Принципиальная схема установки. 5. Спецификация измерительных
Подробнее
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
1 МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Подробнее
Микроамперметры, миллиамперметры и вольтметры щитовые Ц42300, Ц42302, Ц42702, Ц42703, Ц42704
Приложение к свидетельству 30905 Лист 1 об утверждении типа средств измерений ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ Микроамперметры, миллиамперметры и вольтметры щитовые Ц42300, Ц42302, Ц42702, Ц42703, Ц42704
Подробнее
Задание по разделу «ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА»
Задание по разделу «ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА» Решить четыре задачи, номера которых указаны в табл. 1. Номера задач Таблица 1. М 1 2 3 4 5 6 7 8 1, 9, 2, 10, 3, 11, 4, 12, 5, 13, 6, 14, 7, 15, 17, 18 17, 18
Подробнее
МП.ВТ Изм Лист докум.
Настоящая методика поверки (МП) распространяется на преобразователи измерительные постоянного тока Е856, выпускаемые по ТУ 25-0415.046-85 и устанавливает методику их поверки. Межповерочный интервал 1 год.
Подробнее
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
Министерство путей сообщения Российской Федерации Алатырский техникум железнодорожного транспорта ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Контрольные задания 1, 2 с программой и краткими методическими указаниями
Подробнее
Амперметры и вольтметры Е349, Е350, Е351
Приложение к свидетельству 49062 Лист 1 об утверждении типа средств измерений ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Амперметры и вольтметры Е349, Е350, Е351 Назначение средства измерений Амперметры и вольтметры
Подробнее
Варианты контрольных работ
Варианты контрольных работ по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» Для студентов заочной формы обучения Вариант работы выбирается в соответствии с последними двумя цифрами шифра зачетки
Подробнее
Микроамперметры и милливольтметры щитовые М42304, М42305, М42306, М4273М, М4277М, М4265М, М42610, М42611, М42612
Приложение к свидетельству 68333 Лист 1 об утверждении типа средств измерений ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Микроамперметры и милливольтметры щитовые, М42305, М42306, М4273М, М4277М, М4265М, М42610,
Подробнее
Контрольные задания по курсу
Контрольные задания по курсу «Аналоговые измерительные устройства». ВВЕДЕНИЕ. По основному содержанию дисциплины приведены контрольные задания, закрепляющие теоретический материал лекций. Контрольные задания
Подробнее
2 Требования безопасности
1.2 При проведении поверки допускается применение средств, не приведенных в перечне, но обеспечивающих контроль метрологических характеристик с требуемой точностью. 1.3 Средства поверки должны быть исправны
Подробнее
ОП.03 Электротехника и электронная техника
Министерство образования Иркутской области Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Иркутской области «Иркутский авиационный техникум» (ГБПОУИО «ИАТ») Комплект методических
Подробнее
СТРЕЛОЧНЫЕ ПРИБОРЫ — ИНДИКАТОРЫ
Наглядность — большое дело. Вот и народная мудрость гласит: — «Лучше раз увидеть, чем сто услышать». А в электронике, где протекающие процессы в работе того или иного устройства, подтверждаются зачастую косвенно, а то и вообще подразумеваются и даже берутся на веру, наглядное отображение вообще переоценить сложно. Недаром таким почитанием в среде радиолюбителей пользуются осциллографы, дающие возможность «заглянуть» даже внутрь процесса. Но не буду о сложном – разобраться бы с простым. Собрал почти десяток различных зарядных устройств, а для зарядки аккумуляторов использую всё больше простенький лабораторный блок питания, имеющий визуальное отображение выходного напряжения и тока. Измерительные головки чётко информируют, сколько вольт и миллиампер идёт на заряжаемый аккумулятор. Вот только далеко не везде есть возможность их использовать, даже самые маленькие из них, зачастую всё равно будут непомерно большими для многих радиолюбительских самоделок. А вот стрелочные индикаторы от магнитофонов и других радиотехнических устройств прошлого века, которые не перевелись на базарах до сих пор, будут тут в самый раз. Вот некоторые из них:
Стрелочный индикатор М476 предназначен для работы в цепях постоянного тока, при любом положении шкалы. Ток полного отклонения (зависит от модели) 40 — 300 мкА. Внутреннее сопротивление 4000 Ом. Длина шкалы — 28 мм, масса 25 гр.
Стрелочный индикатор М4762 предназначен для работы при вертикальном положении шкалы. Ток отклонения 220 — 270 мкА. Внутреннее сопротивление 2800 Ом. Размеры 49 х 45 х 32 мм. Длина шкалы – 34 мм.
Стрелочный индикатор М68502 предназначен для работы при любом положении шкалы. Ток полного отклонения не более 250мкА. Внутреннее сопротивление 1000 Ом. Размеры 21,5 х 60 х 60,5 мм. Масса 30 гр. Эти индикаторы и им подобные объединяет:
- небольшой размер
- простота конструкции
- низкая стоимость
- и, конечно же, принцип действия
Принцип действия основан на взаимодействии двух магнитных полей. Поля постоянного магнита и поля, образованного током, проходящим по бескаркасной рамке, которая состоит из большого числа (115 — 150) витков медного провода диаметром всего 8 — 9 микрон. Не вникая в нюансы можно назвать два основных действия, которые необходимо произвести для того, чтобы стало возможным использовать имеющийся индикатор:
- Оснастить его шунтом или добавочным сопротивлением (применяются для изменения верхнего предела измерения), в зависимости от того как будете его использовать (вольтметр / амперметр).
- Изготовить новую шкалу.
Подбор шунта – подходящий по мощности низкоомный резистор ставим на контакты индикатора, параллельно ему переменный резистор с большим сопротивлением, выставляем ток, на который будет использоваться индикатор, вращением переменного резистора устанавливаем стрелку на крайнее правое деление шкалы.
Подбор добавочного сопротивления – подходящий по мощности переменный резистор большого сопротивления ставим на один из контактов индикатора, выставляем напряжение и вращением резистора устанавливаем стрелку на крайнее правое деление шкалы. Теперь дело за малым – нужно «добраться» до шкалы внутри индикатора, а для этого необходимо открыть его корпус. И вот тут впору растеряться, потому как никакого крепежа нет и корпус, состоящий из двух половинок, элементарно склеен. Потому, насколько качественно эта операция выполнена и какой клей применён, можно судить о том родились ли Вы под счастливой звездой )). Будем открыть индикатор М4762, на мой взгляд, самый сложный вариант. Но даже если был применён дихлорэтан, отчаиваться не стоит, так как он наверняка растворил только верхний слой органического стекла – материала, из которого изготовлен корпус. Поэтому берём в руки надфиль с крупной насечкой и обтачиваем по периметру место соединения двух половинок корпуса, равномерно со всех сторон.
В процессе обтачивания периодически необходимо пробовать разъединить половинки корпуса, прилагая при этом какое-то усилие. В результате всё получилось.
Изготовить новую шкалу не сложно:
- сканируем старую
- вставляем изображение в специализированный графический редактор Sprint-Layout
- обрисовываем
- распечатываем
- вырезаем и клеим по месту
Что там ни говори, а даже самый простой пробник с индикатором — это уже целый измерительный прибор!
Форум по индикаторам
Форум по обсуждению материала СТРЕЛОЧНЫЕ ПРИБОРЫ — ИНДИКАТОРЫ
Как преобразовать миллиамперметр в вольтметр и амперметр
Закон
Ома позволяет нам использовать миллиамперметр в качестве вольтметра. Предположим, что у нас есть прибор с подвижной катушкой, которому требуется 5 миллиампер для полного отклонения (f.s.d.). И предположим, что сопротивление его катушки r составляет 20 Ом
В = rl
= 20 x 5 x 10 -3 = 100 x 10 -3 В
= 0,1 вольт.
Поскольку катушка подчиняется закону Ома, ток через нее пропорционален разности потенциалов на ней; и поскольку отклонение указателя пропорционально току, оно, следовательно, также пропорционально разности потенциалов.Таким образом, прибор можно использовать как вольтметр, дающий полное отклонение при разности потенциалов 0,1 вольт или 100 милливольт. Его масштаб может быть выгравирован, как показано ниже
Однако разность потенциалов, которую необходимо измерить в лаборатории, обычно превышает 100 милливольт. Чтобы измерить такую разность потенциалов, мы вставляем резистор R последовательно с катушкой, как показано на схеме ниже. Если мы хотим измерить напряжение до 10 вольт, мы должны выбрать сопротивление R так, чтобы при приложении 10 вольт между клеммами CD через подвижную катушку протекал ток 5 миллиампер. По закону Ома
Сопротивление R называется множителем. Многие вольтметры содержат серию умножителей с разным сопротивлением, которые можно выбрать с помощью переключателя или клеммной колодки.
Преобразование миллиамперметра в амперметр
Преобразовывая миллиамперметр в вольтметр, мы должны сначала понять, что приборы с подвижной катушкой дают полное отклонение для токов, меньших, чем те, которые обычно встречаются в лаборатории.Если мы хотим измерить ток порядка ампера или более, мы подключаем низкое сопротивление S, называемое шунтом, к клеммам измерителя с подвижной катушкой. Шунт отводит большую часть измеряемого тока, I, от катушки, отсюда и его название. Предположим, что, как и раньше, катушка измерителя имеет сопротивление r, равное 20 Ом, и полностью отклоняется током I, равным 5 миллиампер. И давайте предположим, что мы хотим шунтировать его так, чтобы он давал f.s.d. на 5 ампер. Тогда ток через шунт = 4.995amp
Это соотношение одинаково для любого тока I , потому что оно зависит только от сопротивлений S и r; читатель может легко показать, что его значение равно (S + r) / S.
Таким образом, отклонение катушки пропорционально измеренному току, как показано на диаграмме выше, и считается, что шунт имеет «мощность» 1000 при использовании с этим прибором.
Сопротивление шунтов и умножителей всегда указывается с четырехзначной точностью.Сам прибор с подвижной катушкой имеет погрешность порядка 1 процента. аналогичная ошибка шунта или умножителя, следовательно, удвоит ошибку прибора в целом. С другой стороны, ничего не получится, если погрешность шунта будет меньше примерно 0,1 процента, потому что при этом значении она перекрывается ошибкой движущейся системы.
Сообщение опубликовано 2017-09-23 10:39:47.
Преобразование ампер / метр [А / м] в миллиампер / метр [мА / м] • Линейный преобразователь плотности тока • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц
Конвертер длины и расстоянияМассовый преобразователь Сухой объем и общие измерения для приготовления пищиКонвертер площади Обычный конвертер единиц измерения для приготовления пищиПреобразователь температурыПреобразователь давления, напряжения, модуля ЮнгаПреобразователь энергии и работыПреобразователь мощностиПреобразователь силыКонвертер времениЛинейный конвертер скорости и скоростиКонвертер углаКонвертер топливной эффективности, расхода топлива и экономии топливаКонвертер чиселПреобразователь единиц хранения информации и данныхКурсы обмена валютЖенская одежда и размеры обувиМужская одежда и обувь и преобразователь частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияПреобразователь плотностиКонвертер удельного объемаМомент инерцииПреобразовательМомент силового преобразователяПреобразователь крутящего моментаУдельная энергия, теплота сгорания (на массу) Конв. rter Конвертер удельной энергии, теплоты сгорания (на объем) Конвертер температурного интервалаКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер теплового сопротивленияКонвертер теплопроводностиКонвертер удельной теплоемкостиКонвертер удельной теплоемкостиПреобразователь удельной теплоемкостиПреобразователь коэффициента теплопередачиКонвертер плотности потока теплаКонвертер плотности потока Конвертер раствора Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяженияПроницаемость, проницаемость, проницаемость водяного пара Конвертер скорости передачи водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофона От мощности (диоптрии) до фокуса Конвертер длиныПреобразователь оптической мощности (диоптрия) в увеличение (X )Преобразователь электрического зарядаПреобразователь линейной плотности зарядаПреобразователь поверхностной плотности зарядаПреобразователь плотности электрического токаЛинейный преобразователь плотности токаПреобразователь плотности поверхностного токаПреобразователь напряженности электрического поляПреобразователь электрического потенциала и удельной проводимостиПреобразователь электрического сопротивления Конвертер американского калибра проводовПреобразование уровней в дБм, дБВ, ваттах и других единицахПреобразователь магнитодвижущей силыПреобразователь напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаПреобразователь плотности магнитного потокаМощность поглощенной дозы излучения, Конвертер мощности полной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Преобразователь радиоактивного распада Преобразователь радиационного облученияРадиация. Конвертер поглощенной дозы Конвертер метрических префиксовКонвертер передачи данныхТипографские и цифровые единицы изображения КонвертерПреобразователь единиц измерения объёма древесиныКалькулятор молярной массыПериодическая таблица
Введение
Если заряды помещаются в электростатическое поле с разностью потенциалов, они начинают двигаться. Это движение представляет собой электрический ток, который определяется как скорость потока заряда через любую площадь поперечного сечения проводящей среды.Величина этого тока зависит от сопротивления движению зарядов, которое, в свою очередь, зависит от площади поперечного сечения проводника.
В электротехнике, когда необходимо измерить важные физические переменные, как ампер, который является единицей электрического тока, так и кулон, который является единицей электрического заряда, связаны со счетчиком, который является единицей измерения длина. Заряд, протекающий по площади, может быть неоднородным. Он может варьироваться по количеству и направлению в зависимости от положения на территории.Поэтому было бы вполне естественно определить поток заряда в терминах тока на единицу площади или длины, который называется плотностью тока. В этой статье мы рассмотрим разницу между электрическим током и плотностью тока, а также важность достижения, поддержания и измерения надлежащей плотности тока в различных приложениях электротехники и электронной техники.
Определения
Электрический ток
Электрический ток I определяется как движение электрического заряда (электронов или ионов, или того и другого) вдоль линии (например, тонкой проволоки) по поверхности (например, лист проводящего материала) или в объеме (например, в вакуумной трубке или газоразрядной лампе).Единицей измерения электрического тока в системе СИ является ампер, который определяется как поток электрического заряда через поверхность со скоростью один кулон в секунду.
Объемная плотность тока
Когда поток заряда происходит в трехмерной области, он описывается объемной плотностью тока , определяемой как ток на единицу площади, перпендикулярной потоку. Ее также называют плотностью космического тока или просто плотностью тока. Плотность тока — это векторное поле в трехмерном проводящем пространстве.Для каждой точки этого пространства плотность тока представляет собой общий равномерный поток заряда в единицу времени (то есть ток), проходящий через единицу площади поперечного сечения. Обозначается векторным символом J . Если мы рассмотрим обычный случай проводника, по которому течет ток, амперная мера этого тока делится на площадь поперечного сечения проводника. В SI плотность объемного тока измеряется в амперах на квадратный метр (А / м²).
Например, если шина в электрической подстанции сечением 3 х 33.3 мм = 100 мм² = 0,0001 м² проходят постоянный ток 50 ампер, плотность тока через этот провод составляет 500 000 A / м².
Линейная плотность тока
Иногда электрический ток протекает через очень тонкие металлические пленки или слои переменной толщины. В таких случаях исследователей интересует ширина, а не полное поперечное сечение таких тонких проводников, и они измеряют линейную плотность тока , которая является векторным значением, равным пределу произведения плотности ток, протекающий через тонкий поверхностный слой проводника, и толщина этого слоя при приближении последнего к нулю.Линейная плотность тока измеряется в СИ в амперах на метр (А / м) и в СГС в эрстедах. В вакууме, если напряженность намагничивающего поля составляет 1 Э, то плотность магнитного потока составляет 1 Гс. Знаменателем этой дроби является ширина, перпендикулярная направлению тока в проводящей тонкой пленке или листе.
Например, если по тонкому проводнику шириной 1 мм протекает ток силой 100 мкА, то линейная плотность тока составляет 0,0001 А: 0,001 м = 10 ампер на метр.Линейная плотность тока обозначена векторным символом A .
Плотность поверхностного тока
Когда заряд течет по поверхности, это обычно описывается плотностью поверхностного тока , K , которая определяется как ток на единицу ширины, перпендикулярный потоку. В разных точках поверхности K будет изменяться, отражая изменения плотности поверхностного тока и скорости движущегося заряда. Другими словами, плотность поверхностного тока — это предел очень большой плотности тока, распределенной по очень тонкому слою, прилегающему к поверхности.
Скаляр в сравнении с вектором
Обратите внимание, что, в отличие от плотности тока, ток является скаляром, потому что он определяется как скорость , с которой течет заряд, и поэтому нет особого смысла добавлять направление к значению, которое выражает ставка. С другой стороны, плотность тока включает в себя объем с множеством небольших поперечных сечений, через которые проходит заряд, поэтому имеет смысл определить плотность тока как вектор. Это также вектор, потому что мы можем определить плотность тока как произведение плотности заряда и скорости для любого места в пространстве.
Плотность тока в различных приложениях
Плотность тока является важной характеристикой, которую необходимо учитывать при проектировании электрических и электронных систем. Высокая плотность тока в проводниках имеет нежелательные последствия. Все электрические провода имеют конечное сопротивление, что приводит к нагреву и рассеиванию энергии в виде тепла. По этой причине плотность тока должна быть достаточно низкой. Это предотвращает изменение свойств проводника. Например, при нагревании сопротивление нагретой части проводника увеличивается, что приводит к большему нагреву и, как следствие, к разрушению изоляционного материала.Электрические свойства проводника могут измениться из-за нагрева. Например, может быть образован оксид, уменьшающий площадь поперечного сечения проводника, что, в свою очередь, приведет к увеличению плотности тока.
Микропроцессор Pentium P54CS содержит 3,3 миллиона транзисторов в кристалле площадью 90 квадратных миллиметров или около 40 тысяч транзисторов на каждый квадратный миллиметр
Линейная, поверхностная и объемная плотность тока широко используется при расчетах и проектировании электрических и электронных систем. особенно интегральные схемы, где плотность компонентов (количество компонентов в единице объема) постоянно увеличивается.Несмотря на то, что каждый компонент потребляет очень низкий ток, плотность тока в кристалле может стать довольно высокой для достижения максимально возможного количества компонентов в одном кристалле. На заре развития микроэлектроники количество компонентов в интегральных схемах ежегодно удваивалось. Сейчас (в 2016 году) он увеличивается вдвое примерно каждые два года. Этот паттерн называется законом Мура в честь одного из основателей Intel и Fairchild Semiconductor, который в 1965 году пришел к выводу, что рост производительности вычислительных устройств будет экспоненциальным.Позже, в 1975 году, он пересмотрел свой прогноз и предсказал, что производительность микропроцессора будет удваиваться каждые два года.
Например, на микросхеме 4-битного микропроцессора Intel 4004, выпущенного в 1971 году, было всего 2300 транзисторов с площадью 3х4 мм или всего 12 квадратных миллиметров, что составляет всего около 200 транзисторов на квадратный миллиметр. Для сравнения: в 12-ядерном микропроцессоре Power8, разработанном IBM и выпущенном в 2013 году или 42 года спустя, на кристалле размером 650 квадратных миллиметров размещено 4,2 миллиарда транзисторов.То есть на каждом квадратном миллиметре расположено 6,5 миллиона транзисторов. Обратите внимание, что каждый транзистор потребляет определенный, хотя и очень небольшой, ток. Поскольку они расположены в очень маленьком объеме, ясно, что для таких чипов требуется хорошее охлаждение.
Рамочные ферритовые антенны для радиовещания AM обычно наматывают литцевым проводом, обернутым натуральным шелком или другим волокном для уменьшения потерь на скин-эффект
Переменный ток, особенно на высоких частотах, имеет тенденцию к неравномерному распределению в проводнике, так что проводящая зона находится только в своем поверхностном слое, тем самым увеличивая плотность тока в проводах, что, в свою очередь, приводит к потерям энергии при нагревании или даже плавлении провода.Это явление уменьшения амплитуды электромагнитных волн по мере того, как они проникают глубже в проводник, называется скин-эффектом или поверхностным эффектом . Чтобы уменьшить потери на высоких частотах, проводники покрываются серебром или золотом — материалами с очень низким удельным сопротивлением. Для уменьшения потерь часто вместо одного толстого проводника используют несколько (от трех до тысячи и более) тонких изолированных проводов. Этот вид кабеля называется Litz wire (от нем. Litzendraht или плетеный провод).В частности, литц-проволока используется для изготовления индукторов в индукционных плитах.
При высокой плотности тока может происходить фактическое перемещение материалов в соединениях. Это называется электромиграция . Это движение вызывается дрейфом ионов к материалу или от него в результате обмена импульсом во время столкновений между носителями проводимости и кристаллической решеткой проводника. Эффект электромиграции играет значительную роль в случаях, когда токи имеют более высокую плотность, например, в микроэлектронике, как обсуждалось выше.Чем больше плотность достигается в крупномасштабной или очень крупномасштабной интегральной схеме, тем заметнее эффект. В результате электромиграция может привести к полному разрушению проводника, либо новый проводник может появиться там, где его не должно быть, тем самым замкнув эту часть цепи. Обе ситуации, конечно, могут привести к неисправности интегральной схемы. Таким образом, повышенная плотность схемы приводит к снижению надежности интегральных схем. Однако в современных электронных устройствах интегральные схемы редко выходят из строя из-за эффектов электромиграции.Это связано с тем, что при правильном проектировании учитываются эффекты электромиграции.
Термин «плотность тока» или, более конкретно, поверхностная плотность тока в мА / см² или ток, производимый на единицу площади элемента, часто используется для описания характеристик солнечных элементов. Плотность тока короткого замыкания фотоэлектрического элемента является важным параметром, характеризующим эффективность преобразования энергии элемента. Такой подход полезен тем, что позволяет сравнивать элементы различных производителей. В то время как напряжение от фотоэлектрического модуля определяется количеством отдельных солнечных элементов, ток от модуля в основном зависит от площади поверхности элемента, подверженной солнечному свету, и эффективности солнечных элементов. Монокристаллические солнечные элементы часто имеют размер 100 × 100 мм = 100 см² и вырабатывают ток 3,5 А или плотность тока 3,5: 100 = 35 мА / см² от одного модуля. Обратите внимание, что определение плотности поверхностного тока в солнечных батареях не то же самое, что определение плотности поверхностного тока выше.
Хромированная лейка для душа; поверхность пластмассовой детали покрыта медью, затем никелем, а последний слой — хромом.
Плотность тока — одна из основных характеристик, определяющих качество конечного продукта при хромировании и других методах гальваники. Во время хромирования на металлический или пластиковый предмет наносится тонкий слой хрома. Хромированный слой может быть декоративным, эстетичным, прочным и устойчивым к коррозии. Хромирование также используется для увеличения твердости поверхности.Твердый хром, также известный как промышленный или технический хром, используется для уменьшения трения и повышения долговечности за счет повышения износостойкости, устойчивости к истиранию и стойкости к окислению. Гальваника с твердым хромом также иногда используется для восстановления первоначальных размеров изношенных деталей.
Для использования в автомобильной промышленности сталь подвергается нескольким процессам гальванизации, чтобы выдерживать изменения температуры и погодных условий, которым подвержен автомобиль на открытом воздухе и во время эксплуатации. Обычно используется процесс тройного покрытия, который включает сначала покрытие медью, затем никель, а последним наносится хром.Температура и плотность тока в ванне хрома влияют на яркость и равномерное осаждение хрома.
Измерение плотности тока
Распространенным примером измерения плотности тока является гальваника, когда плотность тока измеряется в жидкой проводящей среде (электролите электролитической ванны). Это включает в себя расчет или измерение площади поверхности детали, покрытой металлом, и измерение тока, протекающего через гальваническую ванну. В продаже имеется несколько измерителей плотности тока.Они позволяют специалистам по нанесению гальванических покрытий точно знать скорость осаждения материала на заготовке. Измеритель плотности тока для электролита обычно состоит из небольшого тороидального зонда с катушкой и цифрового дисплея, который измеряет ток, протекающий через катушку, индуцированный током в электролите, протекающем внутри нее. Процессор таких измерителей рассчитывает и указывает плотность поверхностного тока в точке измерения в А / фут² или А / дм² путем измерения тока, протекающего через катушку, и с учетом площади катушки.
Другой пример измерения поверхностной плотности тока — производство солнечных батарей. Плотность тока короткого замыкания в фотоэлементе часто неоднородна. Различие в плотностях поверхностного тока может быть связано с разным временем жизни носителей заряда в различных областях ячейки, разным расстоянием до металлических контактов и другими факторами. Чтобы измерить плотность поверхностного тока через ячейку, их можно облучить сфокусированным очень узким электронным или световым лучом. Световое пятно с очень маленьким диаметром сканирует поверхность ячейки, и снимаемый фототок точно измеряется.Таким образом создается карта локальной плотности поверхностного тока короткого замыкания, которую можно использовать для оптимизации фотоэлектрического устройства.
Эту статью написал Анатолий Золотков
У вас возникли трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Помощь доступна! Задайте свой вопрос в TCTerms , и вы получите ответ от опытных технических переводчиков в считанные минуты.
Разница между гальванометром и амперметром (со сравнительной таблицей)
Наиболее существенное различие между гальванометром и амперметром состоит в том, что гальванометр показывает как направление, так и величину тока, тогда как амперметр показывает только величину тока.Другие различия между гальванометром и амперметром показаны ниже в сравнительной таблице.
В гальванометре используется подвижная катушка, которая может свободно вращаться между постоянными магнитами. Когда ток течет через катушку, она отклоняется. Прогиб катушки прямо пропорционален току, протекающему через нее. Гальванометр преобразуется в амперметр путем включения сопротивления параллельно цепи. А если сопротивление подключено последовательно с гальванометром, то его используют как вольтметр.
Амперметр также известен как амперметр. Ампер — это единица измерения тока, поэтому амперметр — это тип измерителя, который измеряет величину тока, проходящего через него. Он включен последовательно со схемой для определения точного значения тока цепи.
Содержание: Гальванометр против амперметра
- Таблица сравнения
- Определение
- Ключевые отличия
- Заключение
Сравнительная таблица
Основа для сравнения | Гальванометр | Амперметр |
---|---|---|
Определение | Использование прибора для определения силы и направления слабого тока в цепи. | Прибор для определения силы тока в электрической цепи |
Символ | ||
Направление тока | Показывает | Не показывает. |
Тип устройства | Механическое | Механическое или электронное. |
Магнитное поле | Требуется | Работа с магнитным полем или без него. |
Точность | Меньше | Больше |
Измерение тока | Измеряет только постоянный ток | Измеряет как постоянный, так и переменный ток. |
Чувствительный | Больше | Меньше |
Приложения | В мостовых и потенциометрических измерениях. | В электрической цепи. |
Определение гальванометра
Гальванометр — это прибор для измерения тока, который в основном используется в мостах и потенциометрах для показа нулевого тока. Подвижная катушка, подвеска, магнит, железный сердечник, пружина — важные части гальванометра.
Гальванометр имеет постоянные магниты, между которыми помещена катушка с проволокой. Когда ток проходит через катушку, магнитное поле индуцируется на проводе. Магнитное поле катушки разрезает магнитное поле постоянного магнита, из-за чего сила действует на катушку, и она начинает двигаться.
На конце катушки прикреплена игла, отклонение которой показывает наличие тока. Прогиб иглы прямо пропорционален величине тока, протекающего через нее.
Определение амперметра
Амперметр представляет собой электронное устройство, которое последовательно подключено к цепи для измерения протекающего через него тока. Конструкция гальванометра такая же, как и у амперметра, с той лишь разницей, что амперметр имеет дополнительное сопротивление, подключенное параллельно цепи.
В амперметре используются провода с низким сопротивлением, так что через него проходит ток всей цепи.
Ключевые различия между гальванометром и амперметром
Ниже приведены основные различия между гальванометром и амперметром.
- Гальванометр — это механическое устройство, используемое для определения величины, а также направления тока, тогда как амперметр — это электрические устройства, используемые для измерения величины тока.
- Гальванометр показывает направление тока, протекающего в цепи, а амперметр измеряет величину тока, протекающего через него.
- Магнитное поле необходимо для работы гальванометра, тогда как для амперметра оно не обязательно.
- Точность гальванометра меньше, чем у амперметра.
- Гальванометр используется только для измерения постоянного тока, а амперметр используется для измерения как постоянного, так и переменного тока.
- Чувствительность гальванометра больше, чем у амперметра.
- Гальванометр в основном используется в мостах и потенциометрах для определения нулевого тока, в то время как амперметр напрямую подключается последовательно к цепи, величина которой должна быть измерена.
Заключение
Гальванометр и амперметр являются измерительными приборами. Амперметр — это реализованная форма гальванометра, которая показывает точное значение тока, проходящего через него, в миллиамперах или амперах.
Утверждение Сопротивление миллиамперметра больше класса 12 по физике CBSE
Подсказка: Эта проблема основана на изменении сопротивления шунта гальванометра, поэтому гальванометр должен подходить для миллиамперметра и амперметра соответственно.
Полное пошаговое решение:
Шаг 1:
На рисунке $ I = $ основной ток через амперметр, $ G = $ гальванометр, $ {I_g} = $ ток через гальванометр, $ S = $ сопротивление шунта цепи, $ I — {I_g} = $ ток через сопротивление шунта.
Шаг 2:
На данной схеме значение сопротивления шунта равно
$ \ Rightarrow S = \ dfrac {{{I_g} G}} {{I — {I_g}}} $.
Теперь для данной цепи сопротивление гальванометра $ G $ постоянно, и ток через гальванометр $ {I_g} $ также постоянен.Следовательно, значение сопротивления шунта $ S $ обратно пропорционально основному току цепи, то есть току гальванометра, равному $ I $.
, то есть $ \ Rightarrow S \ propto \ dfrac {1} {I} $, где $ S = $ сопротивление шунта, а $ I = $ ток через амперметр.
И два сопротивления $ G $ и $ S $ находятся в параллельной комбинации. Следовательно, эквивалентное сопротивление амперметра равно
$ \ Rightarrow {R_ {equal}} = \ dfrac {{GS}} {{G + S}} $.
Шаг 3:
Теперь
$ {I_ {амперметр}}> {I_ {миллиамперметр}} $
Где $ {I_ {амперметр}} = $ ток через амперметр и $ {I_ {миллиамперметр}} = $ ток через миллиамперметр.
$ \ потому что $$ \ Rightarrow S \ propto \ dfrac {1} {I} $
$ \ следовательно $$ {S_ {амперметр}}
Где $ {S_ {амперметр}} = $ сопротивление шунта для амперметра и $ {S_ {миллиамперметр}} = $ сопротивление шунта для миллиамперметра.
Следовательно, причина правильная.
Шаг 4:
Эквивалентное сопротивление:
$ {R_ {эквивалент}} = \ dfrac {{GS}} {{G + S}} $
$ \ Rightarrow {R_ {эквивалент}} = \ dfrac { G} {{\ dfrac {G} {S} + 1}} $
Теперь для данной схемы $ G $ постоянна.Следовательно,
$ \ Rightarrow {R_ {эквивалент}} \ propto S $
$ \ потому что $$ \ Rightarrow {S_ {амперметр}} $ \ следовательно $$ \ Rightarrow {R_ {амперметр}}
Где, $ { R_ {амперметр}} = $ сопротивление амперметра и $ {R_ {миллиамперметр}} = $ сопротивление миллиамперметра.
Следовательно, утверждение верное.
Оба (A) и (R) верны, и (R) является правильным объяснением A.
$ \ поэтому вариант $ (A) является правильным вариантом.
Примечание: Студенты должны помнить принципиальную схему этой цепи амперметра.По сути, это преобразование гальванометра в амперметр с использованием шунтирующего сопротивления, параллельного гальванометру.
Также запомните значение сопротивления шунта и эквивалентного сопротивления цепи. Это, $ \ Rightarrow S = \ dfrac {{{I_g} G}} {{I — {I_g}}} $, где $ I = $ основной ток через амперметр, $ G = $ гальванометр, $ {I_g} = $ ток через гальванометр, $ S = $ сопротивление шунта цепи, $ I — {I_g} = $ ток через сопротивление шунта.
И $ \ Rightarrow {R_ {эквивалент}} = \ dfrac {{GS}} {{G + S}} $
Где, $ {R_ {эквивалент}} = $ эквивалентное сопротивление амперметра.
Преобразование вольтметра в амперметр и наоборот
Преобразование из вольтметра в амперметр и < сильный> наоборот — наоборот Цель • Преобразовать данный вольтметр в амперметр подходящий диапазон и откалибруйте подготовленный амперметр .• Преобразуйте данный (микро- или милли) амперметр в вольтметр подходящего диапазона и strong> откалибруйте подготовленный амперметр . Аппаратный вольтметр, (микро- или милли) амперметр, блоки сопротивлений (1 Ом — 10 кОм и дробное значение), провода, цифровой вольтметр и милли- <сильный > амперметр или мультиметр, блок питания (0–5 вольт).Вольтметр Working Theory измеряет падение напряжения на сопротивлении, подключая его параллельно к сопротивлению, как показано на рис. 1. Внутреннее сопротивление вольтметра равно довольно высокие (Rm ≫ R) и , поэтому при параллельном подключении ток через вольтметр довольно мал (iv ≈ 0). Это сохраняет ток ir, протекающий через сопротивление R, почти таким же, как если бы вольтметр не был подключен.Следовательно, падение напряжения (ir R), измеренное на сопротивлении с помощью вольтметра , также почти такое же, как падение напряжения без вольтметра на сопротивлении. С другой стороны, и , амперметр измеряет ток через сопротивление, подключая его последовательно с сопротивлением, рис. 1. Амперметр имеет очень низкое сопротивление. (Rm ≪ R) и изменяет эффективное сопротивление схемы только на небольшую величину (R + Rm ≈ R), не изменяя исходный ток на до о много.Следовательно, ток, измеренный амперметром , примерно такой же, как и без амперметра в цепи. ir iv Rm VR Rm Рис. 1. Принципиальная схема вольтметра и амперметра подключения Преобразования strong > от вольтметра до амперметра с внутренним сопротивлением от вольтметра намного больше, чем амперметр , для преобразования в амперметр нам нужно уменьшить внутреннее сопротивление вольтметра путем добавления соответствующего шунта i. е. сопротивление параллельно к счетчику. Пусть диапазон вольтметра составляет 0 — V0 вольт , и мы преобразуем его в амперметр < / strong> of диапазон 0 — I0 ампер. Чтобы рассчитать сопротивление шунта, нам нужно знать сопротивление вольтметра .Это делается методом полувыгиба (делителя потенциала) с использованием схемы, показанной в 1 A i R
Определение шунтов и множителей измерителя, май 1931 г. Radio-Craft
Май 1931 Радио-Крафт [Оглавление] Воск, ностальгирующий по истории ранней электроники. |
Аналоговые и большинство цифровых мультиметров зависят от точности
резисторы для масштабирования входного напряжения или тока, чтобы поддерживать их в безопасном рабочем диапазоне
движение счетчика или схему аналого-цифрового преобразователя. Выбор значения сопротивления относительно прост.
вопрос о последовательных и / или параллельных комбинациях и их результирующем делении напряжений и / или токов.
Когда эта статья появилась в 1931 году, вся концепция проектирования электрических цепей была совершенно новой.
для большинства людей, включая шунты и множители для измерительных шкал.Есть симпатичная таблица резисторов
предоставлены значения, но я был немного разочарован, обнаружив, что не приводится ни одного уравнения для расчета
пользовательские значения.
Определение измерительных шунтов и множителей
Международная выпрямительная компания
Инвестиции в миллиамперметр или микроамперметр могут быть сделаны для выплаты больших дивидендов в виде
разнообразных приложений, путем преобразования в многодиапазонный вольтметр. Аналогично, обычный вольтметр.
может быть легко преобразован в многодиапазонный вольтметр.
Рис. 1 — Обычный миллиамперметр 0-1 миллиамперметр, как показано, с последовательными резисторами становится
многомасштабный вольтметр. Номиналы резистора теоретически должны быть уменьшены на сопротивление
подвижный элемент измерителя, но, за исключением шкалы в 1 вольт, это будет слишком незначительно
быть прочитанным.
Рис. 2 — Тот же принцип применяется к стандартным вольтметрам, за исключением того, что
резисторы первой серии уже представлены.
Соединения, показанные на рис. 1, предназначены для преобразования микроамперметров и миллиамперметров.
в вольтметры. Показанные на рис.2 предназначены для преобразования 100-вольтного измерителя высокого сопротивления в
многодиапазонный вольтметр с помощью ряда прецизионных проволочных резисторов, которые служат в качестве вольтметра
множители. При использовании резисторов этого типа в качестве умножителей вольтметров необходимо знать внутреннюю
сопротивление вольтметра, выраженное в омах на вольт.Затем умножьте значение полной шкалы
вольтметр по количеству Ом на вольт; вставьте аналогичное значение сопротивления последовательно с прибором,
а добавленный резистор удвоит эффективное показание шкалы.
Подвижный элемент вольтметров может использоваться вместе с умножителем для получения более низких диапазонов.
чем те, для которых счетчик изначально был изготовлен, с большой экономией по сравнению с стоимостью нового счетчика.
Новый умножитель или умножители должны быть напрямую подключены к выводам подвижного элемента.
Сопротивление умножителя можно вычислить по следующей формуле: умножьте Ом на
вольт при полном отклонении; затем произведение на желаемый коэффициент множителя; и вычтите
сопротивление движущегося элемента. Но поскольку сопротивление большинства движущихся элементов невелико (скажем, 40 Ом
до 0,1 Ом) им можно пренебречь, кроме случаев, когда вычисленное сопротивление умножителя составляет всего пятьдесят (или меньше)
раз на порядок величины сопротивления движущегося элемента.
В прилагаемой таблице указано общее сопротивление, необходимое для изменения микроамперметров и миллиамперметров.
в инструменты для точного измерения напряжения, так как сопротивление большинства микроамперметров и миллиамперметров
очень мало, то есть 40 Ом или намного меньше, эти значения можно использовать для резисторов умножения.
Ошибка в этом предположении — это сопротивление прибора, деленное на сопротивление, указанное в
стол; что в большинстве случаев намного меньше ошибки при большинстве калибровок.Максимум
погрешность, отличная от указанной выше, представляет собой сумму погрешности подвижного элемента и погрешности сопротивления.
используемое значение. Движущийся элемент с точностью до 2 процентов никогда не станет более точным,
насколько точным был сделан множитель. С другой стороны, если требуется высокая степень точности и
движущийся элемент был разработан для такого рода работ, поэтому необходимо использовать очень точный множитель. Если ближе
с точностью до 1 процента резисторы должны быть лучше 1/2 процента.
К счастью, резисторы с проволочной обмоткой с точностью до 1 процента и меньше теперь доступны в продаже,
по сравнению с более широкими допусками резисторов прошлого. Кроме того, эти резисторы тщательно
выдержанный. Эти усовершенствованные резисторы с проволочной обмоткой теперь позволяют преобразовывать счетчики в многодиапазонные
инструменты со всеми гарантиями точных показаний.
22 декабря 16, 2014
для преобразования данного гальванометра (с известным сопротивлением и показателем качества) в амперметр желаемого диапазона и для проверки того же
для преобразования данного гальванометра (с известным сопротивлением и показателем качества) в амперметр с желаемым диапазоном и Поверить то же
Цель
Преобразовать данный гальванометр (с известным сопротивлением и добротностью) в амперметр желаемого диапазона и проверить его.
Аппаратура
Гальванометр типа Вестона, амперметр 0-3 А. Диапазон двухэлементной батареи или элиминатора батареи, два блока сопротивлений (10000 Ом и 200 Ом), два односторонних ключа, реостат, соединительные провода и кусок наждачной бумаги.
Теория
Принципиальная схема
Процедура
- Подсчитайте общее количество делений по обе стороны от нуля шкалы гальванометра. Пусть это будет n.
- Рассчитайте ток (I g ) для полного отклонения, т. Е. I g = nk.
- Рассчитайте значение сопротивления шунта для преобразования в амперметр по формуле
, где I — диапазон преобразования.
(Значение сопротивления шунта S обычно очень мало, и коробка сопротивлений этого диапазона недоступна. Такие небольшие сопротивления получаются путем использования проводов из меди, константана, манганина, эврика и т. Д. Подходящего диаметра и длины) . - Отрежьте проволоку на 2 см больше расчетного значения l. Отметьте две точки на проволоке на расстоянии одного см от каждого конца. Подключите этот провод к двум клеммам гальванометра так, чтобы отмеченные точки находились сразу за винтами клемм. Этот гальванометр с шунтирующим проводом теперь будет работать как амперметр диапазона I.
- Выполните электрические соединения, как показано на принципиальной схеме.
- Вставьте ключ и отрегулируйте реостат так, чтобы гальванометр показывал почти максимальное отклонение.
- Запишите показания шкалы гальванометра, а также соответствующие показания амперметра.
- Запишите свои наблюдения.
Расчеты
Проверка
Результат
Поскольку разница в фактическом и измеренном значениях токов (как указано в столбце 4) очень мала, преобразование идеальное.
Меры предосторожности
То же, что и в эксперименте 8.
Viva Voce
Гальванометр
Вопрос.1. Что такое гальванометр?
Ответ. Устройство (прибор) для обнаружения слабых электрических токов в цепях.
Вопрос. 2. Какой тип гальванометра имеется в лабораториях?
Ответ. Лабораторный гальванометр — это гальванометр Уэстона. Имеет поворотную катушку.
Вопрос 3. Почему на шкале гальванометра посередине ноль?
Ответ. Стрелка на нуле посередине может отклоняться в обе стороны.
Вопрос.4. Есть ли у гальванометра положительная и отрицательная клемма?
Ответ. Нет, у гальванометра нет положительных и отрицательных выводов. Указатель может отклоняться в любую сторону от нуля в середине.
Вопрос. 5. Почему деления шкалы гальванометра расположены на одинаковом расстоянии?
Ответ. Отклонение указателя пропорционально проходящему току. Количество делений при отклонении будет пропорционально пройденному току.Я ∝ = ∅.
Вопрос. 6. Определите добротность гальванометра.
Ответ. Величина тока, необходимая для отклонения гальванометра на одно деление, называется добротностью гальванометра. Обозначается символом k. Его единица измерения — ампер на деление.
Вопрос. 7. Определите текущую чувствительность гальванометра.
Ответ. Отклонение, возникающее в гальванометре, когда через него пропускается единичный ток, называется чувствительностью гальванометра по току.
Вопрос 8. Как «добротность» и «текущая чувствительность» связаны друг с другом?
Ответ. Родители взаимные, S 1 ∝ 1 / k
Вопрос. 9. Почему гальванометр называется гальванометром с подвижной катушкой?
Ответ. Потому что в этом гальванометре катушка движется (отклоняется), а магнит остается неподвижным.
Вопрос. 10. Есть ли гальванометр с подвижным магнитом?
Ответ. Да, касательный гальванометр называется гальванометром с подвижным магнитом.
Вопрос. 11. Почему тангенциальный гальванометр называется гальванометром с подвижным магнитом?
Ответ. Потому что в касательном гальванометре магнит (маленькая вращающаяся магнитная стрелка) перемещается (отклоняется), в то время как катушка остается неподвижной.
Сопротивление гальванометра
Вопрос. 12. Что вы подразумеваете под сопротивлением гальванометра?
Ответ. Сопротивление катушки гальванометра называется сопротивлением гальванометра. Обозначается символом G.
.
Вопрос. 13. Как определить сопротивление гальванометра?
Ответ. Сопротивление гальванометра определяется методом полувыгиба.
Вопрос.14. Почему этот метод называется методом половинного отклонения?
Ответ. Это потому, что отклонение происходит наполовину с помощью шунтирующего сопротивления S.
Вопрос. 15. При каких условиях G = S?
Ответ. G = S, только когда последовательное сопротивление R очень велико.
Амперметр
Вопрос. 16. Что такое амперметр?
Ответ. Амперметр — прибор (прибор) для измерения больших электрических токов в цепях.
Вопрос.17. Как в цепи используется амперметр?
Ответ. Амперметр используется последовательно в цепи.
Вопрос.18. Почему в цепи последовательно используется амперметр?
Ответ. Через него проходит весь измеряемый ток.
Вопрос.19. Какие требуемые свойства амперметра?
Ответ. Амперметр должен иметь очень маленькое сопротивление (если возможно, ноль) и большую допустимую нагрузку по току.
Вопрос.20. Почему у амперметра должно быть очень маленькое сопротивление?
Ответ. Таким образом, при последовательном включении он не должен сильно уменьшать исходный измеряемый ток.
Вопрос. 21. Почему амперметр должен иметь большую пропускную способность по току?
Ответ. Для измерения больших токов.
Вольтметр
Вопрос 22. Что такое вольтметр?
Ответ. Вольтметр — прибор (прибор) для измерения разности электрических потенциалов между двумя точками в цепи.
Вопрос.23.Как вольтметр используется в цепи?
Ответ. Вольтметр используется параллельно с той ветвью цепи, на концах которой должна быть измерена разность потенциалов.
Вопрос.24.Почему вольтметр используется параллельно в цепи?
Ответ. Измеряемая разность потенциалов поддерживается на выводах вольтметра.
Вопрос.25. Каковы требуемые свойства вольтметра?
Ответ. Вольтметр должен иметь очень большое сопротивление (если возможно, бесконечное) и очень малую допустимую нагрузку по току.
Вопрос 26. Почему вольтметр должен иметь очень большое сопротивление?
Ответ. Чтобы при включении в параллельную цепь, он не отвлекал много тока от параллельной ветви.
Вопрос 27. Почему вольтметр должен иметь очень маленькую допустимую нагрузку по току?
Ответ. Чтобы он не забирал много тока из параллельной ветви цепи.
Переделка гальванометра в амперметр
Вопрос 28. Почему гальванометр не подходит для работы в качестве амперметра?
Ответ. Гальванометр имеет большее сопротивление и меньшую допустимую нагрузку по току по сравнению с амперметром. Он повредит, когда через него протечет большой ток.
Вопрос 29. Как гальванометр переделать в амперметр?
Ответ. Гальванометр преобразуется в амперметр путем подключения низкого сопротивления параллельно катушке гальванометра (это параллельное низкое сопротивление называется шунтом).
Вопрос 30. Каким образом низкое параллельное сопротивление (шунт) придает гальванометру требуемые свойства?
Ответ. Шунт снижает общее сопротивление амперметра (преобразованного гальванометра) и увеличивает его допустимую нагрузку по току.
Вопрос.31.Какой порядок сопротивления у амперметра?
Ответ. Сопротивление амперметра почти равно сопротивлению шунта.
Вопрос 32. Что вы понимаете под диапазоном амперметра?
Ответ. Это максимальное значение тока, которое может измерить амперметр.
Вопрос 33. У кого меньшее сопротивление — амперметр диапазона 1 ампер или амперметр диапазона 10 ампер?
Ответ. Чем выше диапазон, тем меньше сопротивление. Амперметр на 10 А имеет меньшее сопротивление.
Вопрос 34. Что такое миллиамперметр?
Ответ. Это амперметр, измеряющий ток в миллиамперах (мА = 10 -3 А).
Вопрос.35. Что такое микроамперметр?
Ответ. Это амперметр, измеряющий ток в микроамперах (мкА = 10 -6 А).
Вопрос 36. Какое полное наименование амперметра?
Ответ. Полное наименование амперметра — амперметр.
Вопрос.37. Можно ли увеличить / уменьшить диапазон амперметра?
Ответ. Мы можем увеличить диапазон, но не можем уменьшить диапазон амперметра, потому что для I g значение сопротивления шунта становится отрицательным, что невозможно.
Вопрос 38. Что произойдет, если параллельно цепи включить амперметр?
Ответ. Он не может измерить ток в цепи, потому что он измеряет только ток, который проходит через него.
Переделка гальванометра в вольтметр
Вопрос.39. Почему гальванометр не подходит для работы в качестве вольтметра?
Ответ. Гальванометр имеет меньшее сопротивление и большую нагрузочную способность по сравнению с вольтметром.
Вопрос. 40. Как гальванометр превращается в вольтметр?
Ответ. Гальванометр преобразуется в вольтметр путем последовательного подключения высокого сопротивления к катушке гальванометра.
Вопрос. 41. Как высокое последовательное сопротивление придает гальванометру требуемые свойства?
Ответ. Последовательное высокое сопротивление увеличивает общее сопротивление вольтметра (преобразованный гальванометр) и снижает его допустимую нагрузку по току.
Вопрос. 42. Какой порядок сопротивления у вольтметра?
Ответ. Сопротивление вольтметра порядка последовательного высокого сопротивления (R — десятки тысяч, G — сотни).
Вопрос.43. Что вы понимаете под диапазоном вольтметра?
Ответ. Это максимальное значение разности потенциалов, которое может измерить вольтметр.
Вопрос.44. Какой из них имеет большее сопротивление — вольтметр диапазона 1 вольт или вольтметр диапазона 10 вольт?
Ответ. Чем выше диапазон, тем выше сопротивление. Вольтметр на 10 В имеет более высокое сопротивление.
Вопрос.45. Что такое милливольтметр?
Ответ. Это вольтметр, который измеряет разность потенциалов в милливольтах (мВ = 10 -3 В).
Вопрос. 46. Что такое микровольтметр?
Ответ. Это вольтметр, который измеряет разность потенциалов в микровольтах (мкВ = 10 -3 В).
Вопрос.47. У обычного вольтметра бесконечное сопротивление?
Ответ. №
Вопрос.48. Назовите вольтметр с бесконечным сопротивлением.
Ответ. Электростатический вольтметр имеет бесконечное сопротивление. Его еще называют электрометром. Электронный вольтметр, называемый вакуумным вольтметром (VTVM), имеет почти бесконечное сопротивление. Он позволяет точно измерить разность потенциалов. Потенциометр в нулевой точке также действует как идеальный вольтметр (бесконечное сопротивление).
Вопрос.49. Можно ли увеличить / уменьшить диапазон вольтметра?
Ответ. Да. Диапазон вольтметра может быть увеличен путем последовательного подключения подходящего высокого сопротивления, а может быть уменьшен до подходящего сопротивления параллельно.
Вопрос. 50. Что происходит при последовательном включении вольтметра в цепь?
Ответ. Вольтметр не может измерить фактическое значение p.d. в цепи, потому что общее сопротивление цепи увеличивается.
Вопрос. 51. Что такое шунт? Укажите свой S.l. единица.
Ответ. Небольшое сопротивление, подключенное параллельно гальванометру, называется шунтом. Его S.l. единица — Олим.
Вопрос. 52. Можно ли использовать гальванометр с подвижной катушкой для обнаружения переменного тока? в цепи? Обоснуйте.
Ответ. Не может использоваться для обнаружения переменного тока. в цепи, поскольку он измеряет среднее значение тока, равное нулю за цикл.
Вопрос.53. Влияет ли на работу MCG магнитное поле Земли?
Ответ. Нет. Магнитное поле Земли очень слабое по сравнению с сильным радиальным магнитным полем.
Вопрос. 54. У которого больше сопротивления (а) Амперметр или вольтметр (б) миллиамперметр или амперметр (в) милливольтметр или вольтметр.
Ответ. (а) вольтметр, (б) миллиамперметр, (в) вольтметр.
Вопрос. 55. Что вы подразумеваете под сопротивлением гальванометра?
Ответ. Сопротивление, оказываемое катушкой гальванометра протеканию через нее тока, известно как сопротивление (G) гальванометра.
Руководство лаборатории физики NCERT Solutions Class 12 Physics Образцы документов
.