В чем измеряется напряжение — единицы измерения и пояснения

Подобный вопрос может быть кого-то и насмешит, ведь это же элементарно. Но в наше время есть и такие люди, кто не знает на него ответа, хотя, наверное, каждый, кто себя уважает, должен иметь представление, что такое напряжение, какова единица его измерения и какие бывают приборы для замеров электрического тока.

По сути, этот термин обозначает разность потенциалов, а единица измерения напряжения — это вольт. Вольт — это фамилия ученого, который положил начало всему, что мы сейчас знаем об электричестве. А звали этого человека Алессандро.

Но это то, что касается электрического тока, т.е. того, при помощи которого работают привычные для нас бытовые электроприборы. Но существует и понятие механического параметра. Подобный параметр измеряется в паскалях. Но речь сейчас идет не о нем.

Чему равен вольт

Этот параметр может быть как постоянным, так и переменным. Как раз переменный ток и «течет» в квартиры, здания и сооружения, дома и организации. Электрическое напряжение представляет собой амплитудные волны, обозначаемые на графиках в виде синусоиды.

Переменный ток обозначается в схемах значком «~». А если говорить о том, чему равен один вольт, то можно сказать, что это электрическое действие в цепи, где при протекании заряда, равного одному кулону (Кл), совершается работа, равная одному джоулю (Дж).

Измерение напряжения в сети

Стандартной формулой, по которой можно его рассчитать, является:

U = A:q, где U — это как раз и есть нужная величина; «А» является работой, которую выполняет электрическое поле (в Дж), перенося заряд, ну а «q» как раз и есть сам заряд, в кулонах.

Если же говорить о постоянных величинах, то они практически не отличаются от переменных (за исключением графика построения) и из них же и производятся, посредством выпрямительного диодного моста. Диоды, не пропуская ток в одну из сторон, как бы делят синусоиду, убирая из нее полуволны. В результате, вместо фазы и нуля получается плюс и минус, но исчисление при этом остается в тех же вольтах (В или V).

Измерение напряжения

Раньше для измерения подобного параметра использовался только аналоговый вольтметр. Сейчас на прилавках магазинов электротехники представлен очень широкий ассортимент подобных приборов уже в цифровом исполнении, а также мультиметров, как аналоговых, так и цифровых, при помощи которых и измеряют так называемый вольтаж. Подобным прибором может измеряться не только величина, но и сила тока, сопротивление цепи, и даже появляется возможность проверить емкость конденсатора или замерить температуру.

Конечно, аналоговые вольтметры и мультиметры не дают такой точности, как цифровые, на дисплее которых высвечивается единица напряжения вплоть до сотых или тысячных долей.

При измерении этого параметра вольтметр включается в цепь параллельно, т.е. при необходимости замерить величину между фазой и нулем, щупы прикладываются одним к первому проводу, а другим — ко второму, в отличие от измерения силы тока, где прибор включается в цепь последовательно.

В схемах вольтметр обозначается буквой V, обведенной кругом. Различные типы подобных приборов измеряют, помимо вольта, разные единицы напряжения. Вообще оно измеряется в следующих единицах: милливольт, микровольт, киловольт или мегавольт.

Обозначение вольтметра и амперметра в схеме и способы их включения в цепь

Значение напряжения

Значение этого параметра электрического тока в нашей жизни очень высоко, ведь от того, соответствует ли оно положенному, зависит, насколько ярко будут гореть в квартире лампы накаливания, а если установлены компактные люминесцентные, то уже встает вопрос, будут или нет они вообще гореть. От его скачков зависит долговечность работы всех световых и бытовых электроприборов, а потому наличие дома вольтметра или мультиметра, а также умение им воспользоваться становится необходимостью в наше время.

По этой причине можно с уверенностью сказать, что знание того, в каких единицах измеряется напряжение и из чего подобная величина складывается, очень важно в жизни каждого.

Похожие статьи:

Как измерить напряжение переменного и постоянного тока?

Смотрите также обзоры и статьи:

Способы измерения напряжения

Если в арсенале простого домашнего непрофессионального мастера есть специальные инструменты, то с задачей измерения напряжения, он справится на отлично. Это умение однозначно пригодится в домашних мастерских: при починке техники, проверке переменного тока, при работе с постоянным током, проверяя аккумулятор в автомобиле мультиметром.

Основным способом измерения служит вольтметр: самостоятельный прибор или встроенный в многофункциональное устройство. У прибора есть экран, где отображается замеряемое значение. Некоторые из них имеют в комплектации токоизмерительные клещи.

Точность измерений может быть разной, всё зависит от ситуации. Для того, чтобы пользоваться прибором дома не нужен очень точной и, следовательно, дорогой, достаточно приобрести простой мультиметр, выбор которых достаточно широк. Для лабораторных исследований или мастерских, где производятся ремонтные работы, нужны боле точные приборы – осциллографы. Выпущенные еще в советские времена модели, до сих пор являются наиболее популярными, конечно же, помимо современных, а также заграничных. В советское время не было цифровых приборов, поэтому пользовались обычными тестерами, которые имели стрелки и шкалу с делениями или мультиметрами, которые называют Цешками. Цешки замеряют напряжение до 600 В, постоянный ток до 750 мА, сопротивление до 500 кОм. Эти устройства высокоточны, поэтому люди до сих пор успешно их используют, они поистине не уступают новомодному оборудованию.

Переменный ток подразделяется на импульсный и синусоидальный. Переменное напряжение имеет полярность, значение которой со временем меняется. Например, в быту напряжение может измениться 40 раз за секунду, то есть частота составляет 40 герц. Полярность постоянного напряжения константа, а значит, для замера напряжения постоянного тока нужен один прибор, а для переменного — другой. Речь идет о вольтметрах, которые имеют разное устройство. Кроме того, есть приборы, способные производить измерения напряжения без смены режима замеров.

Измерение переменного напряжения

Как мы помним из школьной программы напряжение в обыкновенном доме равняется 220 Вольт. С учетом допустимых значений отклонения могут составлять около 10 процентов. Бывает такое, что в доме лампочки стали гореть тусклым светом, либо быстро перегорать, техника стала работать со сбоями. Это говорит о том, что нужно измерить напряжение в сети, а уже после этого выявлять и устранять причину.

Обязательно должна быть проведена подготовка прибора к проведению замеров: нужно проверить все провода на их состояние, целостность, и проверить наконечники.

Прибор необходимо переключить на переменное напряжение. Затем воткнуть провода в гнезда, имеющиеся на приборе и только потом включить его.

Поскольку приборы бывают разные, то некоторым из них нужна дополнительная регулировка: переключателями нужно определить необходимые характеристики. Итак, черный наконечник установлен в гнездо черного цвета, красный установлен в гнездо «V». Оно общее для напряжения любого вида.

При проведении измерений следует быть аккуратным и не допускать ошибок. Провода нужно вставлять именно в те гнезда, которые для этого предназначены, иначе прибор может выйти из строя. При измерении сначала одного показателя, а затем другого, не нужно забывать переключать режимы — резистор, находящийся внутри может сгореть.

При включении прибора он должен показать значение – мультиметр показывает цифру один. Если прибор молчит, значит батарея неисправна и нуждается в замене. Примерный срок службы элемента питания составляет один год, но даже если какое-то время прибор никто не использовал, то батарейка скорее всего нерабочая.

Итак, следующим этапом нужно воткнуть щупы в розетку или прикоснуться к незаизолированным проводам. После этих действий на дисплее прибора высветится некое значение, отражающее напряжение сети. Если у вас нет цифрового прибора и вы пользуетесь прибором со стрелкой, то она должна отклониться. У такого тестера есть несколько шкал, каждая из которых показывает свои характеристики: сопротивление, ток, напряжение.

Если произошло так, что в процессе замеров меняются и прыгают значения, это свидетельствует о не очень хорошем контакте в соединениях, а это ведет к тому, что электрическая сеть будет неисправна.

Измерение постоянного напряжения

Различного вида батарейки – пальчиковые, минипальчиковые, крона и прочие разновидности, сюда же можно отнести аккумуляторы и блоки питания, которые питание получают от сети – всё это является источниками постоянного напряжения, и их наибольший показатель напряжения составляет 24 Вольт. Вот почему дотрагиваться до полюсов батарейки безопасно и можно это делать, не думая о последствиях.

Чтобы понять в рабочем ли состоянии находится батарейка нужно измерить напряжение на полюсах. Полюсы находятся в торцах, плюсовой полюс имеет маркировку со знаком «+».

Замеры производятся подобно переменному напряжению. Разница лишь в том, что настройка прибора немного отличается – выбирается иной режим, соблюдаются полярности.

Итак, ставим переключатель в тот режим, который нам нужен, то есть в тот, который предназначен для замеров постоянного напряжения. У пальчиковой батарейки оно составляет полтора Вольта. В выбранном секторе выбираем предел измерения «2V», где диапазон измерения как раз подходит для нашей батарейки – от 0 до 2 Вольт.

Устанавливаем щупы: красный – плюсовой – в гнездо «VΩmA», черный – общий – в гнездо «СОМ», относительно которого будет производиться измерение.

Затем красным щупом нужно прикоснуться плюсового полюса батарейки, а черным – отрицательного. Результат покажется на дисплее.

При смене мест щупов результат покажется со знаком минуса, что означает путаницу в полярности подключения. Но иногда это даже полезно, когда нужно починить электросхему и на плате определить полярность шины.

Рассмотрим ситуацию, если мы не знаем напряжение. Возьмем все ту же батарейку, но представим, что не знаем ее напряжение. Чтобы не испортить измерительный прибор устанавливаем переключатель на самое верхнее значение, например 600V. Это значит, что диапазон составляет от 0 до 600 Вольт. После прикосновения щупами батарейки значение на дисплее будет 001, что означает, что фактическое значение напряжения настолько мало, что прибор просто не может его показать.

Поэтому нужно установить переключатель прибора на меньшее значение, например, 200 Вольт. Дисплей выдаст значение «01,5», то есть напряжение составляет полтора Вольта.

Если нужно получить более точное значение, то устанавливаем переключатель на значение, еще меньшее, например 20V и снова произвести замер. Теперь появится более точное значение, например, 1,57, это значит, что напряжение батарейки 1,57 Вольт.

Бывают случаи, когда при производстве замера в левой стороне дисплея появляется единица. Это значит, что значение выше того предела, который выбран.

Измерение напряжения мультиметром

В случаях проведения измерений вольтметром, нужно не забывать, что его подключение должно быть параллельно элементу. Мультиметр, которым измеряется напряжение, можно считать вольтметром.

Во многих видах мультиметров есть несколько разъемов для подсоединения щупов:

• СОМ – стандартный, черного цвета. Щуп, который туда вставляют, также черный
• VΩmA – имеет красный цвет, с его помощью измеряют сопротивление, напряжение и силу тока (малых величин)
• 10A (20А) – замеры силы тока (больших величин).

Итак, чтобы выполнить замер напряжения, нужно выполнить несколько операций на приборе. Сначала определиться какое напряжение нужно замерить и затем выбрать соответствующее положение переключателя: если постоянное, то знак «=» или DC; если переменное, то знак «~» или AC.

Затем выставляем предел измерений. Произвести замеры напряжения не получится, если показатель на приборе меньше, чем его фактическая величина. Поэтому сначала берут максимальное значение, и затем медленно уменьшая его. Часть приборов автоматически могут определить вид напряжения, предел, не требуя выполнения дополнительных манипуляций.

Подсоединение прибора в цепь осуществляется при помощи щупов: красный подключается к положительному, черный к отрицательному. Если их подключить осуществить в обратном порядке, то результат на приборе будет отрицательным.

Ситуаций, когда требуется определение напряжения, множество. К примеру, можно определить есть ли скачки напряжения, проведя замеры при помощи мультиметра в розетке. Скачки зачастую бывают в маленьких населенных пунктах, а к чему это может привести понимают многие – на работе всех электроприборов.

Еще таким образом можно определить фазы. Это делается путем подключения одного щупа на контакт заземления, а второго по очереди на контакты в розетке.

В автомобиле также данный навык непременно пригодится – определить неисправности в зажигании или других важных частях. Для всего этого нужна информация о напряжении, а значит, вольтметр или мультиметр придут на помощь. В основном такая нужда появляется именно в старого вида автомашинах, но иногда и зарубежный транспорт требует таких манипуляций.

На производстве измерения проводятся при помощи осциллографов — цифровых аппаратов, на которых значения получаются при излучении формы сигнала на экране. Эти приборы позволяют оценить правильность деятельности, осуществляемой оборудованием или товаров, выпускаемых заводами, а также осуществлять различного рода ремонтные работы в мастерских.

Приборы для измерения напряжения

Такие приборы бывают двух видов: те, что выдают искомое значение напрямую и те, что выдают косвенное значение, с помощью которого затем, применяя различные вычисления, можно найти нужные параметры.

Второй способ точнее и применяется для радиотехнических цепей.

Какими приборами можно измерить напряжение:

• Вольтметр – работает на основе закона Ома. Замеры осуществляются с помощью электромагнитного поля. Имеется несколько классификаций.
• Потенциометр – трехвыводной открытый резистор. Широко применяется в автомобильной сфере. При работе этого прибора один из выводов подсоединяется к контакту, другие два — отводные. Сами приборы могут быть линейными, логарифмическими и экспоненциальными.

• Мультиметр – устройство, которое может замерит напряжение, силу тока, сопротивление. Подойдет для работы с переменным и с постоянным током. Очень эффективен, поэтому пользуется большим спросом.
• Осциллограф – отражает работу даже самого маленького импульса и имеет особое значение при работе с электроприборами. Внешне похож на тепловизор. Осциллографы делятся на специализированные, скоростные, запоминающиеся, универсальные и стробоскопические.
• Электрометр – модернизированная версия электроскопа, предназначен для того, чтобы измерить разность потенциалов.

Поделиться в соцсетях

§101. Измерение тока и напряжения

Измерение тока.

Для измерения тока в цепи амперметр 2 (рис. 332, а) или миллиамперметр включают в электрическую цепь последовательно с приемником 3 электрической энергии.

Для того чтобы включение амперметра не оказывало влияния на работу электрических установок и он не создавал больших потерь энергии, амперметры выполняют с малым внутренним сопротивлением. Поэтому практически сопротивление его можно считать равным нулю и пренебрегать вызываемым им падением напряжения.

Амперметр можно включать в цепь только последовательно с нагрузкой. Если амперметр подключить непосредственно к источнику 1, то через катушку прибора пойдет очень большой ток (сопротивление амперметра мало) и она сгорит.

Рис. 332. Схемы для измерения тока (а, б) и напряжения (в, г)

Для расширения пределов измерения амперметров, предназначенных для работы в цепях постоянного тока, их включают в цепь параллельно шунту 4 (рис. 332,б). При этом через прибор проходит только часть I_А измеряемого тока I, обратно пропорциональная его сопротивлению R_А. Большая часть I_ш этого тока проходит через шунт.

Прибор измеряет падение напряжения на шунте, зависящее от проходящего через шунт тока, т. е. используется в качестве милливольтметра. Шкала прибора градуируется в амперах. Зная сопротивления прибора R_A и шунта R_ш можно по току I_А, фиксируемому прибором, определить измеряемый ток:

I = I_А (R_А+R_ш)/R_ш = I_Аn (105)

где n = I/I_А = (R_A + R_ш)/R_ш — коэффициент шунтирования. Его обычно выбирают равным или кратным 10. Сопротивление шунта, необходимое для измерения тока I, в n раз большего, чем ток прибора I_А,

R_ш = R_A/(n-1) (106)

Конструктивно шунты либо монтируют в корпус прибора (шунты на токи до 50 А), либо устанавливают вне его и соединяют с прибором проводами.

Если прибор предназначен для постоянной работы с шунтом, то шкала его градуируется сразу в значениях измеряемого тока с учетом коэффициента шунтирования и никаких расчетов для определения тока выполнять не требуется. В случае применения наружных (отдельных от приборов) шунтов на них указывают номинальный ток, на который они рассчитаны, и номинальное напряжение на зажимах (калиброванные шунты).

Согласно стандартам это напряжение может быть равно 45, 75, 100 и 150 мВ. Шунты подбирают к приборам так, чтобы при номинальном напряжении на зажимах шунта стрелка прибора отклонялась на всю шкалу.

Следовательно, номинальные напряжения прибора и шунта должны быть одинаковыми. Имеются также индивидуальные шунты, предназначенные для работы с определенным прибором. Шунты делят на пять классов точности (0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5). Обозначение класса соответствует допустимой погрешности в процентах.

Для того чтобы повышение температуры шунта при прохождении по нему тока не оказывало влияния на показания прибора, шунты изготовляют из материалов с большим удельным сопротивлением и малым температурным коэффициентом (константан, манганин, никелин и пр.).

Для уменьшения влияния температуры на показания амперметра последовательно с катушкой прибора в некоторых случаях включают добавочный резистор из констан-тана или другого подобного материала.

Измерение напряжения.

Для измерения напряжения U, действующего между какими-либо двумя точками электрической цепи, вольтметр 2 (рис. 332, в) присоединяют к этим точкам, т. е. параллельно источнику 1 электрической энергии или приемнику 3.

Для того чтобы включение вольтметра не оказывало влияния на работу электрических установок и он не создавал больших потерь энергии, вольтметры выполняют с большим сопротивлением. Поэтому практически можно пренебрегать проходящим по вольтметру током.

Для расширения пределов измерения вольтметров последовательно с обмоткой прибора включают добавочный резистор 4 (R_д) (рис. 332,г). При этом на прибор приходится лишь часть U_v измеряемого напряжения U, пропорциональная сопротивлению прибора R_v.

Зная сопротивление добавочного резистора и вольтметра, можно по значению напряжения U_v, фиксируемого вольтметром, определить напряжение, действующее в цепи:

U = (R_v+R_д)/R_v * U_v = nU_v (107)

Величина n = U/U_v=(R_v+R_д)/R_v показывает, во сколько раз измеряемое напряжение U больше напряжения U_v, приходящегося на прибор, т. е. во сколько раз увеличивается предел измерения напряжения вольтметром при применении добавочного резистора.

Сопротивление добавочного резистора, необходимое для измерения напряжения U, в п раз большего напряжения прибора Uv, определяется по формуле R_д=(n— 1) R_v.

Добавочный резистор может встраиваться в прибор и одновременно использоваться для уменьшения влияния температуры окружающей среды на показания прибора. Для этой цели резистор выполняется из материала, имеющего малый температурный коэффициент, и его сопротивление значительно превышает сопротивление катушки, вследствие чего общее сопротивление прибора становится почти независимым от изменения температуры.

По точности добавочные резисторы подразделяются на те же классы точности, что и шунты.

Делители напряжения.

Для расширения пределов измерения вольтметров применяют также делители напряжения. Они позволяют уменьшить подлежащее измерению напряжение до значения, соответствующего номинальному напряжению данного вольтметра (предельного напряжения на его шкале).

Отношение входного напряжения делителя U₁ к выходному U₂ (рис. 333, а) называется коэффициентом деления. При холостом ходе U₁/U₂ = (R₁+R₂)/R2 = 1 + R₁/R₂. В делителях напряжения это отношение может быть выбрано равным 10, 100, 500 и т. д. в зависимости от того, к каким

Рис. 333. Схемы включения делителей напряжения

выводам делителя подключен вольтметр (рис. 333,б).

Делитель напряжения вносит малую погрешность в измерения только в том случае, если сопротивление вольтметра R_v достаточно велико (ток, проходящий через делитель, мал), а сопротивление источника, к которому подключен делитель, мало.

Измерительные трансформаторы.

Для включения электроизмерительных приборов в цепи переменного тока служат измерительные трансформаторы, обеспечивающие безопасность обслуживающего персонала при выполнении электрических измерений в цепях высокого напряжения.

Включение электроизмерительных приборов в эти цепи без таких трансформаторов запрещается правилами техники безопасности. Кроме того, измерительные трансформаторы расширяют пределы измерения приборов, т. е. позволяют измерять большие токи и напряжения с помощью несложных приборов, рассчитанных для измерения малых токов и напряжений.

Измерительные трансформаторы подразделяют на трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Трансформатор напряжения 1 (рис. 334, а) служит для подключения вольтметров и других приборов, которые должны реагировать на напряжение.

Его выполняют, как обычный двухобмоточный понижающий трансформатор: первичную обмотку подключают к двум точкам, между которыми требуется измерить напряжение, а вторичную — к вольтметру 2.

На схемах измерительный трансформатор напряжения изображают как обычный трансформатор (на рис. 334, а показано в круге).

Рис. 334. Включение электроизмерительных приборов посредством измерительных трансформаторов напряжения (а) и тока (б)

Так как сопротивление обмотки вольтметра, подключаемого к трансформатору напряжения, велико, трансформатор практически работает в режиме холостого хода, и можно с достаточной степенью точности считать, что напряжения U₁ и U₂ на первичной и вторичной обмотках будут прямо пропорциональны числу витков N₁ и N₂ обеих обмоток трансформатора, т. е.

U₁/U₂ = N₁/N₂ = n (108)

Таким образом, подобрав соответствующее число витков N₁ и N₂ обмоток трансформатора, можно измерять высокие напряжения, подавая на электроизмерительный прибор небольшие напряжения.

Напряжение U₁ может быть определено умножением измеренного вторичного напряжения U₂ на коэффициент трансформации трансформатора n.

Вольтметры, предназначенные для постоянной работы с трансформаторами напряжения, градуируют на заводе с учетом коэффициента трансформации, и значения измеряемого напряжения могут быть непосредственно отсчитаны по шкале прибора.

Для предотвращения опасности поражения обслуживающего персонала электрическим током в случае повреждения изоляции трансформатора один выэод его вторичной обмотки и стальной кожух трансформатора должны быть заземлены.

Трансформатор тока 3 (рис. 334,б) служит для подключения амперметров и других приборов, которые должны реагировать на протекающий по цепи переменный ток.

Его выполняют в виде обычного двухобмоточного повышающего трансформатора; первичную обмотку включают последовательно в цепь измеряемого тока, к вторичной обмотке подключают амперметр 4.

Схемное обозначение измерительных трансформаторов тока показано на рис. 334, б в круге.

Так как сопротивление обмотки амперметра, подключаемого к трансформатору тока, обычно мало, трансформатор практически работает в режиме короткого замыкания, и с достаточной степенью точности можно считать, что токи I₁ и I₂, проходящие по его обмоткам, будут обратно пропорциональны числу витков N₁ и N₂ этих обмоток, т.е.

I₁/I₂ = N₁/N₂ = n (109)

Следовательно, подобрав соответствующим образом число витков N₁ и N₂ обмоток трансформатора, можно измерять большие токи I₁, пропуская через электроизмерительный прибор малые токи I₂. Ток I₁ может быть при этом определен умножением измеренного вторичного тока I₂ на величину n.

Амперметры, предназначенные для постоянной работы совместно с трансформаторами тока, градуируют на заводе с учетом коэффициента трансформации, и значения измеряемого тока I₁ могут быть непосредственно отсчитаны по шкале прибора.

Для предотвращения опасности поражения обслуживающего персонала электрическим током в случае повреждения изоляции трансформатора один из зажимов вторичной обмотки и кожух трансформатора заземляют.

На э. п. с. применяют так называемые проходные трансформаторы тока (рис. 335). В таком трансформаторе магнитопровод 3 и вторичная обмотка 2 смонтированы на проходном изоляторе 4, служащем для ввода высокого напряжения в кузов, а роль первичной обмотки трансформатора выполняет медный стержень 1, проходящий внутри изолятора.

Рис. 335. Проходной измерительный трансформатор тока

Условия работы трансформаторов тока отличаются от обычных. Например, размыкание вторичной обмотки трансформатора тока при включенной первичной обмотке недопустимо, так как это вызовет значительное увеличение магнитного потока и, как следствие, температуры сердечника и обмотки трансформатора, т. е. выход его из строя.

Кроме того, в разомкнутой вторичной обмотке трансформатора может индуцироваться большая э. д. с, опасная для персонала, производящего измерения.

При включении приборов посредством измерительных трансформаторов возникают погрешности двух видов: погрешность в коэффициенте трансформации и угловая погрешность (при изменениях напряжения или тока отношенияU₁/U₂ и I₁/I₂ несколько изменяются и угол сдвига фаз между первичным и вторичным напряжениями и токами отклоняется от 180°).

Эти погрешности возрастают при нагрузке трансформатора свыше номинальной. Угловая погрешность оказывает влияние на результаты измерений приборами, показания которых зависят от угла сдвига фаз между напряжением и током (например, ваттметров, счетчиков электрической энергии и пр.).

В зависимости от допускаемых погрешностей измерительные трансформаторы подразделяют по классам точности. Класс точности (0,2; 0,5; 1 и т. д.) соответствует наибольшей допускаемой погрешности в коэффициенте трансформации в процентах от его номинального значения.

Как обозначается напряжение и единицы силы электрического тока

Эпоха научно-технического прогресса требует измерять всё. Электрические сети не являются исключением. Для проведения этих измерений важно знать, в каких единицах измеряется напряжение. В самой распространённой системе СИ единица измерения напряжения обозначается 1 Вольт или сокращённо – 1В. Может также обозначаться 1V. Это обозначение выбрано в честь физика из Италии Алессандро Вольта.

Вольт

Что такое электрическое напряжение

Оно не может существовать само по себе, как вес. Есть два случая, требующих его измерения:

• Между разными узлами электрической цепи или концами проводника. 1 Вольт – это такой потенциал, при котором ток величиной 1 Ампер выделяет 1 Ватт мощности;
• Измерение напряженности электростатического поля проводится между двумя точками поля. Единица напряжения 1 Вольт – это такой потенциал, при котором заряд 1 Кулон совершает работу 1 Джоуль.

Эффект Джозефсона

С 1990 года есть ещё одно определение электрического напряжения. Его значение связано с эталоном частоты и цезиевыми часами. При этом используется нестационарный эффект Джозефсона6 при облучении специальной матрицы излучением на частоте 10-80 ГГц на ней появляется потенциал, величина которого не зависит от условий эксперимента.

Действующее значение напряжения

Определение величины электрического потенциала между участками сети производится по количеству тепла или работе, совершённой за определённое время. Но это справедливо только для постоянного тока. Переменное напряжение имеет синусоидальную форму. В максимуме амплитуды оно максимально, а при переходе от положительной полуволны к отрицательной равно нулю.

Поэтому для расчётов используется среднее значение, которое называется «действующее значение», при расчетах приравнивающееся к постоянному той же величины.

От максимального оно отличается в 1,4 раза или √2. Для сети 220В максимальное значение составляет 311В. Это имеет значение при выборе конденсаторов, диодов и других элементов электронных схем.

Определение величины напряжения

Чем измеряется напряжение? Это производится специальным прибором – вольтметром. Он может иметь различную конструкцию, быть цифровым или стрелочным, но его сопротивление должно быть максимально возможным, а ток – минимальным. Это необходимо для того, чтобы свести к минимуму влияние прибора на сеть и потери в проводах, идущих от источника питания к вольтметру.

Вольтметр

Сеть постоянного тока

Эти измерения производятся магнитоэлектрическими приборами. В последнее время широко используются устройства с цифровым табло.

Самый простой способ – прямое подключение прибора к месту измерения. Это возможно при соблюдении ряда условий:

• Предел измерения больше ожидаемого максимума. Если оно до начала измерений неизвестно, то следует выбрать наибольший предел и последовательно его уменьшать;
• Соблюдение полярности подключения. При неправильном подключении стрелка отклонится в обратную сторону, а цифровое табло покажет отрицательную величину.

Если предел измерений недостаточен, то его можно расширить при помощи добавочного сопротивления. Оно может быть внешним или внутренним. Можно использовать несколько сопротивлений и переключать их для изменения предела прибора. Так устроен мультиметр.

Сеть переменного тока

Напряжение измеряется в сети переменного электрического тока приборами всех типов, кроме магнитоэлектрических. Эти устройства можно использовать, только подключив их к выходу выпрямителя.

Для увеличения предела измерения есть несколько способов. Для этого к прибору подключается дополнительно одно из устройств:

• добавочные сопротивления;
• при неизменной частоте сети вместо сопротивления используются конденсаторы;
• самый распространённый вариант – применение трансформатора напряжения.

Требования к измерительным устройствам и дополнительным приспособлениям такие же, как к устройствам постоянного тока.

Схема подключения

Измерение разности потенциалов – это важный элемент наладки электрических и электронных схем, и от него зависит надёжность работы оборудования. Для того чтобы правильно их произвести, важно знать, в чем измеряется напряжение в цепях электрического тока.

Видео

Оцените статью:

Прибор для измерения напряжения. Как измерить напряжение мультиметром

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Основной единицей измерения электрического напряжения является вольт. В зависимости от величины напряжение может измеряться в вольтах (В), киловольтах (1 кВ = 1000 В), милливольтах (1 мВ = 0,001 В), микровольтах (1 мкВ = 0,001мВ = 0,000001 В). На практике, чаще всего, приходится сталкиваться с вольтами и милливольтами.

Существует два основных вида напряжений – постоянное и переменное. Источником постоянного напряжения служат батареи, аккумуляторы. Источником переменного напряжения может служить, например, напряжение в электрической сети квартиры или дома.

Для измерения напряжения используют вольтметр. Вольтметры бывают стрелочные (аналоговые) и цифровые.

На сегодняшний день стрелочные вольтметры уступают пальму первенства цифровым, так как вторые более удобны в эксплуатации. Если при измерении стрелочным вольтметром показания напряжения приходится вычислять по шкале, то у цифрового результат измерения сразу высвечивается на индикаторе. Да и по габаритам стрелочный прибор проигрывает цифровому.

Но это не значит, что стрелочные приборы совсем не применяются. Есть некоторые процессы, которые цифровым прибором увидеть нельзя, поэтому стрелочные больше применяются на промышленных предприятиях, лабораториях, ремонтных мастерских и т.п.

На электрических принципиальных схемах вольтметр обозначается кружком с заглавной латинской буквой «V» внутри. Рядом с условным обозначением вольтметра указывается его буквенное обозначение «PU» и порядковый номер в схеме. Например. Если вольтметров в схеме будет два, то около первого пишут «PU 1», а около второго «PU 2».

При измерении постоянного напряжения на схеме указывается полярность подключения вольтметра, если же измеряется переменное напряжение, то полярность подключения не указывается.

Напряжение измеряют между двумя точками схемы: в электронных схемах между плюсовым и минусовым полюсами, в электрических схемах между фазой и нулем. Вольтметр подключают параллельно источнику напряжения или параллельно участку цепи — резистору, лампе или другой нагрузке, на которой необходимо измерить напряжение:

Рассмотрим подключение вольтметра: на верхней схеме напряжение измеряется на лампе HL1 и одновременно на источнике питания GB1. На нижней схеме напряжение измеряется на лампе HL1 и резисторе R1.

Перед тем, как измерить напряжение, определяют его вид и приблизительную величину. Дело в том, что у вольтметров измерительная часть рассчитана только для одного вида напряжения, и от этого результаты измерений получаются разными. Вольтметр для измерения постоянного напряжения не видит переменное, а вольтметр для переменного напряжения наоборот, постоянное напряжение измерить сможет, но его показания будут не точными.

Знать приблизительную величину измеряемого напряжения также необходимо, так как вольтметры работают в строго определенном диапазоне напряжений, и если ошибиться с выбором диапазона или величиной, прибор можно повредить. Например. Диапазон измерения вольтметра составляет 0…100 Вольт, значит, напряжение можно измерять только в этих пределах, так как при измерении напряжения выше 100 Вольт прибор выйдет из строя.

Помимо приборов, измеряющих только один параметр (напряжение, ток, сопротивление, емкость, частота), существуют многофункциональные, в которых заложено измерение всех этих параметров в одном приборе. Такой прибор называется тестер (в основном это стрелочные измерительные приборы) или цифровой мультиметр.

На тестере останавливаться не будем, это тема другой статьи, а сразу перейдем к цифровому мультиметру. В основной своей массе мультиметры могут измерять два вида напряжения в пределах 0…1000 Вольт. Для удобства измерения оба напряжения разделены на два сектора, а в секторах на поддиапазоны: у постоянного напряжения поддиапазонов пять, у переменного — два.

У каждого поддиапазона есть свой максимальный предел измерения, который обозначен цифровым значением: 200m, 2V, 20V, 200V, 600V. Например. На пределе «200V» измеряется напряжение, находящееся в диапазоне 0…200 Вольт.

Теперь сам процесс измерения.

1. Измерение постоянного напряжения.

Вначале определяемся с видом измеряемого напряжения (постоянное или переменное) и переводим переключатель в нужный сектор. Для примера возьмем пальчиковую батарейку, постоянное напряжение которой составляет 1,5 Вольта. Выбираем сектор постоянного напряжения, а в нем предел измерения «2V», диапазон измерения которого составляет 0…2 Вольта.

Измерительные щупы должны быть вставлены в гнезда, как показано на нижнем рисунке:

красный щуп принято называть плюсовым, и вставляется он в гнездо, напротив которого изображены значки измеряемых параметров: «VΩmA»;
черный щуп называют минусовым или общим и вставляется он в гнездо, напротив которого стоит значок «СОМ». Относительно этого щупа производятся все измерения.

Плюсовым щупом касаемся положительного полюса батарейки, а минусовым — отрицательного. Результат измерения 1,59 Вольта сразу виден на индикаторе мультиметра. Как видите, все очень просто.

Теперь еще нюанс. Если на батарейке щупы поменять местами, то перед единицей появится знак минуса, сигнализирующий, что перепутана полярность подключения мультиметра. Знак минуса бывает очень удобен в процессе наладке электронных схем, когда на плате нужно определить плюсовую или минусовую шины.

Ну а теперь рассмотрим вариант, когда величина напряжения неизвестна. В качестве источника напряжения оставим пальчиковую батарейку.

Допустим, мы не знаем напряжение батарейки, и чтобы не сжечь прибор измерение начинаем с самого максимального предела «600V», что соответствует диапазону измерения 0…600 Вольт. Щупами мультиметра касаемся полюсов батарейки и на индикаторе видим результат измерения, равный «001». Эти цифры говорят о том, что напряжения нет или его величина слишком мала, или выбран слишком большой диапазон измерения.

Опускаемся ниже. Переключатель переводим в положение «200V», что соответствует диапазону 0…200 Вольт, и щупами касаемся полюсов батарейки. На индикаторе появились показания равные «01,5». В принципе этих показаний уже достаточно, чтобы сказать, что напряжение пальчиковой батарейки составляет 1,5 Вольта.

Однако нолик, стоящий впереди, предлагает снизиться еще на предел ниже и точнее измерить напряжение. Снижаемся на предел «20V», что соответствует диапазону 0…20 Вольт, и снова производим измерение. На индикаторе высветились показания «1,58». Теперь можно с точностью сказать, что напряжение пальчиковой батарейки составляет 1,58 Вольта.

Вот таким образом, не зная величину напряжения, находят ее, постепенно снижаясь от высокого предела измерения к низкому.

Также бывают ситуации, когда при измерении в левом углу индикатора высвечивается единица «1». Единица сигнализирует о том, что измеряемое напряжение или ток выше выбранного предела измерения. Например. Если на пределе «2V» измерить напряжение равное 3 Вольта, то на индикаторе появится единица, так как диапазон измерения этого предела всего 0…2 Вольта.

Остался еще один предел «200m» с диапазоном измерения 0…200 mV. Этот предел предназначен для измерения совсем маленьких напряжений (милливольт), с которыми иногда приходится сталкиваться при наладке какой-нибудь радиолюбительской конструкции.

2. Измерение переменного напряжения.

Процесс измерения переменного напряжения ни чем не отличается от измерения постоянного. Отличие состоит лишь в том, что для переменного напряжения соблюдать полярность щупов не требуется.

Сектор переменного напряжения разбит на два поддиапазона 200V и 600V.
На пределе «200V» можно измерять, например, выходное напряжение вторичных обмоток понижающих трансформаторов, либо любое другое находящееся в диапазоне 0…200 Вольт. На пределе «600V» можно измерять напряжения 220 В, 380 В, 440 В или любое другое находящееся в диапазоне 0…600 Вольт.

В качестве примера измерим напряжение домашней сети 220 Вольт.
Переводим переключатель в положение «600V» и щупы мультиметра вставляем в розетку. На индикаторе сразу появился результат измерения 229 Вольт. Как видите, все очень просто.

И еще один момент.
Перед измерением высоких напряжений ВСЕГДА лишний раз убеждайтесь в исправности изоляции щупов и проводов вольтметра или мультиметра, а также дополнительно проверяйте выбранный предел измерения. И только после всех этих операций производите измерения. Этим Вы убережете себя и прибор от неожиданных сюрпризов.

А если что осталось не понятно, то посмотрите видеоролик, где показано измерение напряжения и силы тока с помощью мультиметра.

Как Вы убедились, измерить напряжение мультиметром не так уж и сложно. Главное понимать что, где и как. И в заключении хочу предложить Вам прочитать статью прибор для измерения силы тока, как измерить силу тока мультиметром.
Удачи!

Электрическое напряжение: определение, формула, вольтметр

 

Электрический ток – это проходящие через проводник электроны, несущие отрицательный заряд. Объем этого заряда или, иными словами, количество электричества характеризует силу тока. Мы знаем, что сила тока одинакова во всех местах цепи.

Электроны не могут исчезать или «спрыгивать» с проводов и нагрузки. Поэтому, силу тока мы можем измерить в любом месте электрической цепи. Однако, будет ли одинаковым действие тока на разные участки этой цепи? Давайте разберемся.

Проходя по проводам, ток лишь слегка их нагревает, однако не совершает при этом большой работы. Проходя же через спираль электрической лампочки, ток не просто сильно нагревает ее, он нагревает ее до такой степени, что она, раскаляясь, начинает светиться. То есть в данном случае ток совершает механическую работу, и довольно приличную работу. Ток тратит свою энергию. Электроны в том же количестве продолжают бежать дальше, но энергии у них уже поменьше.

Определение электрического напряжения

То есть электрическое поле должно было «протащить» электроны через нагрузку, и энергия, которая при этом израсходовалась, характеризуется величиной, называемой электрическим напряжением. Эта же энергия потратилась на какое-то изменение состояния вещества нагрузки. Энергия, как мы знаем, не пропадает в никуда и не появляется из ниоткуда. Об этом гласит Закон сохранения энергии. То есть, если ток потратил энергию на прохождение через нагрузку, эту энергию приобрела нагрузка и, например, нагрелась.

То есть, приходим к определению: напряжение электрического тока – это величина, показывающая, какую работу совершило поле при перемещении заряда от одной точки до другой. Напряжение в разных участках цепи будет различным. Напряжение на участке пустого провода будет совсем небольшим, а напряжение на участке с какой-либо нагрузкой будет гораздо большим, и зависеть величина напряжения будет от величины работы, произведенной током. Измеряют напряжение в вольтах (1 В). Для определения напряжения существует формула: 

U=A/q,

где U — напряжение,
A – работа, совершенная током по перемещению заряда q на некий участок цепи.

Напряжение на полюсах источника тока

Что касается напряжения на участке цепи – все понятно. А что же тогда означает напряжение на полюсах источника тока? В данном случае это напряжение означает потенциальную величину энергии, которую может источник придать току. Это как давление воды в трубах. Эта величина энергии, которая будет израсходована, если к источнику подключить некую нагрузку. Поэтому, чем большее напряжение у источника тока, тем большую работу может совершить ток.

Вольтметр

Для измерения напряжения существует прибор, называемый вольтметром. В отличие от амперметра, он подключается не произвольно в любом месте цепи, а параллельно нагрузке, до нее и после. В таком случае вольтметр показывает величину напряжения, приложенного к нагрузке. Для измерения напряжения на полюсах источника тока, вольтметр подключают непосредственно к полюсам прибора.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Сила тока: природа, формула, измерение амперметром
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspСопротивление тока: притяжение ядер, проводники и непроводники

Основы измерений, как выполнять измерения в радиоэлектронике

Основы измерений для начинающих радиолюбителей и тех кто начал заниматься радиоэлектроникой, что такое точность измерений, измерение постоянного напряжения и другие полезные знания. При ремонте или налаживании электронной техники невозможно обойтись без измерений силы тока, напряжения, сопротивления, а так же других электрических величин, от которых зависит работа схемы.

Вступление

Наиболее часто приходится измерять постоянные и переменные напряжения и токи, сопротивления. Для этих целей выпускаются различные комбинированные измерительные приборы. Самый популярный из них, — цифровой мультиметр (типа М-838 или аналогичный).

Недорогой прибор, позволяющий измерять постоянное и переменное напряжение, постоянный ток, сопротивление, а так же проверять диоды и маломощные транзисторы.

У некоторых моделей есть «прозвонка» (пищит, когда щупы замкнуты), а более дорогие могут еще измерять емкости конденсаторов, частоту электрических колебаний и быть источником импульсов (генератором), частотой около 1 кГц.

Мало владеть прибором, необходимо еще и уметь им пользоваться, да так, чтобы не повредить прибор или «объект измерения».

Точность измерения

Измерить электрическую величину, и вообще любую величину, с абсолютной точностью невозможно.

Всегда существует погрешность, зависящая как от самого измерительного прибора, так и от человека, проводящего измерение. Например, точность измерения сильно зависит от правильности выбора предела измерения. Допустим, в какой-то цепи есть напряжение 2,9875V.

Если вы пользуетесь мультиметром, чтобы получить наиболее точный результат измерения, нужно, в данном случае, выбрать предел «20V». На этом пределе мультиметр покажет «2,98V». Если же вы выберете предел «200V», прибор покажет «2,9V».

Измерительные приборы делятся на семь классов точности: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 (кроме особых случаев, когда требуются сверхточные измерения).

Эти числа показывают какую погрешность допускает прибор, в процентах от выбранного предела измерения. Недорогие приборы, типа мультиметра М-838, обычно, не дают погрешность меньше класса 1,0.

Таким образом, если ваш мультиметр соответствует классу точности 1,0, то на пределе «20V» он может ошибаться не более чем на 0,2V (20/100 * 1,0=0,2).

Кроме класса точности прибора и правильности выбора предела измерения, на результат измерения оказывает влияние и такой показатель, как внутреннее (или входное) сопротивление. Но об этом позже.

Измерение постоянного напряжения

При измерении напряжения, вольтметр или мультиметр, предварительно переключенный на измерение постоянного напряжения (DCV), подключают параллельно источнику напряжения, которое нужно измерить. Предположим, нужно измерить напряжение на резисторе R2 (рис. 1). Для этого мультиметр М мы подключаем параллельно резистору R2.

Полярность измеряемого постоянного напряжения мультиметр показывает относительно своего гнезда «СОМ». То есть, в схеме на рис. 1, щуп, идущий от гнезда «СОМ» подсоединен к минусу измеряемого напряжения, а второй щуп (V) — к плюсу. Таким образом, напряжение на щупе V относительно щупа СОМ положительное.

Рис. 1. Экспериментальная схема.

Если щупы поменять местами или перевернуть «батарейку» G1, напряжение на щупе V относительно щупа СОМ будет отрицательным, и на табло мультиметра перед числом-результатом измерения появится значок «-». Как видите, чтобы измерить напряжение нужно знать две точки, между которыми есть искомое напряжение.

Когда говорят, что нужно измерить напряжение на резисторе, конденсаторе или каком-то другом объекте, имеющим два вывода, все понятно, — один щуп подключаем к одному выводу, а второй -к другому. Но как быть, если требуется измерить напряжение в точке «А», или на коллекторе VТ1 (рис. 2)?

Здесь следует знать, что если нигде не говорится относительно чего нужно измерять напряжение в данной точке, его всегда измеряют относительно общего провода. Таким образом, щуп «СОМ» мультиметра подключаем к общему проводу схемы, а второй щуп — к точке, в которой требуется измерить напряжение, в данном случае к коллектору VT1 (рис. 2).

Рис. 2. Подключение вольтметра для измерения нпаряжения на коллекторе транзистора относительно общего.

Если же сказано, что напряжение на коллекторе VT1 нужно измерить относительно его эмиттера, то прибор нужно подключать, соответственно, между эмиттером и коллектором транзистора (рис. 3).

Рис. 3. Измерение напряжения на коллекторе транзистора относительно эмиттера.

Поэтому, прежде чем начинать измерять напряжения в схеме, нужно разобраться относительно чего это делать. И подключить «СОМ» мультиметра к тому самому месту, относительно которого нужно измерить напряжение.

Любой вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением, которое в определенных случаях может оказывать очень существенное влияние на результат измерения.

Может быть даже так, что при подключении вольтметра с недостаточно большим внутренним (входным) сопротивлением схема вообще перестанет работать.

Чтобы понять, почему входное сопротивление вольтметра должно быть как можно больше, обратимся к рисунку 4. Предположим, есть делитель напряжения на двух одинаковых резисторах по 100 кОм каждый. Значит, напряжение на резисторе R2 (U2), согласно формуле: U1/U2=(R1+R2)/R2, будет равно половине напряжения источника питания G1 (U1), то есть 4,5V.

Рис. 4. Схема эксперимента с сопротивлением вольтметра.

А теперь посмотрим, что произойдет, если к R2 подключить вольтметр, у которого внутреннее (входное) сопротивление (RV) равно, допустим, 10 кОм. Внутренне сопротивление вольтметра RV окажется включенным параллельно резистору R2 (зашунтирует его).

В результате фактическое сопротивление R между минусом источника питания G1 и точкой соединения R1 и R2 упадет до величины, определяемой формулой: R=(R2*RV)/(R2+RV), и будет уже не 100 кОм, а всего около 9,09 кОм.

Теперь, согласно формуле U1/U2=(R1+R)/R, напряжение на R2, при подключенном к R2 вольтметре с внутренним сопротивлением 10кОм, будет около 0,749V.

И это напряжение покажет вольтметр, вместо положенных 4,5V! Если же внутреннее сопротивление вольтметра значительно больше R2, например, 1000 кОм (1 Мегаом), результат измерения будет ближе к реальному:

R= (100*1000)/(100+1000) = 90,9 кОм.

U2= 9 /((100+90,9)/90,9) = 4,286V.

Как видите, чем выше внутреннее (входное) сопротивление вольтметра по отношению к внутреннему сопротивлению источника (или элемента схемы) на котором нужно измерить напряжение, тем показания прибора будут достовернее.

В технической документации входное сопротивление вольтметров (или универсальных приборов при измерении напряжения) обычно указывается в Ом/В.

Это значит, что чтобы узнать фактическое входное сопротивление прибора на каком-то пределе измерения, нужно указанное сопротивление умножить на выбранный предел измерения.

Допустим, в паспорте мультиметра указано входное сопротивление равно 300 кОм/В. Это значит, если мультиметр переключить, например, на предел «20V», его входное сопротивление составит шесть мегаом (300кОм * 20В = 6000кОм).

Измерение переменного напряжения

Практически все выше сказанное об измерении постоянного напряжения остается в силе и при измерении переменного. Но есть и существенные отличия.

Например, точность измерения переменного напряжения сильно зависит от частоты переменного тока, напряжение которого измеряют.

Большинство мультиметров откалиброваны на переменное напряжение 50 Гц (или 60 Гц), поэтому, при измерении напряжения более высокой, например, звуковой частоты их показания могут значительно отличаться.

В паспортах некоторых мультиметров указывается погрешность при измерении на разных частотах, например, 50 Гц и 1000 Гц или 50 Гц, 1000 Гц и 10000 Гц.

Другая интересная деталь — одни приборы, в режиме измерения переменного напряжения, никак не реагируют на постоянное напряжение, а другие при наличии постоянного напряжения в измеряемой цепи показывают какие-то ошибочные числа.

Например, если мультиметр М-838, переключенный на измерение переменного напряжения (АСV) подключить к источнику постоянного напряжения, он покажет число, примерно в полтора раза больше постоянного напряжения этого источника. А вот более дорогой мультиметр, — DT9206 при измерении переменного напряжения на постоянное не реагирует никак (показывает нули).

Дело в том, что в одних приборах, таких как DT9206, есть разделительный конденсатор, который при измерении переменного напряжения включается на входе прибора и не пропускает постоянное напряжение на его схему. В М-838 такого конденсатора нет.

Это обязательно нужно знать, когда измеряете переменное напряжение в цепи, где есть постоянная составляющая. На рисунке 5 показана схема выходной части усилительного каскада. Обратите внимание, — на коллекторе транзистора присутствует постоянное напряжение 50V и переменное 20V.

Чтобы измерить переменное напряжение таким прибором, как М-838 (без разделительного конденсатора на входе), его нужно подключить через конденсатор (Сх). А вот прибор типа DT9206 можно подключать непосредственно, на его показания постоянная составляющая не влияет.

Рис. 5. Схема выходной части усилительного каскада.

Измерение силы тока

Чтобы измерить силу тока (или просто, — измерить ток) амперметр (или комбинированный прибор, измеряющий силу тока) включают в электрическую цепь последовательно (рис. 6). Иначе говоря, в разрыв цепи, так, чтобы через прибор протекал весь ток, силу которого нужно измерить.

На рис. 6 показано как включают прибор при измерении тока потребления усилительным каскадом, а на рисунке 7, — тока коллектора транзистора.

Рис. 6. Включение амперметра при измерении тока потребления усилительным каскадом.

На результат измерения силы тока оказывает влияние сопротивление измерительного прибора. Но это влияние обратно тому, что оказывает вольтметр на измеряемое напряжение. Амперметр включается цепь последовательно, и его сопротивление складывается с сопротивлением цепи.

Общее сопротивление цепи увеличивается, а сила тока уменьшается. Поэтому сопротивление прибора, измеряющего силу тока должно быть минимальным. Измеряя силу тока мультиметр переключают в положение «DCA».

При измерении слабых токов щупы прибора устанавливают в те же гнезда, что и при измерении напряжения. Для измерения силы тока более 200мА (0,2А), до 10А мультиметры имеют дополнительное гнездо с предохранителем.

Рис. 7. Измерение тока коллектора транзистора.

Серьезный недостаток непосредственного измерения силы тока в том, что для подключения прибора нужно сделать разрыв в цепи. Особенно это неудобно при измерении больших и очень больших токов.

Поэтому, для измерения больших токов используют приборы с так называемыми «токовыми клещами», которые представляют собой датчик тока, определяющий силу тока по магнитному полю, создаваемому током.

Внешне токовые клещи, действительно похожи на клещи или прищепку, которую надевают на проводник с измеряемым током. Еще одно достоинство токовых клещей в том, что измерительный прибор оказывается полностью изолированным от измеряемой цепи.

Измерение сопротивления

Для измерения сопротивления омметр (или мультиметр, в режиме измерения сопротивлений) пропускает через измеряемое сопротивление ток. Сопротивление определяется соответственно Закону Ома R = U / I. Если поддерживать постоянной величину напряжения, приложенного к цепи, сопротивление которой нужно измерить, то ток в цепи будет в обратной зависимости от сопротивления.

Именно поэтому шкалы стрелочных омметров максимальное сопротивление показывают при минимальном отклонении стрелки, а при минимальном сопротивлении стрелка максимально отклоняется. Цифровые приборы сопротивление определяют по напряжению на цепи, сопротивление которой нужно измерить, придерживая ток в цепи стабильным.

В этом случае, напряжение будет в прямой зависимости от измеряемого сопротивления, а показания прибора будут в прямой зависимости от измеряемого сопротивления. Как бы не была построена схема измерительного прибора, сопротивление он всегда измеряет сопротивление пропуская через объект измерения ток.

А это значит, что схема, в которой нужно измерить сопротивление должна быть полностью обесточена, выключена. Иначе, ток, имеющийся в схеме будет взаимодействовать с током, пропускаемым омметром через измеряемое сопротивление, и результат измерения будет ошибочным. Более того, ток, имеющийся в измеряемой цепи, может вывести прибор из строя.

Поэтому, всегда отключайте цепь от источника питания, перед тем как начнете измерять в ней сопротивление. И еще один важный момент, — измеряя сопротивление какой-то детали или части схемы, необходимо эту деталь отключить от схемы, чтобы на показания прибора не оказывали влияния другие детали схемы, обладающие собственными сопротивлениями.

Например, если вы захотите измерить сопротивление резистора, установленного на плате, необходимо хотя бы один из его выводов выпаять из платы. Иначе омметр покажет не сопротивление этого резистора, а результирующее сопротивление всей схемы имеющейся между точками подключения выводов этого резистора.

РК-07-17, 08-17.

Как измерить напряжение с помощью мультиметра »Электроника

Измерить напряжение мультиметром, цифровым (DMM) или аналоговым, легко, но с некоторыми мерами предосторожности и советами это может быть более точным, простым и безопасным.

---

Учебное пособие по мультиметру Включает:
Основы работы с измерителем Аналоговый мультиметр Как работает аналоговый мультиметр Цифровой мультиметр DMM Как работает цифровой мультиметр Точность и разрешение цифрового мультиметра Как купить лучший цифровой мультиметр Как пользоваться мультиметром Измерение напряжения Текущие измерения Измерения сопротивления Тест диодов и транзисторов Диагностика транзисторных цепей

---

Напряжение — одно из самых простых и распространенных измерений, которое можно выполнить с помощью аналогового мультиметра или цифрового мультиметра, цифрового мультиметра.

Измерения напряжения также имеют то преимущество, что их можно проводить непосредственно в рассматриваемой цепи. В отличие от измерений тока, нет необходимости вводить измеритель в цепь — вместо этого измерения напряжения могут быть выполнены путем измерения непосредственно в соответствующих точках цепи.

Измерения напряжения легко производить как с аналоговыми, так и с цифровыми измерителями, и, по сути, способ измерения одинаков — единственная разница в том, что один измеритель является аналоговым, а другой — цифровым.Нет других методов, которые можно использовать, как в случае измерения сопротивления.

Как произвести измерение напряжения — основы

При измерении напряжения рассматривается разность потенциалов между двумя точками. Другими словами, они смотрят на разницу электрического давления в двух точках. В большинстве случаев напряжение измеряется между определенной точкой и землей или линией нулевого напряжения в цепи. Однако это не означает, что напряжение нельзя измерить между любыми двумя точками.

Напряжение измеряется простым размещением цифрового мультиметра в двух точках, где должно измеряться напряжение.

Как произвести измерение напряжения — цифровым мультиметром, DMM

Цифровые мультиметры

особенно просты в использовании для измерения напряжения, которое они могут делать с большой точностью.

… очень просто измерить напряжение цифровым мультиметром, DMM ….

1. Если на цифровом мультиметре установлены разные разъемы для разных диапазонов, например.г. тока, сопротивления и т. д. вставьте щупы в соответствующие гнезда на измерителе. Обычно счетчик снабжен двумя выводами: черным и красным. Черный обычно считается отрицательным. Он подключается к отрицательному или «общему» разъему счетчика. Красный подключается к плюсовому разъему.
2. Включите счетчик
3. Установите диапазон измерителя так, чтобы он соответствовал наибольшему ожидаемому значению — обратите внимание: некоторые цифровые мультиметры будут автоматически выбирать диапазон, и необходимо только выбрать допустимое напряжение.Обратите внимание, что DMMS обычно может работать как с отрицательными, так и с положительными значениями на измерительном или красном проводе.
4. Сначала проверьте точку низкого напряжения — часто это может быть заземление, и на черном или заземляющем зонде может быть даже зажим типа «крокодил» или «крокодил», который можно подключить к подходящей точке заземления. Это избавляет от попыток исследовать две точки одновременно.
5. Измерить точку с более высоким напряжением с помощью щупа на красном проводе.
6. При необходимости отрегулируйте переключатель диапазонов для получения наилучшего показания.
7. Обратите внимание на значение
8. Либо сделайте следующее измерение, либо, если закончили, снимите датчики и выключите глюкометр.
9. Всегда лучше возвращать переключатель диапазонов измерителя в самый высокий доступный диапазон напряжения, так как это может предотвратить повреждение измерителя до того, как будет установлен правильный диапазон.

Как произвести измерение напряжения аналоговым мультиметром

Аналоговые мультиметры

также очень просты в использовании, но при обращении с ними, возможно, потребуется немного больше осторожности, чтобы не допустить повреждений — они не обладают всей защитой цифрового мультиметра.

… аналоговые мультиметры также могут очень легко измерять напряжение ….

1. На многих аналоговых мультиметрах есть разные розетки для напряжения / колебания и тока. Вставьте измерительный конец щупов в необходимые гнезда. Обычно измеритель снабжен двумя выводами, одним черным и другим красным. Черный обычно считается отрицательным. Он подключается к отрицательному или «общему» разъему счетчика.Красный подключается к плюсовому разъему. Важно убедиться, что отрицательный вывод находится в отрицательном или общем соединении.
2. Установите диапазон измерителя так, чтобы он соответствовал наибольшему ожидаемому значению и допустил небольшую прибавку, поскольку это может привести к повреждению из-за высокого напряжения или реверсирования напряжения.
3. Постарайтесь убедиться, что положительное напряжение приложено к положительному проводу (как можно лучше, без реального измерения).
4. Сначала проверьте точку низкого напряжения — часто это может быть заземление, и на черном или заземляющем зонде может быть даже зажим типа «крокодил» или «крокодил», который можно подключить к подходящей точке заземления.Это избавляет от попыток исследовать две точки одновременно.
5. Измерить точку с более высоким напряжением с помощью щупа на красном проводе.
6. Убедитесь, что получено положительное отклонение измерителя. Затем отрегулируйте многопользовательский переключатель диапазона, чтобы уменьшить значение диапазона. Это делается до тех пор, пока на измерителе не будет наблюдаться наибольшее отклонение, не выходящее за пределы диапазона. Таким образом достигается наиболее точное показание.
7. Обратите внимание на значение
8. Сделайте следующее считывание или, если закончили, удалите датчики.
9. Всегда лучше возвращать переключатель диапазонов измерителя в самый высокий доступный диапазон напряжения, так как это может предотвратить повреждение измерителя до того, как будет установлен правильный диапазон.

Советы по измерению напряжения

Несмотря на то, что измерения напряжения выполнить легко, несколько простых советов могут упростить измерения и сделать их более точными.

• Подключите заземление счетчика к земле: Часто бывает трудно удержать два зонда, зафиксировать плату и затем одновременно настроить переключатель в измерителе.Также существует опасность соскальзывания зонда. Чтобы упростить задачу, многие мультиметры имеют зажимы типа «крокодил» / «аллигатор».
  Зажим типа «крокодил / аллигатор» может использоваться для заземления при измерении напряжения с помощью мультиметра. Его можно прикрепить к подходящей точке заземления, а затем все измерения проводить относительно земли. . что обычно требуется. Если необходимо напряжение между двумя разными точками, можно измерить каждую точку и определить разницу между ними.
• После использования возврат к максимальному диапазону напряжения: На счетчиках, где диапазоны можно переключать, всегда лучше вернуть переключатель в оба диапазона максимального напряжения переменного тока. Таким образом, если измеритель будет подключен до того, как будет установлен переключатель диапазонов, то это не приведет к повреждению. Это хорошая привычка.

Измерения напряжения очень легко выполнить с помощью цифрового мультиметра, цифрового мультиметра или аналогового мультиметра. Эти измерения, вероятно, являются наиболее распространенными измерениями, выполняемыми с помощью мультиметра.

Умение измерять напряжение с помощью мультиметра — особенно полезный навык, который будет использоваться снова и снова.

Другие темы тестирования:
Анализатор сети передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра Измеритель LCR Дип-метр, ГДО Логический анализатор Измеритель мощности RF Генератор радиочастотных сигналов Логический зонд Тестирование и тестеры PAT Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI GPIB Граничное сканирование / JTAG Получение данных
Вернуться в тестовое меню.. .

Измерение падения напряжения и сопротивления

Измерение падения напряжения и сопротивления

Поиск и устранение неисправностей при базовой электрической диагностике

Каждый раз, когда вы приближаетесь к поиску и устранению неисправностей при электрической диагностике, полезно вернуться к основам. Как вы знаете, назначение напряжения в цепи — обеспечить необходимую силу тока для работы нагрузки. Когда ток проходит через нагрузку, он преобразуется в свет, тепло или электромагнитное движение.При измерении напряжения в цепи вы обнаружите, что после нагрузки (сопротивления) оно ниже, чем было до нагрузки. «Падение напряжения» или величина, на которую напряжение падает при прохождении через нагрузку, является показателем или мерой того, сколько электроэнергии было использовано при преобразовании в другую форму энергии (свет, тепло или электромагнитное движение).

Что мы проверяем? Причины многих распространенных проблем в цепи — обрыв, утечка тока или короткое замыкание.

Открытые схемы

Для протекания электричества цепь должна быть под напряжением (требуется напряжение) и находиться в замкнутом контуре.

Обрыв цепи вызывает остановку работы компонентов или систем и возникает при перебоях в подаче электроэнергии. Обычно достаточно «разрыва», чтобы остановить поток электронов в цепи. Обрыв может быть обрывом провода, ослабленным соединителем или неисправным компонентом (обрыв «внутренней» цепи), в котором нет пути для прохождения тока между двумя точками в цепи.

Короткие замыкания

Нагрузкой можно назвать все, что вызывает сопротивление.Мы знаем, что на наших автомобилях это провода и устройства, такие как переключатели, диоды, лампы или двигатели и т. Д. Но сопротивление также может быть создано из-за частичного соединения, вызванного ослабленными клеммами, ослабленными соединениями или даже коррозией. Короткое замыкание — это ненормальное соединение между двумя точками цепи. Если это происходит, это может создать путь с низким сопротивлением, по которому может протекать чрезмерный ток, в результате чего системы или компоненты будут работать неправильно или даже перестать работать, потому что для работы нагрузки доступно меньшее напряжение.Если протертая проволока, трущаяся о металлический корпус, содержит всего несколько жил, она все равно может пройти проверку на целостность. Но в то же время это может вызвать короткое замыкание, из-за которого предохранитель «перегорит» или периодически отключается.

Симптомами короткого замыкания могут быть: тусклый свет или даже нагревание проводов. Когда происходит короткое замыкание, ток электричества «сокращается» где-то в цепи. Обычно это приводит к «сгоранию» предохранителя, поскольку он предназначен для защиты цепи.Сильный ток на землю вызывает перегорание предохранителей. Короткое замыкание может позволить току пройти в обход намеченной «нагрузки» (компонента, для работы которого предназначена схема). В худшем случае это может привести к повреждению электрической цепи. Это известно как «замыкание на землю».

Использование вольтметра

‘Series’ соединение VOM:

Вольтметр можно использовать для проверки питания нагрузки (фары и т. Д.), Подключив его последовательно с частью цепи питания и заземлением аккумуляторной батареи.Показание счетчика, равное напряжению батареи, указывает на целостность цепи. Это хороший первый шаг при устранении неполадок.

«Параллельное» соединение VOM:

Вольтметр может быть подключен параллельно или «поперек» различных частей подозрительного компонента или цепи. Падение напряжения — это способ определения или проверки величины напряжения (или потери) в этой части цепи.

Этот метод лучше, чем просто «проверка целостности (сопротивления)», потому что он проверяет цепь под нагрузкой во время ее работы.

Всегда проверяйте разъемы, которые являются частью схемы, с которой вы работаете, просто чтобы убедиться, что они чистые и правильно соединены. Если свет тусклый, начните с самой простой проверки: лампочки. Пока вы занимаетесь этим, не упускайте из виду возможные ошибки из-за прошлых ремонтов. Возможно, лампочка исправна, но ранее была установлена ​​не та лампочка. С помощью простой проверки электрического счетчика цепь под нагрузкой можно легко проверить на предмет любых нежелательных ограничений с помощью теста на падение напряжения.Падение напряжения — это способ определения или проверки величины напряжения, используемого в цепи. Помните, что один вольт — это величина электрического давления, необходимая для того, чтобы пропустить один ампер тока через один ом сопротивления.

Испытание на падение напряжения

Значение «падение напряжения» — это величина напряжения, потребляемого нагрузкой во время работы схемы. Сумма всех падений напряжения в цепи равна доступному напряжению. При испытании на падение напряжения необходимо проверить напряжение источника перед снятием показаний падения напряжения.Проверка падения напряжения выполняется при наличии тока в цепи. Другими словами, цепь должна быть активирована или включена при протекании тока. Вольтметр используется для измерения разности потенциалов между двумя точками. Падение напряжения — это разница в измеренном напряжении между любыми двумя разными точками полной цепи во время работы нагрузки. Измерение падения напряжения выполняется путем измерения напряжения перед входом в нагрузку и напряжения на выходе из нагрузки. Электропроводка и соединения цепи не должны иметь сопротивления или иметь небольшое сопротивление, а все напряжение должно проходить через нагрузку.«Нагрузка» — это любое устройство, использующее энергию, такое как освещение, стартер, стеклоподъемники, звуковые сигналы, топливные форсунки и т. Д. Измерьте после нагрузки, и доступное напряжение ниже, чем до нагрузки.

Испытание на падение напряжения предоставляет метод определения величины напряжения, которое используется проводом или компонентом во время работы системы. Помните, что плохие соединения, ослабленные клеммы, обжим и / или коррозия соединений могут быть причиной того, что устройство не работает должным образом.Любое сопротивление в цепи снижает электрическое давление. Эти условия не могут быть обнаружены при измерении напряжения, если в цепи не приложена правильная нагрузка, т. Е. Фара включена и т. Д.

Испытания на падение напряжения используются для поиска компонентов или цепей с чрезмерным сопротивлением. Положительный вывод VOM должен быть подключен к цепи в направлении источника питания, а отрицательный вывод — к земле.

Когда вы помещаете вольтметр «поперек» или подключаете параллельно к проверяемой цепи, вы предоставляете другой путь для прохождения напряжения.Положительный провод должен быть подключен к цепи в направлении источника питания, а отрицательный провод — к земле. Приведите в действие или включите цепь. Напряжение всегда будет следовать по пути наименьшего сопротивления. Таким образом, если в цепи, которую вы тестируете, наблюдается чрезмерное сопротивление, ваш измеритель становится «путем наименьшего сопротивления» и будет давать показания напряжения.

При тестировании цепей вам часто нужно определять напряжения в различных точках. Падение напряжения может произойти в любой части цепи при ее работе.В зависимости от сопротивления каждая нагрузка будет иметь разное падение напряжения. Измеритель может указывать величину напряжения, используемого той частью цепи, которую вы тестируете. При проверке падения напряжения на нагрузке нагрузка использует большую часть доступного напряжения. Если в цепи возникает сопротивление, для работы нагрузки доступно меньшее напряжение. Если схема работает нормально, все напряжение будет поступать непосредственно на нагрузку, и ваш счетчик будет регистрировать приемлемые показания.

Падение напряжения — это величина потери или потребления электрического давления, когда напряжение проходит через нагрузку или сопротивление.Приемлемое показание для большинства цепей, кроме систем управления подачей топлива (форсунки, датчики и т. Д.), Составляет менее 0,400 вольт, хотя предпочтительнее 0,100 вольт или меньше. Некоторые схемы стартера могут допускать напряжение до 0,500 вольт во время испытания на падение напряжения. Все, что выше этих значений, указывает на необходимость ремонта. При подозрении на неисправность следует проверить обе стороны цепи. Поскольку для цепи требуются источник, нагрузка и заземление, всегда проверяйте сторону заземления цепи. Возможный ремонт в этом случае обычно включает очистку соединений от коррозии, ремонт неисправных клеммных обжимов, затяжку креплений и разъемов или обеспечение достаточного заземления для компонента.

Падение напряжения — хорошо или плохо?

Испытания падения напряжения обычно выполняются, когда нагрузка не работает должным образом. Исходя из этого, можно предположить, что падение напряжения нехорошо. Но падение напряжения может быть хорошим или плохим; все зависит от того, где они происходят.

Очень важно хорошее падение напряжения. Без них нагрузки не пойдут. Доступное напряжение должно падать на нагрузке, иначе она не сможет работать.

Высокие перепады напряжения позволят «упасть» доступному напряжению при высоком сопротивлении в другом месте цепи; это отнимает у нагрузки электрическую энергию.Высокое падение напряжения в цепи преобразует электрическую энергию в тепло.

У всего есть сопротивление

Поймите, что сопротивление и непрерывность — противоположности. Мультиметр измеряет сопротивление в омах; он не может измерить непрерывность. Когда сопротивление невелико, существует большая преемственность. Итак, когда есть большое сопротивление, мало преемственности. Одним из важных измерений, которое можно выполнить с помощью мультиметра, является измерение сопротивления.Провода, соединители и контакты переключателя, составляющие цепь, имеют некоторое сопротивление. В нормально работающей цепи нормальное сопротивление достаточно мало, чтобы не препятствовать нормальной работе нагрузки. Если вы попытаетесь измерить сопротивление компонента в работающей цепи, вы получите ложные показания и можете повредить мультиметр. Отсоедините компонент, а затем измерьте сопротивление. Нежелательное или чрезмерное сопротивление в цепи снижает количество доступной электрической энергии, подаваемой на нагрузку.Функция омметра цифрового мультиметра работает от внутренней батареи. Он используется для подачи небольшого напряжения на схему или компонент и измерения силы тока, протекающего через него, а затем для отображения результатов в виде сопротивления.

На рисунке выше показание выше, чем указано в спецификации, указывает на неисправный компонент. Если цепь имеет чрезмерное сопротивление, это препятствует тому, чтобы провод или компонент пропускали достаточный ток в условиях высокой нагрузки. Сопротивление может быть вызвано коррозией, ослабленными контактами проводки, ямками на контактах реле и другими физическими повреждениями.Эти условия могут привести к измерению фиксированного или даже переменного сопротивления. Чрезмерное падение напряжения, вызванное высоким сопротивлением, можно определить по неработающим компонентам, более медленным, чем обычно, оборотам электродвигателя, или даже по тусклым или прерывистым мерцаниям ламп.

Для измерения сопротивления компонента не следует включать его в цепь. Если вы попытаетесь измерить сопротивление компонента в цепи, вы получите ложные показания (даже если источник питания отключен), и вы можете повредить мультиметр.Отсоедините компонент, а затем измерьте сопротивление.

При проверке сопротивления важно знать, каким должно быть значение сопротивления проверяемого компонента. В идеале падение напряжения на нагрузке должно быть таким же, как и напряжение на нагрузке. В этом случае падение напряжения хорошее. Падение напряжения на нагрузке часто бывает ниже доступного. Это не проблема, пока падает достаточно напряжения для работы нагрузки.Если падение напряжения на нагрузке намного ниже доступного напряжения, то нагрузка не будет работать должным образом. Это означает, что где-то в цепи наблюдается чрезмерное падение напряжения, что лишает нагрузку необходимой мощности.

Всегда ли практично тестировать прямо под нагрузкой?

Нет, у вас не всегда может быть прямой доступ к нагрузке. Например, вы не можете подключить провода измерителя к клеммам топливного насоса в баке. Вы можете выполнить проверку падения напряжения только на тех частях цепи, которые доступны для проводов вашего измерителя.Тестирование переключателей или реле — еще одно распространенное применение тестирования сопротивления. Когда напряжение источника для компонента низкое из-за неисправного переключателя, вы должны проверить каждую из возможных неисправностей с помощью теста падения напряжения. При проверке переключателя используйте тест на падение напряжения. Падение напряжения на переключателе никогда не должно превышать 0,300 вольт (300 мВ).

Всегда проверяйте ESM

В некоторых цепях транспортного средства может быть намеренно установлен резистор для уменьшения напряжения и тока, доступных для нагрузки.Примеры включают реостат, который затемняет приборную панель, балластные резисторы в некоторых цепях топливных форсунок и резисторы двигателя, используемые для ограничения скорости нагнетательного вентилятора и электрического топливного насоса. Убедитесь, что вы знаете свою схему и определите любое «преднамеренное» падение напряжения, проверив конструкцию схемы на электрической схеме в ESM.

Осень 2011 Copyright © 2011 Nissan North America, Inc.

Содержание

(PDF) Измерение напряжения

1354 Общие меры

2 ОСНОВНАЯ ТЕОРИЯ

Измерение напряжения необходимо в электротехнике

as а также во многих других инженерных дисциплинах и

науках.Измерение напряжения включает определение

разности электрических потенциалов между двумя точками. Разность потенциалов

— это объем работы, необходимый для перемещения

единичного заряда, находящегося в электрическом поле, из опорной точки

в другую точку. Следовательно, разность потенциалов всегда равна

относительно некоторой контрольной точки, такой как Земля.

Разность потенциалов принимается как работа на единицу заряда

, а вольт соотносится с единицей работы (джоуль —

Дж) и единицей заряда (кулон — Кл) на

1 вольт = 1 джоуль

кулонов (1)

Хотя концепция электрического потенциала полезна в

для понимания электрических явлений, стоит отметить, что

измерить можно только разницы в потенциальной энергии.

Таким образом, обычно понимается, что термин «напряжение»

относится к разности потенциалов. Единицей измерения для

напряжения является в Международной системе единиц (СИ)

вольт (обозначение: В).

Измерение напряжения имеет первостепенное значение, и

широко используется в электротехнике и электронике,

особенно в электроэнергетике. Более того, когда задействованы электронные устройства

для обработки сигналов, такие как устройства

, используемые в телекоммуникационных системах, системах управления и

информатики, большинство сигналов имеют форму напряжения и

тока.Следовательно, измерение напряжения составляет

важную область в промышленных и научных измерениях,

и в разнообразном диапазоне датчиков химических, биологических,

и физических переменных.

3 ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ

Поскольку наиболее распространенные сигналы имеют форму напряжения, существует

множества различных методов обработки сигналов, генерируемых определенной переменной. Однако некоторые приборы

, называемые вольтметрами, специально предназначены для измерения напряжения

лет.Есть пять распространенных типов вольтметров; это

1. электромеханические инструменты,

2. приборы теплового типа,

3. электронные приборы,

4. Электронно-лучевые осциллографы (CRO) или вакуумные трубки

инструментов (VTI),

5. виртуальные инструменты .

1. Электромеханические инструменты: Эти инструменты

основаны на механическом взаимодействии между различными токами

, между токами и магнитными полями или

между электрическими проводниками.Такие взаимодействия

создают механический крутящий момент, пропорциональный напряжению

или квадрату исследуемого напряжения.

Сгенерированный крутящий момент затем уравновешивается ограничивающим крутящим моментом

, обычно получаемым за счет использования надлежащим образом расположенных механических пружин

. Действие балансировки вызывает смещение стрелки прибора

на угол

, пропорциональный крутящему моменту привода, и, следовательно, указывает на

напряжение, которое необходимо измерить.Таким образом, значение входного напряжения

определяется показанием смещения стрелки

на градуированной шкале.

2. Приборы теплового типа. Эти приборы основаны на тепловом воздействии тока, протекающего в проводнике

. Показание пропорционально квадрату входного напряжения

. Эти приборы

не так широко используются, как другие, но подходят для измерения высокочастотного напряжения

.

3. Электронные приборы: Эти приборы

основаны на чисто электронных схемах и достигают требуемых

измерений путем обработки входного сигнала с помощью

электронных полупроводниковых устройств. Метод

, используемый для обработки входного сигнала, может быть аналоговым или цифровым

. В первом случае получается

аналоговых электронных приборов, а во втором —

цифровых электронных приборов.

4. Осциллографы или приборы с электронно-лучевой трубкой: Эти приборы ins-

в основном являются вольтметрами, и их основная характеристика

— обеспечение графического представления на электронно-лучевых трубках

(ЭЛТ) или жидкокристаллических дисплеях

.

(ЖК-дисплеи). Временные и амплитудные характеристики сигнала

могут быть определены непосредственно по отображаемому сигналу

.

5. Виртуальные приборы: это компьютерные системы

, которые можно запрограммировать для работы как вольтметры, амперметры

,

, осциллографы, анализаторы спектра и так далее.Они оснащены аналогово-цифровыми

аналоговыми преобразователями — см. Статью 139, Аналогово-

Цифровые (A / D) преобразователи, Том 3 и Статью 141,

Цифро-аналоговые (D / A) Преобразователи, Том 3 и

поддерживаются такими программами, как

LabView от National Instruments — см.

, статья 105, Моделирование с помощью LabVIEW®, Том 2

и Статью 106, Виртуальные приборы в физике,

Том 2.

Эти пять основных типов вольтметров могут использоваться для измерений низкого, среднего и высокого напряжения.

В некоторых случаях для подготовки

сигналов для измерения могут потребоваться подходящие устройства, такие как усиление, ослабление

и преобразования.

Кроме того, измерения напряжения, тока и сопротивления

могут быть выполнены с помощью одного прибора, называемого мультиметрами

Измерение напряжения в цепях переменного тока

Измерение напряжения в цепях переменного тока

Рисунок 1. Измерительное напряжение В R упало на R в цепи переменного тока.

Существует три различных способа измерения переменного напряжения: В _P-P , V _P и V _RMS . Последний, В _RMS , обычно измеряется вольтметром переменного тока. Здесь мы рассмотрим пик напряжение, В _P , измерено осциллографом.

Где измерять?

В большинстве цепей переменного тока точкой отсчета является заземление цепи. В схемах SPARKS отрицательный осциллограф зонд уже подключен к заземлению цепи — так же, как функция заземление генератора.

Рассмотрим простой AC Схема на Рисунке 1. Мы можем подключить щуп вольтметра к трем возможным точкам:

• Точка 1: Считывает напряжение источника питания (функционального генератора).
• Точка 2: Считывает падение напряжения на резисторе.
• Точка 3: Здесь будет считываться постоянный ноль, поскольку он имеет тот же потенциал, что и земля.

В осциллографе СПАРКС, Канал A автоматически показывает сигнал в точке 1 — источнике питания. Итак, размещая зонд канала B в точке 2 (или аналогичный) является единственным другим значимым измерение.

Хотя пример здесь использует схему резистор-индуктор (RL), те же принципы применимы к другим Цепи переменного тока в SPARKS.

Измерение цепи RL

Рисунок 2. Напряжение на выводах напряжения питания В R по фазовому углу φ .

Рассмотрим схему в Рисунок 1 и измерение в точке 2, показанное на рисунке 2. Примечание. что:

• Резистор R подключен к земле, поэтому…
• Пробник осциллографа, расположенный в точке 2, измеряет падение напряжения, В _R .
• Кривая В _R показывает меньшее напряжение, чем напряжение питания E .
• Напряжение питания E ведет к V _R с разностью фаз φ .

Используя вольт / деление значений и вертикального положения пиков, мы можем вычислить меру напряжения для каждого канала. Здесь оба отображаются с вертикальной шкалой 5,00 В / дел. Канал B показывает, что В _R имеет пиковое напряжение около 1.1 деление × 5,00 В / дел = 5,5 В.

Причина появления напряжения В _R на рисунке 1? Это результат тока в цепи. Таким образом, при измерении V _R , по закону Ома узнаем кое-что о переменной цепи ток: I = V _R / R .

Например, мы можем наблюдать разность фаз тока этой цепи. Смотрите расстояние между двумя похожими точки, где кривые поднимаются и пересекают горизонтальную ось? Здесь мы видим, что напряжение источника E на канале A опережает В _R на канале B (то же, что и ток цепи I ) примерно на 50 μ с.Как и ожидалось, в индуктивной последовательной цепи напряжение E опережает ток I. Как вы ожидаете, что кривые будут отличаться от емкостной цепи серии ?

Как измерить напряжение с помощью осциллографа

Осциллографы

помогают визуализировать электрический сигнал. По своей сути осциллографы отображают график зависимости напряжения от времени для одного или нескольких сигналов. Этот график зависимости напряжения от времени часто называют «формой волны». Эта форма сигнала отображается при подключении определенного сигнала на тестируемом устройстве (DUT) к осциллографу с помощью пробника.Наконечник пробника подключается к сигналу, а зажим заземления подключается к надежной точке заземления. Измерение напряжения с помощью вашего осциллографа дает основную информацию о сигнале, однако осциллографы часто предлагают гораздо более продвинутые инструменты для дальнейшего анализа вашего сигнала. Понимание того, как измерять напряжение с помощью осциллографа, — это первый шаг к раскрытию мощных измерительных возможностей, которые предлагает ваш осциллограф.

Приступая к работе: измерение напряжения осциллографом

Шаг 1. Включите осциллограф и нажмите кнопку «Настройка по умолчанию» на передней панели.

Шаг 2: Подключите датчик к каналу 1. Не беспокойтесь о типе датчика на данном этапе, но если у вас есть датчик с зажимом или другим механизмом, который не позволяет вам удерживать его на проводе, это облегчит тебе жизнь. Ниже приведен базовый пассивный пробник, который отлично подойдет для начала!

Шаг 3: Найдите надежную точку заземления и подсоедините к ней зажим заземления.
Шаг 4: Подключите наконечник пробника к сигналу, который вы хотите измерить.
Шаг 5: Осциллограф теперь производит замер напряжения вашего сигнала и отображает его по мере изменения во времени. Если вы не видите полный сигнал на экране, нажмите кнопку «Auto Scale» на передней панели для центрирования и масштабирования формы сигнала.
Шаг 6: Используйте вертикальные и горизонтальные ручки для дальнейшей настройки отображения сигнала. Эти ручки помогут вам увеличивать и уменьшать масштаб, а также сдвигать сигнал вправо, влево, вверх и вниз. Чтобы получить наилучшее измерение, убедитесь, что ваш сигнал охватывает большую часть вертикальной шкалы.

Шаг 7: Самый простой способ рассчитать напряжение — это подсчитать количество делений сигнала сверху вниз и умножить его на вертикальную шкалу (вольт / деление). Обратите внимание, что деления также помечены в вольтах по оси Y, поэтому вы можете легко рассчитать напряжение вашего сигнала с помощью этих меток.

Многие осциллографы имеют функции, исключающие необходимость подсчета делений.Попробуйте один из этих методов, чтобы быстрее измерить напряжение с помощью осциллографа.
• Используйте экранные курсоры для измерения напряжения между двумя точками (верхняя и нижняя части кривой)
• Используйте измерение размаха напряжения
• Используйте встроенный DVM

Узнайте больше об осциллографах
Ознакомьтесь с недорогим осциллографом Keysight
Получите полезные советы по осциллографам от 2-Minute Guru

Как рассчитать выходное напряжение

Обновлено 8 декабря 2020 г.

Пол Меслер

Закон Ома — важная математическая формула, которую электрики и физики используют для определения определенных измерений в данной цепи.Формула:

В = I \ раз R

, где V — напряжение, измеренное в вольтах, I — величина тока, измеренная в амперах, а R — сопротивление, измеренное в омах. Резисторы препятствуют прохождению потока электронов в цепи и, в зависимости от их материала, обладают большим сопротивлением, чем другие. Напряжение в цепи — не что иное, как «источник электрического потенциала» внутри этой цепи.

Цепь в серии

Определите общую силу тока в цепи.Если у вас была цепь, и вы обнаружили, что она пропускает общий ток 6 ампер, вы должны использовать это значение в качестве силы тока в цепи. Помните, что в цепи общая сила тока везде одинакова.

Определите общее количество сопротивлений в цепи. Вы измеряете сопротивление в омах, которое выражается греческой буквой омега. Если вы измеряете, что в этой цепи есть резистор с сопротивлением 3 Ом, а другой — с сопротивлением 2 Ом, это означает, что общее сопротивление цепи составляет 5 Ом.

Найдите выходное напряжение, умножив силу тока на общее количество сопротивлений в цепи. В приведенных выше примерах мы знаем, что сила тока составляет 6 ампер, а общее сопротивление — 5 Ом. Следовательно, выходное напряжение для этой схемы:

В = I \ times R = 6 \ times 5 = 30 \ text {volts}

Параллельные цепи

Определите общий ток в цепи. Как и в последовательной цепи, ток или сила тока везде одинаковы.Используя тот же пример, мы скажем, что общая сила тока составляет 6 ампер.

Найдите полное сопротивление в цепи. Общее сопротивление в параллельной цепи отличается от последовательной цепи. В последовательной цепи мы получаем общее сопротивление, просто добавляя каждое отдельное сопротивление в цепи; однако в параллельной цепи нам нужно найти полное сопротивление по формуле:

R_ {tot} = \ frac {1} {\ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + … + \ frac {1} {R_n}}

То есть, деленное на сумму обратных величин всех резисторов в параллельной цепи.На том же примере скажем, что резисторы имеют сопротивление 2 Ом и 3 Ом. Следовательно, полное сопротивление в этой параллельной серии составляет:

R_ {tot} = \ frac {1} {\ frac {1} {2} + \ frac {1} {3}} = 1,2 \ text {ohms}

Найдите напряжение так же, как вы нашли напряжение в последовательной цепи. Мы знаем, что общая сила тока для цепи составляет 6 ампер, а полное сопротивление — 1,2 Ом. Следовательно, полное выходное напряжение для этой параллельной цепи составляет:

В = 1 \ умножить на R = 6 \ умножить на 1.2 = 7.2 \ text {volts}

Напряжение и ток

Напряжение и ток Эта лабораторная работа представляет собой введение в определение напряжения и тока в основных схемах. Узнаем, как пользоваться мультиметром.

Мы будем использовать трансформатор в качестве источника переменного тока для наших цепей. Обсудим, как работает это устройство позже в семестре.

Для подключения проводов к мультиметру предусмотрено 4 слота, но одновременно используются только 2.Уведомление в На фотографиях ниже показано, что провода для измерения напряжения подключаются иначе, чем для измерения тока!

Обратите внимание, что существует два типа цепей: переменного и постоянного тока. Для этого эксперимента мы будем использовать переменный ток. цепи, поэтому обязательно установите мультиметр на переменное напряжение (V ~) и переменный ток (A ~).

При измерении напряжения мультиметр должен быть частью схема. Сначала постройте всю схему без использования мультиметра.Затем коснитесь двух проволочных щупов. в любые два места в цепи. Показание на счетчике — это напряжение между этими двумя точками (это также называется «падение напряжения»).

При измерении тока мультиметр должен быть частью схема. Ток должен запускать мультиметр для того, чтобы для счетчика, чтобы измерить количество ампер тока. Вы можете подключить мультиметр к цепи так же, как лампочка.

1) Включите питание, не используя лампочки или провода. Используйте мультиметр для измерения НАПРЯЖЕНИЕ источника питания.

2) Постройте схему, подключив лампочку к источнику питания. Измерьте следующие величины:

• напряжение на блоке питания
• напряжение на лампочке
• ток через цепь (Примечание: это измеряется в миллиамперах!)

Используя полученные результаты, рассчитайте следующие величины:

• сопротивление лампы в единицах Ом
  (Подсказка: используйте закон Ома \ (V = IR \))
• сопротивление проводов в цепи
  (Подсказка: используйте крошечную разницу между напряжением источника питания и напряжение лампы)
• внутреннее сопротивление источника питания
  (Подсказка: в уравнении \ (V = \ epsilon — Ir \) используйте напряжение источника питания на шаге 2 и напряжение питания на шаге 1)

3) Постройте цепь, содержащую источник питания, лампочку и потенциометр (диммер), подключенные к ряд.То есть: проложите один провод от источника питания к лампочке, затем один провод от лампы к потенциометру, затем один провод от потенциометра обратно к источнику питания.

Потенциометр имеет 3 точки для подключения; вы будете использовать только 2 (один желтый и один оранжевый).

Поверните ручку потенциометра так, чтобы лампа была как можно ярче, и измерьте следующие величины:

• напряжение на блоке питания
• напряжение на лампочке
• напряжение на потенциометре
• ток через цепь

Используя полученные результаты, рассчитайте следующие величины:

• сопротивление потенциометра в Ом
• сопротивление лампы (Примечание: возможно, оно отличается от предыдущего!)

4) Используя ту же схему, что и на шаге 3, поверните ручку потенциометра так, чтобы лампа была тусклой как минимум. возможно.Измерьте следующие величины:

• напряжение на блоке питания
• напряжение на лампочке
• напряжение на потенциометре
• ток через цепь

Используя полученные результаты, рассчитайте следующие величины:

• сопротивление потенциометра в Ом
• сопротивление лампы (Примечание: возможно, оно отличается от предыдущего!)

Увеличивается или уменьшается сопротивление лампы, когда она светит ярче?

Какой эксперимент (с яркой лампочкой или тусклой лампочкой?) Дал более низкое напряжение на источник питания? Объясните, как этот результат соотносится с внутренним сопротивлением источника питания.

5) Начиная со схемы из шага 4 (с тусклой лампочкой), протяните новый провод через лампочку. То есть поместите два конца новый провод в двух разъемах для подключения лампочки.