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!

Измерение напряжения. Виды и принцип измерений. Особенности

Измерение напряжения на практике приходится выполнять довольно часто. Напряжение измеряют в радиотехнических, электротехнических устройствах и цепях и т.д. Вид переменного тока может быть импульсным или синусоидальным. Источниками напряжения являются химические элементы или генераторы тока.

Измерение напряжения

Напряжение импульсного тока имеет параметры амплитудного и среднего напряжения. Источниками такого напряжения могут быть импульсные генераторы. Напряжение измеряется в вольтах, имеет обозначение «В» или «V». Если напряжение переменное, то впереди ставится символ «

~», для постоянного напряжения указывается символ «-». Переменное напряжение в домашней бытовой сети маркируют ~220 В.

На аккумуляторах и гальванических элементах при указании напряжения знак «-» не используют, а ставят только цифры, например, «1,5 В». На корпусе гальванического элемента обязательно присутствует обозначение «+» возле положительного полюса. В практических электротехнических измерениях применяются кратные единицы: милливольты, киловольты и т.д.

Переменное напряжение имеет полярность, которая изменяется с течением времени. В бытовой сети напряжение изменяет полярность 50 раз за секунду, что означает частоту 50 герц. Постоянное напряжение имеет неизменную полярность. Поэтому для замеров напряжений переменного и постоянного тока применяют измерительные приборы, имеющие отличие в устройстве – вольтметры. Они могут быть цифровыми или аналоговыми (стрелочные). Однако существуют универсальные приборы, которые способны измерить постоянное и переменное напряжение, не переключая режимы.

Для начала измерений измерительный прибор соединяют параллельно с выводами источника питания или нагрузки специальными щупами.

Кроме вольтметров для измерения напряжения используют электронные осциллографы.

Это приборы, предназначенные для измерения и контроля характеристик электрических сигналов. Осциллографы работают на принципе отклонения электронного луча, который выдает изображение значений переменных величин на дисплее.

Измерение напряжения в сети переменного тока

Согласно нормативным документам величина напряжения в бытовой сети должна быть равной 220 вольт с точностью отклонений 10%, то есть напряжение может меняться в интервале 198-242 вольта. Если в вашем доме освещение стало более тусклым, лампы стали часто выходить из строя, либо бытовые устройства стали работать нестабильно, то для выяснения и устранения этих проблем для начала необходимо измерение напряжения в сети.

Перед измерением следует подготовить имеющийся измерительный прибор к работе:

• Проверить целостность изоляции контрольных проводов со щупами и наконечниками.
• Установить переключатель на переменное напряжение, с верхним пределом 250 вольт или выше.
• Вставить наконечники контрольных проводов в гнезда измерительного прибора, например, мультиметра. Чтобы не ошибиться, лучше смотреть на обозначения гнезд на корпусе.
• Включить прибор.

На мультиметре выбрана граница измерений 700 вольт. Некоторые приборы требуют для измерения напряжения устанавливать в нужное положение несколько разных переключателей: вид тока, вид измерений, а также вставить наконечники проводов в определенные гнезда. Конец черного наконечника в мультиметре воткнут в гнездо СОМ (общее гнездо), красный наконечник вставлен в гнездо с обозначением «V». Это гнездо является общим для измерения любого вида напряжения. Гнездо с маркировкой «ma» применяется для замеров небольших токов. Гнездо с обозначением «10 А» служит для измерения значительной величины тока, который может достичь 10 ампер.

Если измерять напряжение со вставленным проводом в гнездо «10 А», то прибор выйдет из строя, или сгорит предохранитель. Поэтому при выполнении измерительных работ следует быть внимательным. Наиболее часто ошибки возникают в случаях, когда сначала измеряли сопротивление, а затем, забыв переключить на другой режим, начинают измерение напряжения. При этом внутри прибора сгорает резистор, отвечающий за измерение сопротивления.

После подготовки прибора, можно начинать измерения. Если при включении мультиметра на индикаторе ничего не появляется, это означает, что элемент питания, расположенный внутри прибора, отслужил свой срок и требует замены. Чаще всего в мультиметрах стоит «Крона», выдающая напряжение 9 вольт. Срок ее службы составляет около года, в зависимости от производителя. Если мультиметром долго не пользовались, то крона все равно может быть неисправной. Если батарейка исправна, то мультиметр должен показать единицу.

Щупы проводов необходимо вставить в розетку или прикоснуться ими к оголенным проводам.

На дисплее мультиметра сразу появится величина напряжения сети в цифровом виде. На стрелочном приборе стрелка отклонится на некоторый угол. Стрелочный тестер имеет несколько градуированных шкал. Если их внимательно рассмотреть, то все становится понятным. Каждая шкала предназначена для определенных измерений: тока, напряжения или сопротивления.

Граница измерений на приборе была выставлена на 300 вольт, поэтому нужно отсчитывать по второй шкале, имеющий предел 3, при этом показания прибора необходимо умножить на 100. Шкала имеет цену деления, равной 0,1 вольта, поэтому получаем результат, изображенный на рисунке, около 235 вольт. Этот результат находится в допустимых пределах. Если при измерении показания прибора постоянно меняются, возможно, плохой контакт в соединениях электрической проводки, что может привести к искрению и неисправностям в сети.

Измерение постоянного напряжения

Источниками постоянного напряжения являются аккумуляторы, низковольтные блоки питания или батарейки, напряжение которых не более 24 вольт. Поэтому прикосновение к полюсам батарейки не опасно, и нет необходимости в специальных мерах безопасности.

Для оценки работоспособности батарейки или другого источника, необходимо измерение напряжения на его полюсах. У пальчиковых батареек полюсы питания расположены на торцах корпуса. Положительный полюс маркируется «+».

Постоянный ток измеряется аналогичным образом, как и переменный. Отличие заключается только в настройке прибора на соответствующий режим и соблюдении полярности выводов.

Напряжение батарейки обычно обозначено на корпусе. Но результат измерения еще не говорит об исправности батарейки, так как при этом измеряется электродвижущая сила батарейки. Продолжительность эксплуатации прибора, в котором будет установлен элемент питания, зависит от его емкости.

Для точной оценки работоспособности батарейки, необходимо проводить измерение напряжения при подключенной нагрузке. Для пальчиковой батарейки в качестве нагрузки подойдет обычная лампочка для фонарика на 1,5 вольта. Если напряжение при включенной лампочке снижается незначительно, то есть, не более, чем на 15%, следовательно, батарейка пригодна для работы. Если напряжение падает значительно сильнее, то такая батарейка может еще послужить только в настенных часах, которые расходуют очень мало энергии.

Похожие темы:

Как измерять величину напряжение вольтметром

Вольтметр – это измерительный прибор, который предназначен для измерения напряжения постоянного или переменного тока в электрических цепях.

Вольтметр подключается параллельно к выводам источника напряжения с помощью выносных щупов. По способу отображения результатов измерений вольтметры бывают стрелочные и цифровые.

Величина напряжения измеряется в Вольтах, обозначается на приборах буквой В (в русском языке) или латинской буквой V (международное обозначение).

На электрических схемах вольтметр обозначается латинской буквой V, обведенной окружностью, как показано на фотографии.

Напряжение тока бывает постоянное и переменное. Если напряжение источника тока переменное, то перед значением ставится знак «~«, если постоянного, то знак «–«.

Например, переменное напряжение бытовой сети 220 Вольт кратко обозначается так: ~220 В или ~220 V. На батарейках и аккумуляторах при их маркировке знак «–» часто опускается, просто нанесено число. Напряжение бортовой сети автомобиля или аккумулятора обозначается так: 12 В или 12 V, а батарейки для фонарика или фотоаппарата: 1,5 В или 1,5 V. На корпусе в обязательном порядке наносится маркировка возле положительного вывода в виде знака «+«.

Полярность переменного напряжения изменяется во времени. Например, напряжение в бытовой электропроводке изменяет полярность 50 раз в секунду (частота изменения измеряется в Герцах, один Герц равен одному изменению полярности напряжения в одну секунду).

Полярность постоянного напряжения во времени не меняется. Поэтому для измерения напряжения переменного и постоянного тока требуются разные измерительные приборы.

Существуют универсальные вольтметры, с помощью которых можно измерять как переменное, так и постоянное напряжение без переключения режимов работы, например, вольтметр типа Э533.

Как измерять напряжение в электропроводке бытовой сети

Внимание! При измерении напряжения величиной выше 36 В недопустимо прикосновение к оголенным провода,так как это может привести к поражению электрическим током!

Согласно требованиям ГОСТ 13109-97 действующее значение напряжения в электрической сети должно быть 220 В ±10%, то есть может изменяться в пределах от 198 В до 242 В. Если в квартире стали тускло гореть лампочки или часто перегорать, стала нестабильно работать бытовая техника, то для принятия мер, требуется сначала измерять значение напряжения в электропроводке.

    Приступая к измерениям, необходимо подготовить прибор:

– проверить надежность изоляции проводников с наконечниками и щупов;

– установить переключатель пределов измерений в положение измерения переменного напряжения не менее 250 В;

– вставить разъемы проводников в гнезда прибора ориентируясь по надписям возле них;

– включить измерительный прибор (если необходимо).

Как видно на картинке, в тестере выбран предел измерения переменного напряжения 300 В, а в мультиметре 700 В. Во многих моделях тестеров, нужно установить в требуемое положение сразу несколько переключателей. Род тока (~ или –), вид измерений (В, А или Омы) и еще вставить концы щупов в нужные гнезда.

В мультиметре конец щупа черного цвета вставлен в гнездо COM (общее для всех измерений), а красного в V, общий для изменения постоянного и переменного напряжения, тока, сопротивления и частоты. Гнездо, обозначенное ma , используются для измерения малых токов, 10 А при измерении тока достигающего 10 А.

Внимание! Измерение напряжения, когда штекер вставлен в гнездо 10 А выведет прибор из строя. В лучшем случае перегорит вставленный внутри прибора предохранитель, в худшем придется покупать новый мультиметр. Особенно часто допускают ошибки при использовании приборов для измерения сопротивления, и, забыв переключить режим, измеряют напряжение. Встречал не один десяток таких неисправных приборов, с горелыми резисторами внутри.

После проведения всех подготовительных работ можно приступать к измерению. Если Вы включили мультиметр, а на индикаторе не появились цифры, значит, либо в прибор не установлена батарейка или она уже выработала свой ресурс. Обычно в мультиметрах применяется батарейка типа «Крона», напряжением 9 В, срок годности которой один год. Поэтому, даже если прибор не использовался долгое время, батарейка может быть неработоспособна. При эксплуатации мультиметра в стационарных условиях целесообразно вместо кроны использовать адаптер ~220 В/–9 В.

Вставляете концы щупов в розетку или прикасаетесь ними к проводам электропроводки.

Мультиметр сразу покажет напряжение в сети, а вот в стрелочном тестере показания надо еще уметь прочитать. На первый взгляд, кажется, что сложно, так как много шкал. Но если присмотреться, то становится ясно, по какой шкале считывать показания прибора. На рассматриваемом приборе типа ТЛ-4 (который безотказно мне служит более 40 лет!) есть 5 шкал.

Верхняя шкала используется для снятия показаний, когда переключатель стоит в положениях кратных 1 (0,1, 1, 10, 100, 1000). Шкала, расположенная чуть ниже, кратных 3 (0,3, 3, 30, 300). При измерениях напряжения переменного тока величиной 1 В и 3 В, нанесены еще 2 дополнительные шкалы. Для измерения сопротивления имеется отдельная шкала. Аналогичную градуировку имеют все тестеры, но кратность может быть любая.

Так как предел измерений был выставлен ~300 В, значит, отсчет нужно производить по второй шкале с пределом 3, умножив показания на 100. Цена маленького деления равна 0,1, следовательно, получается 2,3 + стрелка стоит посередине между штрихами, значит, берем значение показаний 2,35×100=235 В.

Получилось, что измеренное значение напряжения составляет 235 В, что в пределах допустимого. Если в процессе измерений наблюдается постоянное изменение значения цифр младшего разряда, а у тестера стрелка постоянно колеблется, значит, имеются плохие контакты в соединениях электропроводки и необходимо провести ее ревизию.

Как измерять напряжение батарейки

аккумулятора или блока питания

Так как напряжение источников постоянного тока обычно не превышает 24 В, то прикосновение к клеммам и оголенным проводам не опасно для человека и особых мер безопасности соблюдать не требуется.

Для того, чтобы оценить годность батарейки, аккумулятора или исправность блока питания требуется измерять напряжение на их выводах. Выводы у круглых батареек находятся по торцам цилиндрического корпуса, положительный вывод обозначен знаком «+».

Измерение напряжения постоянного тока практически мало чем отличается от измерения переменного. Нужно просто переключить прибор в соответствующий режим измерения и соблюдать полярность подключения.

Величина напряжения, которое создает батарейка обычно нанесена на ее корпусе. Но даже если результат измерений показал достаточное напряжение, это еще не говорит о том, что батарейка хорошая, так как измерена ЭДС (электро движущая сила), а не емкость батарейки, от которой зависит продолжительность работы изделия, в которое она будет установлена.

Для более точной оценки емкости батарейки нужно напряжение измерять, подсоединив к ее полюсам нагрузку. В качестве нагрузки для батарейки 1,5 В хорошо подходит лампочка накаливания для фонарика, рассчитанная на напряжение 1,5 В. Для удобства работы нужно припаять к ее цоколю проводники.

Если напряжение под нагрузкой снижается менее, чем на 15%, то батарейка или аккумулятор вполне пригодны для эксплуатации. Если нет измерительного прибора, то можно судить о годности к дальнейшей эксплуатации батарейки по яркости свечения лампочки. Но такая проверка не может гарантировать продолжительность работы батарейки в устройстве. Она лишь свидетельствует, что в настоящее время батарейка еще пригодна к эксплуатации.

Физика 8 класс. Измерение силы тока и напряжения. Измерение работы и мощности тока :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА В УЧАСТКЕ ЦЕПИ

Для измерения силы тока существует измерительный прибор — амперметр.

Условное обозначение амперметра на электрической схеме:

При включении амперметра в электрическую цепь необходимо знать :

1. Амперметр включается в электрическую цепь последовательно с тем элементом цепи,
силу тока в котором необходимо измерить.

2. При подключении надо соблюдать полярность: «+» амперметра подключается к «+» источника тока,
а «минус» амперметра — к «минусу» источника тока.

ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
НА УЧАСТКЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Для измерения напряжения существуют специальный измерительный прибор — вольтметр.

Условное обозначение вольтметра на электрической схеме:

При включении вольтметра в электрическую цепь необходимо соблюдать два правила:

1. Вольтметр подключается параллельно участку цепи, на котором будет измеряться напряжение;

2.Соблюдаем полярность: «+» вольтметра подключается к «+» источника тока,
а «минус» вольтметра — к «минусу» источника тока.

___

Для измерения напряжения источника питания вольтметр присоединяют непосредственно к его зажимам.

ИЗМЕРЕНИЕ РАБОТЫ И МОЩНОСТИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Для определения работы или мощности тока можно использовать специальный измерительный прибор — ваттметр.
При отсутствии ваттметра пользуются одновременным подключением двух измерительных приборов к нужному участку цепи: амперметра и вольтметра.

Далее проводится расчет работы и мощности тока по формулам.

P = UI ……… и ……. A = UIt

ОПРЕДЕЛИ !

1. Что изменилось на участке цепи, если включенный параллельно вольтметр
показывает уменьшение напряжения?

___

2. Какими способами можно определить напряжение в городской сети,
имея в своем распоряжении любые приборы, кроме вольтметра?

Устали? — Отдыхаем!

Измерение напряжения: 3 используемых прибора, примеры

Тусклый свет от приборов освещения или отказ стиральной машины выполнять свои функциональные обязанности свидетельствует о возможном падении питающего напряжения ниже нормы. В таких случаях необходимо произвести измерение напряжения, что позволит определить его соответствие заданному номиналу электрической сети.

Такая же процедура производится при ремонте электронных приборов, где измеряется падение напряжения на радиодеталях и отдельных участках цепи. Данная процедура выполняется довольно легко, но без понимания физики процесса и особенностей проведения замеров, человек рискует не только повредить дорогостоящее оборудование, но и получить электротравму, поэтому далее мы рассмотрим основные принципы измерения.

Используемые приборы

В каждом доме прибор учета электроэнергии находится в состоянии постоянного измерения переменного напряжения, но крайне редко эти данные где-либо отображаются. Некоторые из них подключаются напрямую, другие через измерительные трансформаторы. 

В практических целях для измерения уровня напряжения могут применяться:

• Вольтметры;
• Мультиметры
• Осциллографы.

Вольтметр представляют собой устройство для проверки разности потенциалов. На практике могут встречаться как цифровые, так и аналоговые вольтметры, на которых измеряемое напряжение отображается на дисплее или посредством отклонения стрелки на циферблате соответственно.

Важными параметрами при выборе как электронного, так и стрелочного вольтметра являются единицы измерений (мВ, В, кВ), рабочий диапазон и класс точности. Однако сфера их применения ограничена и применяется, чаще всего, для лабораторных исследований, поскольку в бытовых и производственных нуждах содержать один прибор для измерения одной электрической величины нецелесообразно.

Мультиметр или цифровой тестер является более универсальным прибором, который может работать с несколькими  параметрами: электрическим током, сопротивлением, частотой, температурой, напряжением и т.д. Для измерения напряжения мультиметр переключается в режим вольтметра, щупы подключаются к соответствующим разъемам. Конструктивно встречаются и цифровые и аналоговые модели, в некоторых из них можно переключать диапазон измерений, выбирать род тока, в других мультиметрах все эти величины могут подбираться автоматически.

Осциллограф – это довольно сложный прибор для измерения разности потенциалов, так как в нем на цифровом или аналоговом дисплее выводится кривая измеряемой величины. При  этом можно растянуть или сократить диапазон частот, чтобы рассмотреть форму импульсных напряжений, длительность импульсов, нарастание и провалы в кривой функции. Поэтому осциллограф для измерения напряжения применяется в электрических цепях и приборах высокой точности, при изготовлении и проверке радиодеталей и т.д. Мало кто держит дома осциллограф из-за высокой стоимости и сложности выполнения операций.

Измерение напряжения в сети

Чтобы правильно выполнить измерение напряжения необходимо четко представлять принцип и объект исследования. Поэтому следует отметить, что напряжение представляет собой такую электрическую величину, которая показывает разность заряда между двумя электрическими точками. К примеру, если в одной точке заряд составит +35 В, а в другой +310 В, то разница между этими точками составит 310 – 35 = 275 В, это и будет напряжение. Соответственно измерение напряжения может производиться только относительно чего-то, поэтому используются сразу две точки.

Рис. 1. Схема измерения напряжения

Если говорить о падении напряжения на каком-либо объекте или участке цепи, то измерение напряжения проводиться относительно концов прибора или цепи, точек подключения и т.д. При этом важно учитывать, что цифровой вольтметр или мультиметр в режиме измерения считается бесконечным сопротивлением или разрывом в цепи.

Падение напряжения возможно только при условии протекания тока, поэтому подключение вольтметров последовательно с измеряемым объектом недопустимо, так как через него перестанет протекать ток. Аналоговый или электронный вольтметр должен подключаться только параллельно по отношению к измеряемому сигналу.

С практической точки зрения следует заметить, что аналоговые модели измерительных приборов имеют входное сопротивление равное 10 – 20 кОм, а современные мультиметры могут похвастаться 1МОм. Так как через сопротивление на входе в измерительное устройство может протекать ток утечки, этот делитель напряжения будет обуславливать снижение точности измерений. Поэтому чем ближе сопротивление на входе к бесконечности, тем более точный прибор вы используете.

Важно отметить, что замеры производятся под напряжением, из-за чего присутствует угроза поражения электротоком. Поэтому важно соблюдать элементарные меры предосторожности. Далее рассмотрим порядок выполнения измерения для постоянного и переменного напряжения.

Постоянного тока

Рис. 2. Измерение напряжения постоянного тока

Для цепи постоянного тока расмотрим порядок измерения напряжения при помощи цифрового мультиметра. Для этого:

1. Переведите переключатель мультиметра в положение для постоянного напряжения. На панели обозначается латинской буквой V со значком « = », знаками «+ и – », также может обозначаться аббревиатурой DC.
2. Выберете нужный предел измерения, который будет максимально приближен к предполагаемому номиналу, но выше измеряемого.
3. Установите щупы в соответствующие разъемы – черный к выводу COM, красный к выводу V.
4. Приложите щупы мультиметра  сразу к двум точкам – красный к плюсу, черный к минусу. Если вы заранее не знаете положение потенциалов, и показание прибора имеет отрицательное значение, нужно просто поменять полярность подключения.

На дисплее вы увидите показания вольтметра, если значение слишком малое, переключите ручку на меньший предел измерений. Прикладывая щупы, создавайте хорошее усилие, чтобы избежать большого переходного сопротивления, иначе они внесут ощутимую погрешность измерений.

Переменного тока

Рис. 3. Измерение переменного напряжения

В цепи переменного тока бытовой цепи важно учитывать ее опасность из-за номинала в 220/380 В. Поэтому при невозможности подключения мультиметра непосредственно в процессе эксплуатации, его присоединение должно выполняться при отключенном напряжении при помощи «крокодилов».

В остальном процесс измерения идентичен:

1. Переключите ручку мультиметра в положение для измерения переменного напряжения. На панели оно обозначается как  V со значком «~» или аббревиатурой AC.
2. Установите ручкой деление на нужный предел по принципу ближайшего большего потенциала относительно измеряемого номинала. 
3. Выполните подключение щупов к соответствующим выводам: черный к выводу COM, красный к выводу V.
4. Подключите измерительный прибор к нужному устройству, заметьте, что полярность щупов здесь значения не имеет.

На дисплее у вас отобразится действующее значение разности потенциалов, именно оно и является основным для всех расчетов. Но, помимо этого существует и амплитудное значение, которое больше действующего на √2 раз или 1,41 раза.

Реальные примеры измерения напряжения

Наиболее простым примером измерения напряжения в бытовых условиях является пальчиковая батарейка. В ней вам необходимо приложить черный щуп к выводу «– », а красный к выводу « + », позицию переключателя установить на 2 В постоянного напряжения.

Рис. 4. Пример измерения напряжения на батарейке

Если показания для батарейки 1,5 В будут в пределах от 1,6 до 1,2 В, то такой источник питания считается пригодным для всего оборудования, в случае снижения значений до 1 – 0,7 В, от батарейки будут запускаться импульсные устройства, к примеру, часы. Если вольтметр покажет 0,6 В и менее, разряд достиг критического значения.

При измерении разности потенциалов в бытовой сети, вам следует коснуться щупами контактов розетки. Так как изолированная часть щупа имеет ограничительное кольцо, за которым расположен длинный стержень, вы можете безопасно проникнуть в розетку, не рискуя прикоснуться к токоведущим элементам. Допустимыми считаются отклонения от номинала на 10%, то есть от 198 до 142 В.

Также можно замерить разность потенциалов на выходе автомобильного аккумулятора или на другом элементе цепи электрической проводки. Для этого черный щуп мультиметра устанавливается на «– » клемму аккумулятора, а красный на « + » клемму.

Если аккумулятор заряжен, то показания вольтметра должны находиться в пределах от 12 до 14 В, но встречаются модели и с большим разбросом. Такое измерение позволяет диагностировать различные причины неполадок.

Видео по теме

§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.

В чем измеряется напряжение? Единица измерения электрического напряжения

Возможно, ли представить свою жизнь без электричества? Современный человек плотно окружил себя бытовыми приборами, помогающими в жизни. Мы уже не можем представить себя и свою жизнь без умных домашних помощников.

В технике все чаще переходят на использование электроэнергии. Даже транспорт постепенно переводится на электродвигатели, что позволяет уменьшить существенный вред, наносимый природе.

Сегодня мы попытаемся дать ответ на следующие вопросы:

• Что такое электрический ток?
• Что такое электрическое напряжение?
• Как определить напряжение?
• В чем измеряется напряжение?

Что такое ток?

На заре изучения электричества его получали трением одного тела о другое. Больший запас заряда можно было получить во время грозы, используя естественный разряд – молнию. Известно, что этот способ стоил жизни ученику М. В. Ломоносова — Рихтеру.

Сам заряд использовать сложно и нерационально. Необходимо получить его направленное движение – электрический ток. Свойства тока:

• нагревание проводника;
• химическое действие;
• механическое действие;
• магнитное действие.

Их используют в быту и технике. Необходимым условием существования тока считают наличие источника тока, свободных электрических зарядов и замкнутого проводника.

История вопроса

В 1792 году известный итальянский физик, физиолог и изобретатель Алессандро Вольта заинтересовался выводами соотечественника Луиджи Гальвани о природе импульсов тока в органах животных. Длительное наблюдение за поведением лапок лягушек, закрепленных на металлических крючках, позволило ему сделать вывод, что источником электричества является не живой организм, а контакт разнородных металлов. Именно это обстоятельство способствует протеканию электричества, а реакция нервных окончаний — только физиологическое действие тока.

Уникальное открытие привело к созданию первого в мире источника постоянного тока, получившего название «Вольтов столб». Разнородные металлы (Вольта утверждал, что они должны быть удалены друг от друга в ряду химических элементов) прокладываются бумагой, пропитанной жидким «проводником второго рода».

Этот прибор стал первым источником постоянного напряжения. Единица измерения электрического напряжения увековечила имя Алессандро Вольта.

Источник постоянного тока

Основной элемент электрической цепи – источник тока. Его назначение – создавать электрическое поле, под действием которого свободные заряженные частицы (электроны, ионы) приходят в направленное движение. Накапливаемые на отдельных элементах источника заряды (их называют полюсами) имеют различные знаки. Сам заряд перераспределяется внутри источника под действием сил неэлектрической природы (механических, химических, магнитных, тепловых и так далее). Электрическое поле, созданное полюсами вне источника тока, производит работу по передвижению заряда в замкнутом проводнике. О необходимости замкнутой цепи для создания постоянного тока говорил еще Алессандро Вольта.

Поскольку в источниках под действием сил неэлектрической природы происходит движение заряда, значит, можно утверждать, что эти силы совершают работу. Назовем их сторонними. Отношение работы сторонних сил по переносу заряда внутри источника тока к величине заряда называют электродвижущей силой.

Математическая запись этого соотношения:

где Е – электродвижущая сила (ЭДС), А_ст – работа сторонних сил, q – заряд, переносимый сторонними силами в источнике.

ЭДС характеризует способность источника создавать ток, но основной характеристикой источника иногда считают электрическое напряжение (разность потенциалов).

Напряжение

Отношение работы поля по передвижению заряда в проводнике к величине заряда получило название электрического напряжения.

Чтобы его определить, нужно величину работы поля разделить на величину заряда. Пусть A — работа, совершенная электрическим полем источника тока по перемещению заряда q. U — электрическое напряжение. Математическая запись соответствующей формулы:

Как любая физическая величина, напряжение имеет единицу измерения. В чем измеряется напряжение? По фамилии изобретателя первого в мире источника постоянного тока Алессандро Вольта этой величине дали собственную единицу измерения. В системе интернациональной напряжение измеряется в вольтах (В).

Напряжением в 1 В считается напряжение электрического поля, совершающего работу в 1 Дж по перемещению заряда в 1 Кл.

• В = Дж/Кл = Н•м/(А•с) = кг•м/(А•с³).

В основных единицах системы СИ единица измерения электрического напряжения:

Необходимая величина

Почему недостаточно, характеризуя ток, вводить понятие силы тока? Проведем мысленный эксперимент. Возьмем две различные лампы: обыкновенную бытовую лампу и лампу от карманного фонарика. При подключении их к разным источникам тока (городской сети и батарейке) можно получить абсолютно одинаковое значение силы тока. При этом бытовая лампа дает больше света, то есть работа тока в ней значительно больше.

Разные источники тока имеют различное напряжение. Поэтому эта величина крайне необходима.

Полезная аналогия

Понимание физического смысла электрического напряжения приходит, если вникнуть в интересную аналогию. В сообщающихся сосудах жидкость перетекает из трубки в трубку, если в них существует разность давлений. Ток жидкости прекращается в случае равенства давлений.

Если ток жидкости сопоставить с течением электрического заряда, то разность давлений столбов жидкости играет ту же роль, что и разность потенциалов в источнике тока.

Пока внутри источника тока происходят процессы, сопровождающие перераспределение заряда на полюсах, он способен создавать ток в проводнике. Напряжение электрического тока измеряется в вольтах, разность давлений имеет единицу измерения – паскаль.

Переменный ток

Электрический ток, периодически меняющий свое направление, называется переменным. Создается он источником переменного напряжения. Чаще всего это генератор. Попробуем пояснить: в чем измеряется напряжение переменного тока?

Сам принцип генерации тока основан на явлении электромагнитной индукции. Вращение замкнутого контура в магнитном поле приводит к появлению разности потенциалов в проводнике. Напряжение тока измеряется в вольтах и в случае меняющегося тока.

Можно ли утверждать, что напряжение не меняется? Очевидно, что вследствие изменения угла между плоскостью контура и нормалью к нему, создаваемое напряжение изменяется с течением времени. Его значение растет от нуля до некоторого максимального значения, затем падает вновь до нуля. Говорить об определенной величине не приходится. Вводят так называемое действующее значение напряжения:

Каким прибором измеряется напряжение?

Прибор для измерения электрического напряжения – вольтметр. Принцип его действия основан на взаимодействии контура с током и магнитного поля постоянного магнита. Известно, что контур с током вращается в магнитном поле. В зависимости от величины тока в контуре угол поворота меняется.

Если к контуру прикрепить стрелку, то она отклоняется от нулевого значения при протекании тока в контуре (чаще катушке). В зависимости от того, в чем измеряется напряжение, градуируют шкалу прибора. Возможно применение дольных и кратных величин.

В случае низких значений электрическое напряжение измеряется в милливольтах или микровольтах. Наоборот, в высоковольтных сетях используют кратные единицы.

Любой вольтметр подключается параллельно тому участку цепи, на котором проводится измерение напряжения. Основным свойством контура прибора можно назвать высокое омическое сопротивление. Вольтметр, независимо от того, в чем измеряется напряжение, не должен влиять на силу тока в цепи. По нему пропускается незначительный ток, существенно не влияющий на основное значение.

Таблица напряжений

Физический прибор	Напряжение на его контактах, В
Вольтов столб	1,1
Батарейка карманного фонаря	1,5
Щелочной аккумулятор	1,25
Кислотный аккумулятор	2
Городская сеть	220
Высоковольтные линии электропередачи	500 000
Между облаками в грозу	До 100 000 000

Практическое применение вольтметра

Для эффективного использования вольтметра стоит научиться им пользоваться. Любопытному экспериментатору можно посоветовать обратиться к школьным педагогам.

Школьные кабинеты физики снабжены лабораторными и демонстрационными приборами для измерения напряжений.

Эксплуатировать любой вольтметр стоит с осторожностью, соблюдая простые правила:

1. Вольтметр имеет максимальный предел измерения. Это наибольшее значение на его шкале. Не стоит подключать его в цепь, содержащую элемент большего напряжения.
2. Если нет другого источника или вольтметра, можно использовать систему дополнительных сопротивлений. При этом шкала вольтметра также должна быть изменена.
3. В цепь постоянного тока электроприборы подключаются в зависимости от указаний знака заряда на его клеммах. Положительная клемма источника тока обязательно подключается к положительному разъему вольтметра, отрицательная – к отрицательному. Если перепутать, то стрелки прибора могут погнуться, что крайне нежелательно.
4. Все подключения делают исключительно к обесточенной цепи.

Вредно для здоровья

Действие электрического тока может оказаться небезопасным для человека. Считается безвредным напряжение менее 24 В.

Действие тока под напряжением городской сети (220 В) достаточно ощутимо. Прикосновение к оголенным контактам сопровождается существенным «ударом тока».

Напряжение во время грозы пропускает столь высокий ток через тело человека, что грозит ему летальным исходом. Не стоит рисковать своей жизнью и здоровьем.

Вольтметр — Измерение напряжения

При анализе работы электрических и электронных схем или попытке понять, почему схема не работает должным образом, в конечном итоге вам понадобится использовать вольтметр для измерения различных уровней напряжения. Вольтметры, используемые для измерения напряжения, бывают разных форм и размеров, аналоговые или цифровые, или как часть цифрового мультиметра, более широко используемого сегодня.

Вольтметры также можно использовать для измерения постоянного и синусоидального напряжения переменного тока, но использование вольтметра в качестве измерительного прибора в цепи может повлиять на его установившееся состояние.

Как следует из названия, «вольтметр» — это прибор, используемый для измерения напряжения (В), то есть разности потенциалов между любыми двумя точками в цепи. Для измерения напряжения (разности потенциалов) вольтметр должен быть подключен параллельно к компоненту, напряжение которого вы хотите измерить. Вольтметры могут использоваться для измерения падения напряжения на отдельном компоненте или источнике питания, или их можно использовать для измерения суммы падений напряжения на двух или более точках или компонентах в цепи.

Например, если мы подключим вольтметр к клеммам полностью заряженного автомобильного аккумулятора, он покажет 12,6 вольт. То есть между положительной и отрицательной клеммами аккумуляторной батареи существует разница потенциалов в 12,6 вольт. Таким образом, напряжение V всегда измеряется параллельно или параллельно компоненту схемы.

Самым основным типом аналогового вольтметра постоянного тока является измеритель с подвижной катушкой постоянного магнита (PMMC), также известный как механизм Д’Арсонваля. Этот тип аналогового измерителя движения представляет собой устройство для измерения тока (называемое гальванометром), которое может быть настроено для работы либо как вольтметр , либо как амперметр, принципиальная разница заключается в способе их подключения в цепи.Движение с подвижной катушкой использует фиксированный постоянный магнит и катушку из очень тонкой проволоки, которая может перемещаться (отсюда и название «подвижная катушка») в магнитном поле магнита.

При подключении к цепи через катушку протекает электрический ток, который в свою очередь создает собственное магнитное поле (электромагнетизм), которое реагирует на магнитное поле, создаваемое окружающим постоянным магнитом, заставляя катушку двигаться. Поскольку гальванометр реагирует на внутренний поток тока, если мы знаем внутреннее сопротивление катушки (намотанной из медной проволоки), мы можем просто использовать закон Ома для определения соответствующей измеряемой разности потенциалов.

Конструкция счетчика подвижной катушки с постоянным магнитом

Величина, на которую перемещается электромагнитная катушка, называемая «отклонением», пропорциональна силе тока, протекающего через катушку, необходимого для создания магнитного поля, необходимого для отклонения иглы. Обычно к катушке подключен указатель или игла, поэтому движение катушки вызывает отклонение указателя по линейной шкале, чтобы указать измеряемое значение, причем угол отклонения пропорционален входному току.Таким образом, стрелка гальванометра перемещается в ответ на ток.

Обычно тонкие винтовые демпфирующие пружины часового типа используются для управления углом отклонения, предотвращая колебания или быстрые движения, которые могут повредить стрелку, а также удерживают движение катушки в состоянии покоя, когда через катушку не проходит ток. Обычно перемещение указателя находится между нулем слева и полным отклонением (FSD) в крайнем правом углу шкалы. Некоторые измерительные приборы имеют указатель с пружинным центром, а нулевое положение покоя находится в середине шкалы, что позволяет перемещать указатель в обоих направлениях.Это полезно для измерения напряжения любой полярности.

Хотя это движение измерителя PMMC линейно реагирует на протекание тока в подвижной катушке, его можно приспособить для измерения напряжения путем добавления сопротивления последовательно с движением катушек. Комбинация последовательного сопротивления с движением измерителя с подвижной катушкой образует вольтметр постоянного тока, который может давать точные результаты после калибровки.

Измерение напряжения

В этих уроках мы видели, что, когда электрические заряды находятся в равновесии, напряжение между любыми двумя точками цепи равно нулю, а если ток (движение заряда) течет по цепи, напряжение будет существовать между двумя или более разными точками. точки схемы.Используя гальванометр, мы можем измерить не только ток, протекающий между двумя точками, но также и разницу напряжений между ними, согласно закону Ома, поскольку эти величины пропорциональны друг другу. Таким образом, используя градуированный вольтметр, мы можем измерить разность потенциалов между любыми двумя точками цепи.

Но как преобразовать счетчик, работающий с током, в счетчик, который можно использовать для измерения напряжения. Ранее мы говорили, что отклонение измерителя с подвижной катушкой постоянного магнита пропорционально силе тока, проходящего через его подвижную катушку.Если его полное отклонение (FSD) умножается на внутреннее сопротивление движущихся катушек, измеритель можно заставить считывать напряжение, а не ток, тем самым преобразовывая измеритель с движущейся магнитной катушкой в ​​вольтметр постоянного тока.

Однако из-за конструкции движения катушки большинство измерителей PMMC являются очень чувствительными устройствами, которые могут иметь ток отклонения полной шкалы, номинальный ток I _G составляет всего 100 мкА (или меньше). Если, например, сопротивление движущихся катушек R _G составляет 500 Ом, то максимальное полное напряжение, которое мы могли бы измерить, было бы всего 50 мВ (V = I * R = 100 мкА x 500 Ом).Таким образом, чтобы чувствительное движение катушки вольтметра PMMC могло измерять более высокие значения напряжения, нам нужно найти способ уменьшить измеряемое напряжение до значения, которое может обработать измеритель, и это достигается путем размещения резистора, называемого умножителем, последовательно с измерителем внутреннего сопротивления катушки.

Предположим, что мы хотим использовать наш гальванометр 100 мкА, 500 Ом, указанный выше, для измерения напряжения в цепи до 1,0 вольт. Ясно, что мы не можем подключить измеритель напрямую для измерения 1 вольт, потому что, как мы видели ранее, максимальное напряжение, которое он может измерить, составляет 50 милливольт (50 мВ).Но, используя закон Ома, мы можем рассчитать номинал последовательного резистора, требуемого R _S , который при измерении разности потенциалов в один вольт обеспечит полное движение измерителя.

Таким образом, если ток, при котором гальванометр показывает отклонение на полную шкалу, составляет 100 мкА, то необходимое последовательное сопротивление R _S рассчитывается как 9,5 кОм. Таким образом, гальванометр можно превратить в вольтметр, просто подключив к нему последовательно достаточно большое сопротивление, как показано.

Сопротивление серии вольтметров

Обратите внимание, что это последовательное сопротивление R _S всегда будет выше внутреннего сопротивления катушки R _G , чтобы ограничить силу тока через обмотки катушки. Комбинация движения измерителя с этим внешним последовательным сопротивлением формирует основу простого аналогового вольтметра.

Вольтметр Пример №1

Гальванометр PMMC имеет внутреннее сопротивление катушки 100 Ом и обеспечивает полное отклонение до 200 мВ.Найдите сопротивление умножителя, необходимое для того, чтобы измеритель давал полное отклонение при измерении постоянного напряжения 5 вольт.

Следовательно, необходимое последовательное сопротивление составляет 2,4 кОм.

Мы можем использовать этот метод для измерения любого значения напряжения, изменяя номинал резисторов умножителя по мере необходимости, при условии, что мы знаем значения полного отклонения (FSD) тока или напряжения (I _FSD или V _FSD ) гальванометр. Затем все, что нам нужно сделать, это перемаркировать шкалу, чтобы она показывала от нуля до нового измеренного значения напряжения.

Эта простая схема последовательно соединенного делителя напряжения может быть дополнительно расширена, чтобы иметь в ней ряд различных «умножающих» резисторов, что позволяет использовать вольтметр для измерения ряда различных уровней напряжения при нажатии переключателя.

Конструкция многодиапазонного вольтметра

Наш простой вольтметр постоянного тока, указанный выше, может быть дополнительно расширен за счет использования ряда последовательных сопротивлений, каждое из которых рассчитано на определенный диапазон напряжения, которые могут быть выбраны одно за другим с помощью одного многополюсного переключателя, что позволяет нашему аналоговому вольтметру Измерьте более широкий диапазон уровней напряжения одним движением.Этот тип конфигурации вольтметра называется многодиапазонным вольтметром с диапазоном, выбранным в зависимости от количества положений переключателя, например, 4-позиционный, 5-позиционный и т. Д.

Конфигурация многодиапазонного вольтметра прямого действия

В этой конфигурации вольтметра каждый резистор умножения, R _S многодиапазонного вольтметра, как и прежде, соединен последовательно с измерителем, чтобы получить желаемый диапазон напряжений. Итак, если мы предположим, что наш измеритель FSD на 50 мВ, указанный выше, требуется для измерения следующих диапазонов напряжения 10 В, 50 В, 100 В, 250 В и 500 В, то требуемые последовательные резисторы рассчитываются так же, как и раньше:

Обеспечение прямой многодиапазонной цепи вольтметра:

Хотя эта конфигурация прямого вольтметра очень хорошо работает для считывания нашего диапазона напряжений, значения резистора умножителя, необходимые для получения правильной полной шкалы измерителя для расчетных диапазонов, могут давать значения сопротивления, которые не являются стандартными предпочтительными значениями, или требуют, чтобы резисторы были припаяны. вместе, чтобы получить точное значение.Наши расчетные значения от 99,5 кОм до 4,9995 МОм не являются общими значениями резисторов, поэтому нам нужно найти вариант вышеупомянутой конструкции вольтметра, который будет использовать более распространенные значения резисторов.

Конфигурация многодиапазонного вольтметра косвенного действия

Более практичной конструкцией является конфигурация вольтметра непрямого действия, в которой одно или несколько последовательных сопротивлений соединены вместе в последовательную цепочку с измерителем для получения желаемого диапазона напряжений. Преимущество здесь в том, что мы можем использовать стандартные предпочтительные значения для резисторов умножителя.Итак, если мы снова возьмем наш измеритель FSD на 50 мВ и диапазоны напряжений 10 В, 50 В, 100 В, 250 В и 500 В, тогда требуемые последовательные резисторы умножителя будут рассчитаны как:

Давая цепь вольтметра непрямого действия многодиапазонного из:

Тогда мы можем видеть с помощью этой непрямой 5-диапазонной конфигурации вольтметра, чем выше измеряемое напряжение, тем больше резисторов умножителя выбирается переключателем. Общее сопротивление, подключенное последовательно к измерителю PMMC, будет суммой сопротивлений, так как R _ИТОГО = R _S1 + R _S2 + R _S3 … и т. Д.Очевидно, что в то время как две схемы, конфигурация вольтметра прямого и косвенного действия могут считывать одни и те же уровни напряжения, использование стандартных и предпочтительных номиналов резисторов 400 кОм, 500 кОм, 1M5Ω и 2M5Ω делает косвенный метод более простым и дешевым в изготовлении.

Очевидно, что выбор номиналов резистора в конечном итоге будет зависеть от полной шкалы используемого гальванометра и уровней напряжения, которые необходимо измерить. В любом случае простой многодиапазонный аналоговый вольтметр постоянного тока может быть построен путем подключения резисторов умножителя более высокой серии и переключателя.Большинство цифровых мультиметров в наши дни имеют автоматический выбор диапазона.

Последний момент, на который следует обратить внимание при создании вольтметра постоянного тока, заключается в том, что идеальный вольтметр не будет влиять на измеряемую часть цепи или компонент, поскольку он будет иметь бесконечное эквивалентное сопротивление. Однако на практике при измерении напряжений подключение вольтметра к цепи, особенно к цепи с высоким сопротивлением, может снизить эффективное сопротивление цепи и, следовательно, имеет эффект уменьшения напряжения, измеряемого между двумя точками.

Чтобы минимизировать этот эффект нагрузки, следует использовать измеритель с высокой чувствительностью, то есть его полное отклонение достигается с меньшим отклоняющим током, чтобы сопротивление умножителя, используемое для вольтметра, могло быть как можно большим для уменьшения тока. который проходит через измеритель PMMC. Чувствительность вольтметра измеряется в Ом / Вольт (Ом / В).

Как измерить напряжение | ХИОКИ Э.E. CORPORATION

Как измеряется напряжение? Напряжение легко измерить тестером.

• («Тестер» и «мультиметр» часто используются как взаимозаменяемые; на этой странице используется «тестер».)

Обзор

Поскольку напряжение не видно, невозможно просто проверить, какое напряжение протекает в цепи. глядя на это. Однако каждая цепь в электронном устройстве имеет заранее определенное напряжение, необходимое для ее работы, а более высокие напряжения могут вызвать повреждение оборудования или телесные повреждения.
В то же время схемы не будут работать, если они запитаны от слишком низкого напряжения, поэтому необходимо проверить правильность напряжения при неисправности электронного устройства. Эта страница предлагает подробное введение в использование мультитестеров, которые используются при измерении напряжения, а также некоторые меры предосторожности, касающиеся их использования.

Тестеры необходимы для измерения напряжения.

Если вы хотите что-то измерить, вам понадобится измерительный прибор. Инструменты используются для точного измерения; Например, вам понадобится линейка или измерительная лента, если вы хотите измерить длину, весы или весы, если вы хотите измерить вес, и часы, если вы хотите измерить время.Таким образом, используемый инструмент зависит от того, что измеряется.
То же самое касается измерения напряжения. Это особенно верно, поскольку вы не можете увидеть или прикоснуться к напряжению. В отличие от физических свойств, вы не можете сделать приблизительную оценку, просто взглянув на них. Следовательно, для измерения напряжения вам понадобится мультиметр. Эти инструменты используются для следующих целей:

• Проверка безопасности
• Проверка качества
• Создание прогнозов на основе измеренных значений
• Решение проблем
• Проверка пригодности

Мультитестеры позволяют тщательно проверять состояние электрических устройств путем измерения напряжения.

Типы тестеров

Тестеры выпускаются во множестве вариантов. В этом разделе содержится подробное описание основных типов доступных тестеров.

Аналоговые тестеры

Аналоговые тестеры позволяют делать интуитивные суждения на основе отклонения стрелки на градуированной шкале. Они измеряют простой набор параметров, и их преимущество в том, что они просты в использовании. С другой стороны, у них есть недостаток — большие потери по инструментам.

Цифровые тестеры

Цифровые тестеры отображают результаты своих измерений в числовом виде, что позволяет пользователю получить точные показания. Многие цифровые модели обладают расширенными функциями, которые было бы трудно реализовать с помощью аналогового тестера, например расширенными функциями измерения, проверки целостности и проверки диодов. Некоторые модели могут даже отправлять данные измерений на компьютер. Кроме того, цифровые модели отличаются низкими инструментальными потерями.Цифровые тестеры можно классифицировать по методу исправления, который они используют.
При выпрямлении среднего значения входной сигнал обрабатывается как синусоида и преобразуется для отображения результатов измерения. Необходимо соблюдать осторожность, поскольку такой подход может привести к увеличению погрешности измерения при искажении формы сигнала. Напротив, метод истинного среднеквадратичного значения преобразует и отображает форму волны, включая ее гармонические составляющие, позволяя прибору отображать значения, характеризующиеся более низкой ошибкой измерения.

Метод истинного среднеквадратичного значения преобразует форму сигнала, включая его гармонические составляющие, для отображения с использованием формулы среднеквадратического значения.
Инструменты также можно классифицировать на основе предоставляемых ими функциональных возможностей, например, предоставляют ли они текущий измерительный терминал. Высококачественные модели предлагают большой выбор параметров измерения, а простые модели — меньше. Высококачественные модели способны выполнять высокоточные измерения в различных приложениях.Однако они также более дорогие; рекомендуется приобрести инструмент, соответствующий цели, для которой вы планируете его использовать.

Использование тестера

В этом разделе предлагается простое введение в использование аналогового или цифрового тестера для измерения напряжения.

Выбор параметра измерения

Мультиметры (мультиметры) стали обычным явлением как среди аналоговых, так и среди цифровых тестеров. Некоторые модели предоставляют большое количество параметров измерения. Если ваш прибор является одним из таких, выберите измерение напряжения с помощью поворотной ручки.Многие инструменты имеют поворотную ручку, которая используется для изменения измеряемого параметра. Измерение напряжения обозначается словом «Voltage» или единицей измерения «V». Вы можете получить более точные результаты, выполнив настройку нуля перед началом измерений.

Измерение цепи с помощью измерительных проводов

Вставьте красный и черный измерительные провода в клеммы на приборе. У прибора будет общая клемма для черного провода, но разные клеммы для красного провода, в зависимости от измеряемого параметра; обязательно вставьте красный провод в клемму измерения напряжения.

Клемма для измерения напряжения

Считывание значения

Если вы измеряете напряжение постоянного тока, красный измерительный провод является положительным, а черный измерительный провод — отрицательным. Если вы измеряете напряжение переменного тока, выводы не имеют положительной или отрицательной связи. Если вы измеряете напряжение, подключите провода к обоим концам измеряемой цепи. Таким образом можно измерить значение напряжения. Если вы используете аналоговый прибор, прочтите положение стрелки на градуированной шкале; если вы используете цифровой прибор, считайте числовое значение с дисплея.
Вы можете выбрать диапазон измерения для измерения напряжения. Если вы не уверены, насколько велико измеряемое напряжение, начните с самого высокого диапазона и постепенно переключайтесь на более низкие диапазоны по мере необходимости. Если вы используете цифровой тестер, многие модели могут автоматически выбрать диапазон за вас.

Выберите диапазон

Меры предосторожности при измерении напряжения

При измерении напряжения тестером необходимо соблюдать некоторые меры предосторожности.

Отодвиньте провода от тестируемой цепи при изменении диапазона.

Если вам нужно изменить диапазон, сначала отодвиньте щупы от измеряемой цепи. Изменение диапазона при контакте проводов с цепью может привести к повреждению прибора.

Соблюдайте осторожность при контакте проводов с проверяемой цепью.

Соблюдайте осторожность, чтобы провода контактировали только с намеченной областью. Неосторожное соприкосновение проводов с другими частями цепи может повредить не только прибор, но и электронное устройство, которое вы пытаетесь измерить.

Измерение напряжения с помощью тестера

Вам может потребоваться измерить напряжение, чтобы проверить безопасность или качество электронного устройства. Для измерения напряжения необходимы мультиметры (мультиметры). Эти инструменты доступны в аналоговом и цифровом вариантах, и многие из них предлагают ряд удобных функций. Используйте то, что вы узнали здесь, чтобы выбрать тестер, который соответствует вашим потребностям, а затем использовать его для измерения напряжения.

Как использовать

Сопутствующие товары

Узнать больше

Введение в электронное оборудование

Введение

В этом семестре вы будете изучать электричество и магнетизм.Чтобы сделать ваше пребывание здесь более поучительным, мы разработали это лабораторное упражнение, чтобы познакомить вас с некоторым оборудованием, которое вы будете использовать в этом курсе. Некоторые из терминов, которые будут использоваться, будут более подробно объяснены в последующих лабораторных занятиях, но будут использоваться здесь без подробных объяснений для начала.

Вам нужно будет распечатать копию этого документа. Ответы не будут отправляться в электронном виде. Версию для печати можно найти, нажав кнопку печати в правом верхнем углу этой страницы.

Вот список оборудования, которое вы будете использовать сегодня:

1

DC ( D Direct C urrent) источник питания. Это источник напряжения, полярность которого не меняется, как это происходит в источнике напряжения AC ( A альтернативный C текущий). Стандартные электрические розетки подают напряжение переменного тока. Использование этого источника питания будет таким же, как и использование сухих аккумуляторных батарей, за исключением того, что вы сможете изменять используемое напряжение.

2

Генератор сигналов. Это устройство генерирует сигнал переменного тока в форме синусоидальной, зубчатой ​​или прямоугольной формы. Частота (скорость изменения полярности сигнала), а также амплитуда (которая в этом упражнении будет такой же, как и напряжение) могут быть изменены по выбору пользователя. Это будет более безопасная и гибкая альтернатива использованию переменного напряжения от настенной розетки.

3

Цифровой мультиметр. Как следует из названия, это устройство измеряет (или метров ) несколько величин, связанных с электрическими цепями.Мультиметр может использоваться как вольтметр (для измерения напряжения), амперметр (для измерения тока, как постоянного, так и переменного тока) и омметр (для измерения сопротивления).

4

Осциллограф. Этот элемент оборудования выглядит самым запутанным из всего оборудования, которое вы будете использовать сегодня. Однако по сути это просто вольтметр, который может показывать изменяющиеся во времени изменения напряжения.

Часть 1. Измерение напряжения, тока и сопротивления цифровым мультиметром

Для этой лаборатории предоставляются три разных мультиметра: Fluke 77, Radio Shack и Tenma.Работа этих мультиметров очень похожа, поэтому мы сосредоточимся здесь на Fluke 77. Большая центральная ручка используется для определения типа выполняемого измерения. Типы измерений, которые могут быть выполнены: переменное напряжение (), постоянное напряжение

(В),

постоянное напряжение ниже 300 мВ

(300 мВ), сопротивление

(Ом), переменный ток () и постоянный ток

( А).

Чувствительность измерителя можно выбрать, нажав желтую кнопку в центре ручки. Счетчик имеет цифровой дисплей (четыре полных цифры плюс первая цифра, которая может быть либо 1, либо ничего), поэтому могут отображаться положительные или отрицательные значения от 0 до 19 999.Нажав желтую кнопку, можно сместить десятичную точку, или вы можете использовать функцию автоматического выбора диапазона, которая автоматически устанавливает десятичную точку. Вы всегда должны использовать максимально чувствительную шкалу, чтобы получить максимальное количество значащих цифр.

Рисунок 1

Внизу мультиметра четыре гнезда. Они используются для подключения измеряемого объекта к мультиметру. Для измерения постоянного, переменного и переменного напряжения используйте два разъема, обозначенные «VΩ» и «COM».«При измерении напряжений гнездо« VΩ »(красный) является положительным, а гнездо« COM »(черное) — отрицательным. Для измерения переменного или постоянного тока используйте гнездо« 10 А »или« 300 мА »и« Гнездо COM «. Гнездо» 300 мА «предназначено для измерения токов менее 300 мА, а гнездо» 10 А «- для измерения токов более 300 мА, но менее 10 А. Если вы когда-либо не уверены в величине тока в цепи всегда лучше использовать сначала соединение с более высоким током 10 А, чтобы избежать повреждения счетчика или перегорания предохранителя для соединения с нижним током 300 мА.Если вы обнаружите, что ваш измеритель не работает должным образом, вы можете проверить целостность предохранителя, используя другой мультиметр для измерения сопротивления цепи амперметра (которое должно составлять всего несколько Ом, а не «OL» для перегрузки или бесконечного сопротивления, что обычно указывает на то, что предохранитель перегорел и его необходимо заменить). Если вашему мультиметру требуется много времени для стабилизации при считывании напряжения, возможно, батарея разряжена (на что указывает символ «разряженная батарея» на дисплее). Ваш лабораторный инструктор может помочь вам, если вам потребуется помощь в замене предохранителя или батареи.Точность мультиметров указана в приложении.

Как использовать цифровой мультиметр

В этом сегменте мы будем измерять напряжение, ток и сопротивление цифровым мультиметром. Напряжение — это разность электрических потенциалов между двумя точками в цепи, измеренная в единицах Вольт . Ток — это количество электроэнергии, протекающей через сегмент цепи , измеренное в единицах Ампер или Ампер . Сопротивление — это сопротивление протеканию тока, измеренное в единицах Ом .

Измерение напряжения

Сначала создайте простую схему, подключив маленькую лампочку к источнику питания с помощью двух шнуров с банановой вилкой. Убедитесь, что источник питания полностью выключен (ручка управления должна быть полностью повернута против часовой стрелки).

Примечание: цвет проводов не критичен.Цвет помогает определить полярность (красный — положительный, черный — отрицательный) и используется как стандартное наглядное пособие.

Медленно поверните ручку управления источником питания по часовой стрелке, пока лампочка не засветится со средней яркостью (ручка должна находиться примерно на полпути к максимальному значению на шкале; точное положение не имеет значения). Будьте осторожны, чтобы не пережечь лампу из-за слишком высокого напряжения! Не изменяйте эту настройку, так как она будет использоваться в следующей процедуре.Теперь мы измерим напряжение, которое источник питания подает на схему.

Осторожно: НЕ включайте блок питания намного дальше половины точки — установка напряжения выше этого значения может легко повредить лампочки!

Включите мультиметр, настройте его на измерение постоянного напряжения и подключите провода от мультиметра к источнику питания. Провода должны подключаться к мультиметру в гнездо с маркировкой «COM» (отрицательный полюс) и гнездо с меткой «V.Эти провода затем должны быть подключены к источнику питания поверх проводов, идущих к лампочке («совмещенный» стиль). Теперь вы измеряете напряжение на двух клеммах источника питания. В отведенном для этого месте на на вашей бумажной копии рабочего листа напишите напряжение с правильными единицами измерения и погрешностью. Примечание: Согласно заявлению производителя, расходомеры Fluke 77 рассчитаны на точность ± (0,3% от показаний + младшая значащая цифра) для напряжений от 0,001 В до 320 В.(Пример: 10,00 В ± (0,03 + 0,01) В. Измерители Micronta рассчитаны с точностью ± (0,5% от показаний + младший разряд) для напряжений от 300 мВ до 3 В и ± (1,0% от показаний). показание + младшая значащая цифра) для напряжений от 3 В до 1000 В. Напряжение питания: Что означает отрицательное значение напряжения? ( подсказка: полярность )

Измерение тока

Теперь мы будем использовать мультиметр для измерения тока в цепи.Поскольку измерение тока через в цепи сильно отличается от измерения напряжения в двух точках в цепи, нам придется отрегулировать то, как мы вставляем мультиметр в схему. Путь цепи должен быть разорван и амперметр должен быть подключен так, чтобы ток проходил через мультиметр. Выключите источник питания, не касаясь ручки управления. Отсоедините провода мультиметра от источника питания. На мультиметре переместите провод от разъема с маркировкой «V» к разъему с маркировкой «300 мА».«Теперь отсоедините один из проводов, идущих к лампочке, и замените его мультиметром и его проводами. Подключите один провод от мультиметра к источнику питания, а другой — к лампочке. Настройте мультиметр на измерение постоянного тока и включите снова включите источник питания. Теперь ваш счетчик должен измерять ток , протекающий через цепь . В отведенном ниже месте напишите ток с правильными единицами измерения и погрешностью. В отведенном для этого месте на вашей печатной копии рабочего листа напишите напряжение с правильными единицами измерения и неопределенностью. Примечание: Измерители Fluke 77 имеют номинальную точность ± (1,5% от показаний + 2 · наименьшая значащая цифра) для токов до 10 А. Счетчики Micronta имеют номинальную точность ± (1,0% от показаний + младшая значащая цифра) для токов до 30 мА, ± (1,5% от показания + младшая значащая цифра) для токов от 30 мА до 300 мА и ± (2,0% от показания + младшая цифра) для токов от 0,3 А до 10 А. Ток в цепи: Что означает отрицательное значение тока?

Измерение сопротивления

Мы будем использовать мультиметр для последнего измерения этой цепи.Измерим сопротивление лампочки. Сопротивление измеряется аналогично измерению напряжения. Провода счетчика размещаются по обе стороны от элемента схемы, а сопротивление считывается с помощью счетчика. Разница между измерением напряжения и измерением сопротивления заключается в том, что мультиметр в режиме измерения сопротивления пропускает небольшой ток через элемент схемы, используя собственную батарею. Измерения сопротивления должны выполняться при отключенном от цепи компоненте. Снова выключите питание. Полностью вытащить лампочку из цепи. Установите ручку управления мультиметра в положение, обозначенное «Ω» (это греческий символ омега, обозначающий сопротивление). Подключите провод с одной стороны лампы к гнезду VΩ, а другой провод от гнезда COM к другой стороне лампы. Обязательно запишите свое значение на листе с правильными единицами измерения. Примечание : расходомеры Fluke 77 рассчитаны на точность ± (0,5% от показания + младшая значащая цифра) для сопротивлений до 3.2 МОм. Измерители Micronta имеют погрешность ± (1,0% от показаний + младшая значащая цифра) для сопротивлений до 300 кОм, ± (2,0% от показаний + младшая значащая цифра) для сопротивлений от 300 кОм до 3 МОм и ± ( 3,5% от показания + младший разряд) для сопротивлений от 3 МОм до 30 МОм. Сопротивление лампочки (при выключенном питании):

Часть 2. Измерение напряжения с помощью осциллографа

Эта часть лаборатории будет очень похожа на часть 1 в том, что вы будете измерять напряжение от простой цепи постоянного тока.Однако в этом случае вы будете использовать осциллограф.

Краткое описание осциллографов

Осциллограф очень похож на телевизионную трубку, где пучок электронов направляется к задней части экрана с помощью переменных электрических и магнитных полей. Экран покрыт люминофорным покрытием, которое светится при ударе электронов. Дальнейшее, более глубокое обсуждение можно найти в ряде электронных справочных материалов. Наиболее важными элементами управления осциллографа являются настройки усиления и развертки.Настройка усиление (измеряется в вольт на деление ) регулирует масштаб вертикальной координаты напряжения . Настройка развертки (измеряется в секунд на деление ) регулирует горизонтальный масштаб горизонтальной координаты времени . Экран осциллографа очень похож на декартову систему координат. Оси координат разделены на большие части (длиной около 1 см) и меньшие части между большими.

Рисунок 2

Большие деления по вертикали называются единицами усиления в вольтах на деление. Таким образом, если вы измеряли напряжение батареи AA (максимум 1,5 В) с настройкой усиления 1 в / деление, вы бы увидели, что горизонтальная кривая осциллографа появляется на 1,5 больших деления над центральной линией (с правильным полярность; ниже линии с обратной полярностью). Если установить усиление на 2 вольта / деление, кривая появится на 3 единицы выше средней линии.Крупные деления на горизонтальной шкале называются единицами развертки секунд на деление. При более высоком значении развертки будет отображаться больше сигнала (как широкоугольный объектив на объективе). камера). При низком значении развертки увеличивается меньшая часть кривой сигнала. Настройка развертки поможет вам разместить кривую сигнала на экране, чтобы можно было проводить более точные измерения. Развертка используется чаще всего при работе с сигналом переменного тока, в то время как усиление используется для регулировки сигналов переменного и постоянного тока.

Примечание: Внутренние регуляторы настроек усиления и развертки должны быть полностью повернуты по часовой стрелке, чтобы обеспечить их правильную калибровку; в противном случае ваши измерения могут быть неточными.

Процедура

Напряжение постоянного тока

Сначала вам нужно включить осциллограф и убедиться, что он правильно настроен. Вы должны увидеть ярко-зеленую горизонтальную линию поперек экрана. Отрегулируйте вертикальное положение линии кривой так, чтобы она совпадала с центральной линией сетки осциллографа.Отрегулируйте интенсивность и / или фокусировку, пока не получите тонкую сфокусированную линию. Теперь вы готовы визуально измерить напряжение вашего источника постоянного тока. Подключите провода бананового штекера от блока питания к осциллографу (помните полярность!). Как и раньше, установите напряжение примерно на половину максимального значения. Если вы больше не видите горизонтальную кривую, отрегулируйте настройку усиления, пока кривая снова не станет видимой. На своем рабочем листе запишите настройку усиления и смещение кривой на экране. Настройка усиления на осциллографе: Количество отделений: Напряжение питания: Что означает отрицательное значение напряжения?

Генератор сигналов и напряжение переменного тока

Теперь мы будем иметь дело с сигналом переменного тока.Этот сигнал поступает от генератора сигналов . Эти устройства могут показаться такими же запутанными, как осциллограф, с таким же количеством ручек и переключателей; генератор сигналов делает именно то, что подразумевает его название: он генерирует сигнал. Вы указываете частоту и форму волны (мы будем иметь дело только с синусоидальными и прямоугольными сигналами), и он генерирует сигнал в соответствии с вашими требованиями. Наиболее важными элементами управления являются переключатели диапазонов , функциональные переключатели и ручка точной настройки .С помощью переключателей диапазона вы можете регулировать частоту от доли цикла в секунду (Гц) до миллионов циклов в секунду (МГц). Функция переключает выбор между синусоидальной, квадратной и пилообразной волнами. Ручка точной настройки сообщает вам, где вы находитесь в диапазоне (выбранном переключателями диапазонов). Ручка обычно имеет шкалу от 0 до 1. Таким образом, если вы выбрали диапазон 1 кГц и установили ручку примерно на 0,75, вы будете иметь дело с сигналом с частотой около 750 Гц.

ПРИМЕЧАНИЕ: Всегда поворачивайте ручку амплитуды до максимального значения (т. Е. До упора по часовой стрелке). Это даст вам полный сигнал от генератора.

Настройте осциллограф, как в предыдущем разделе (убедитесь, что вы обнулили кривую и т. Д.). Подключите осциллограф к генератору сигналов с помощью банановых штекерных проводов. Включите генератор сигналов и настройте его на выдачу синусоидальной волны 60 Гц. Отрегулируйте развертку и усиление, пока на экране не будут отображаться два полных цикла.Когда на экране появится сигнал, определите его частоту, отметив настройку развертки и количество делений для одного цикла формы волны. Настройка развертки на прицеле: Количество делений за один цикл: Период: Частота сигнала: Частота, которую вы определили, такая же, как вы ожидали от генератора сигналов? Если нет, попросите вашего технического специалиста помочь вам.

Авторские права © 2011 Advanced Instructional Systems, Inc.и Университет Северной Каролины | Кредиты

20.4: Измерение тока и напряжения

В этом разделе мы описываем, как можно построить устройства для измерения тока и напряжения. Устройство, измеряющее ток, называется «амперметр», а устройство, измеряющее напряжение, называется «вольтметром». В настоящее время они обычно находятся в одном и том же физическом устройстве («мультиметре»), которое также может измерять сопротивление (сопротивление можно легко определить путем измерения напряжения и тока).Мы ограничимся описанием конструкции простых аналоговых амперметров и вольтметров.

Как мы увидим в главе 21, легко создать устройство, которое может измерять очень малые величины тока, пропуская ток через катушку в магнитном поле, чтобы катушка могла отклонить стрелку, указывающую величину тока. . Такое устройство называется «гальванометром» и обычно ограничивается измерением очень небольшого тока (порядка). В этом разделе мы опишем, как можно использовать гальванометр для создания амперметров для измерения больших токов и вольтметров.

Амперметр

Амперметр построен путем размещения гальванометра параллельно с «шунтирующим» резистором \ (R_s \). Шунтирующий резистор — это небольшой резистор, который «шунтирует» (отклоняет) ток от гальванометра, так что большая часть тока проходит через шунтирующий резистор. Это показано на рисунке \ (\ PageIndex {1} \), на котором показаны гальванометр (круг с \ (G \) внутри), внутреннее сопротивление гальванометра \ (R_G \) и шунтирующий резистор \ (R_S \). Фактический амперметр будет находиться в коробке и иметь два разъема (обозначенные на рисунке как \ (A \) и \ (B \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Построение амперметра из гальванометра путем нанесения «шунтирующего» резистора параллельно гальванометру.

Моделируя амперметр, мы можем определить полный ток \ (I \), который мы хотели бы измерить, используя известные значения резисторов и тока \ (I_G \), измеренного гальванометром. Рассматривая любое из двух соединений и петлю по часовой стрелке, мы имеем: \ [\ begin {выравнивание} I & = I_G + I_S \ quad & \ text {(junction)} \\ I_GR_G-I_SR_S & = 0 \ quad & \ text {(по часовой стрелке loop)} \\ \ поэтому I_S & = \ frac {R_G} {R_S} I_G \\ \ поэтому I & = I_G + _S = \ left (1+ \ frac {R_G} {R_S} \ right) R_G \ end {выровнено } \], который позволяет нам определять ток \ (I \) по току \ (I_G \), измеренному гальванометром.Мы также видим, что большая часть тока проходит через шунт (поскольку \ (R_S \) выбирается меньше, чем \ (R_G \)). Амперметр будет иметь полное сопротивление \ (R_A \), определяемое по формуле: \ [\ begin {выравнивание} R_A = \ frac {R_GR_S} {R_G + R_S} \ end {выравнивание} \] для измерения силы тока через определенный сегмент цепи амперметр должен быть включен последовательно с этим сегментом (чтобы ток, который мы хотим измерить, проходил через амперметр). На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) показано, как подключить амперметр (кружок с буквой \ (A \)) для измерения тока через резистор \ (R \).

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Амперметр подключается последовательно с резистором для измерения тока через резистор.

Вольтметр

Вольтметр состоит из большого резистора \ (R_V \), последовательно соединенного с гальваноментером (имеющим внутреннее сопротивление \ (R_G \)), как показано на рисунке \ (\ PageIndex {3} \). Вольтметр предназначен для измерения разности потенциалов между выводами вольтметра (обозначенными на рисунке \ (A \) и \ (B \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Создание вольтметра из гальванометра путем включения резистора последовательно с гальванометром.

Зная номиналы резисторов и ток, измеренный гальванометром, можно легко определить разность потенциалов между точками \ (A \) и \ (B \), поскольку ток, измеренный гальванометром, проходит непосредственно через каждый резистор: \ [\ begin {align} \ Delta V = V_B-V_A = -I_G (R_V + R_G) \ end {align} \] Чтобы измерить разность потенциалов на компоненте, вольтметр должен быть размещен параллельно с компонентом . На рисунке \ (\ PageIndex {4} \) показано, как подключить вольтметр (кружок с буквой \ (V \)) для измерения напряжения на резисторе \ (R \).

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): вольтметр помещается параллельно резистору для измерения напряжения на резисторе.

При использовании амперметра или вольтметра вы заметите, что они обычно имеют кнопки или шкалы для выбора диапазона измеряемых токов или напряжений. Все, что делает циферблат, — это изменяет значение шунта или последовательного резистора, чтобы поддерживать заданный максимальный ток через гальванометр. Омметр для измерения сопротивления — это просто амперметр со встроенной фиксированной разностью потенциалов (так что, измеряя ток через известную разность потенциалов, можно определить сопротивление компонента).

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Два резистора с сопротивлением \ (1 \ text {k} \ Omega \) включены последовательно с батареей \ (12 \ text {V} \). Вольтметр с общим сопротивлением \ (R_V = 10 \ text {k} \ Omega \) используется для измерения напряжения на одном из резисторов. Какие показания показывает вольтметр?

Решение :

Поскольку два резистора имеют одинаковое сопротивление и включены последовательно с батареей, когда вольтметр не подключен, легко показать, что напряжение на любом из резисторов равно \ (6 \ text {V} \).Однако, подключая вольтметр к одному из резисторов, мы модифицируем схему, и мы должны ожидать, что считываемое напряжение будет отличаться от \ (6 \ text {V} \) (можете ли вы сказать, будет ли оно больше или меньше?). Схема с подключенным вольтметром показана на рисунке \ (\ PageIndex {5} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): При использовании вольтметра схема изменяется.

Мы можем довольно легко смоделировать эту схему, объединив вольтметр (смоделированный как резистор) параллельно с одним из резисторов: \ [\ begin {align} R_ {eff} = \ frac {R_VR} {R_V + R} = \ гидроразрыв {(10 \ text {k} \ Omega) (1 \ text {k} \ Omega)} {(10 \ text {k} \ Omega) + (1 \ text {k} \ Omega)} = \ frac { 10} {11} \ text {k} \ Omega = 0.{-3} \ text {A}) (0.91 \ text {k} \ Omega) = 5.7 \ text {V} \ end {align} \], и вольтметр показывает меньшее напряжение, чем было бы без вольтметра.

Обсуждение:

В этом примере мы увидели, что, используя вольтметр для измерения напряжения в цепи, мы фактически нарушаем цепь. Поместив вольтметр параллельно одному резистору, мы создали эффективный резистор с сопротивлением ниже, чем сопротивление вольтметра или резистора.Это снизило общее сопротивление цепи, что увеличило ток. Больший ток через второй резистор (без вольтметра) приводит к большему падению напряжения, чем \ (6 \ text {V} \) на этом резисторе. Таким образом, падение напряжения на резисторе с помощью вольтметра будет меньше, чем \ (6 \ text {V} \), как мы обнаружили, поскольку два падения напряжения необходимо добавить к \ (12 \ text {V} \).

Как правило, при использовании вольтметра требуется вольтметр с очень высоким сопротивлением, чтобы минимизировать помехи в цепи (если вольтметр имеет высокое сопротивление, с резистора будет шунтироваться только небольшая величина тока).На практике вольтметры имеют сопротивление обычно порядка \ (1 \ text {M} \ Omega \).

Вольтметр Использование | Основные концепции и испытательное оборудование

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Мультиметр, цифровой или аналоговый
• Аккумуляторы в ассортименте
• Один светодиод (каталожный номер Radio Shack 276-026 или аналог)
• Маленький мотор для хобби, с постоянным магнитом (каталог Radio Shack № 273-223 или аналог)
• Две перемычки с концами «крокодил» (каталог Radio Shack № 278-1156, 278-1157 или аналогичный)

Мультиметр — это электрический прибор, способный измерять напряжение, ток и сопротивление.

Цифровые мультиметры имеют числовые дисплеи, как и цифровые часы, для индикации величины напряжения, тока или сопротивления.

Аналоговые мультиметры показывают эти величины с помощью движущегося указателя на печатной шкале.

Аналоговые мультиметры, как правило, дешевле цифровых мультиметров и более полезны в качестве учебных пособий для тех, кто впервые изучает электричество.

Я настоятельно рекомендую приобрести аналоговый мультиметр перед покупкой цифрового мультиметра, но в конечном итоге в вашем наборе инструментов должны быть оба инструмента для этих экспериментов.

ССЫЛКИ

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

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

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Как измерить напряжение
• Характеристики напряжения: между двумя точками
• Выбор подходящего диапазона расходомера

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИЯ

Во всех экспериментах, описанных в этой книге, вы будете использовать какое-то тестовое оборудование для измерения аспектов электричества, которые вы не можете напрямую увидеть, почувствовать, услышать, ощутить на вкус или обонять.

Электричество — по крайней мере, в небольших, безопасных количествах — не воспринимается нашим человеческим телом.

Вашим самым фундаментальным «глазом» в мире электричества и электроники будет устройство, называемое мультиметром .

Мультиметры показывают наличие и измеряют количество электрических свойств, таких как напряжение, ток и сопротивление.

В этом эксперименте вы познакомитесь с измерением напряжения.

Напряжение — это мера электрического «толчка», которая заставляет заряды двигаться по проводнику.

С научной точки зрения, это удельная энергия на единицу заряда, математически определяемая как джоуль на кулон.

Аналогично давлению в жидкостной системе. : сила, которая перемещает жидкость по трубе, измеряется в вольтах (В).

Ваш мультиметр должен поставляться с некоторыми основными инструкциями.

Прочтите их внимательно! Если ваш мультиметр цифровой, для работы ему потребуется небольшая батарейка.

Если он аналоговый, для измерения напряжения ему не нужна батарея.

Некоторые цифровые мультиметры имеют автоматический выбор диапазона . Измеритель с автоматическим выбором диапазона имеет только несколько положений селекторного переключателя (шкалы).

Измерители

с ручным выбором диапазона имеют несколько различных положений переключателя для каждой базовой величины: несколько для напряжения, несколько для тока и несколько для сопротивления.

Автоматический выбор диапазона обычно встречается только на более дорогих цифровых измерителях и предназначен для ручного переключения диапазонов, как автоматическая коробка передач для механической коробки передач в автомобиле.

Измеритель с автоматическим выбором диапазона «переключает передачи» автоматически, чтобы найти лучший диапазон измерения для отображения конкретной измеряемой величины.

Установите селекторный переключатель мультиметра в положение с максимальным значением «Вольт постоянного тока».

Мультиметры с автоподстройкой диапазона могут иметь только одно положение для напряжения постоянного тока, и в этом случае вам необходимо установить переключатель в это положение.

Прикоснитесь красным щупом к положительной (+) стороне батареи, а черным щупом — к отрицательной (-) стороне той же батареи.

Теперь счетчик должен давать вам какую-то индикацию.

Поменяйте местами подключения измерительного щупа к батарее, если показание измерителя отрицательное (на аналоговом измерителе отрицательное значение отображается стрелкой, отклоняющейся влево, а не вправо).

Если у вас измеритель ручного диапазона, а селекторный переключатель установлен в положение верхнего диапазона, показание будет маленьким.

Переведите селекторный переключатель в положение следующего более низкого диапазона напряжения постоянного тока и снова подключите аккумулятор.

Теперь индикация должна быть более сильной, о чем свидетельствует большее отклонение стрелки аналогового счетчика (стрелка , ) или большее количество активных цифр на дисплее цифрового счетчика.

Для достижения наилучших результатов переместите селекторный переключатель в положение самого низкого диапазона, при котором измеритель не выходит за пределы диапазона.

Аналоговый измеритель с завышенным диапазоном называется «привязанным», так как стрелка будет перемещена полностью в правую часть шкалы, за значение шкалы полного диапазона.

Цифровой измеритель с завышенным диапазоном значений иногда отображает буквы «OL» или серию пунктирных линий. Это указание зависит от производителя.

Что произойдет, если прикоснуться к одному концу батареи только одним измерительным щупом?

Как счетчик должен подключаться к батарее, чтобы показывать показания?

Что это говорит нам об использовании вольтметра и природе напряжения?

Существует ли напряжение «в одной точке»?

Обязательно измеряйте батареи более одного размера и узнайте, как выбрать лучший диапазон напряжения на мультиметре, чтобы получить максимальные показания без выхода за пределы диапазона.

Теперь переключите мультиметр на самый низкий доступный диапазон постоянного напряжения и прикоснитесь измерительными щупами измерителя к клеммам (проводным выводам) светодиода (LED).

Светодиод разработан для получения света при питании от небольшого количества электричества, но светодиоды также могут генерировать постоянное напряжение при воздействии света, что-то вроде солнечного элемента.

Направьте светодиодный индикатор на яркий источник света с подключенным к нему мультиметром и обратите внимание на показания счетчика:

Батареи вырабатывают электрическое напряжение в результате химических реакций.Когда батарея «умирает», она исчерпала свой первоначальный запас химического «топлива».

Светодиод, однако, не полагается на внутреннее «топливо» для генерации напряжения; скорее, он преобразует оптической энергии в электрическую.

Пока светится светодиод, он вырабатывает напряжение.

Еще одним источником напряжения путем преобразования энергии является генератор .

Маленький электродвигатель, указанный в списке «Детали и материалы», функционирует как электрический генератор, если его вал вращается под действием механической силы.

Подключите вольтметр (мультиметр, настроенный на функцию «вольт») к клеммам двигателя так же, как вы подключили его к клеммам светодиода, и вращайте вал пальцами.

Измеритель должен показывать напряжение посредством отклонения стрелки (аналоговый) или числовой индикации (цифровой).

Если вам сложно поддерживать соединение обоих измерительных щупов с клеммами двигателя при одновременном вращении вала пальцами, вы можете использовать зажимы типа «крокодил» «перемычки», например:

Определить зависимость между напряжением и частотой вращения вала генератора? Измените направление вращения генератора и обратите внимание на изменение показаний счетчика.

При обратном вращении вала вы меняете полярность напряжения, создаваемого генератором.

Вольтметр показывает полярность по направлению направления стрелки (аналоговый) или знаком числовой индикации (цифровой).

Когда красный измерительный провод является положительным (+), а черный измерительный провод отрицательным (-), измеритель будет регистрировать напряжение в нормальном направлении.

Если приложенное напряжение имеет обратную полярность (отрицательный на красном и положительный на черном), измеритель покажет «обратная полярность».”

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

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.

---

Руководство 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 — это 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 выполнять как с помощью аналоговых, так и цифровых измерителей, 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 — примечание: 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. Проверьте 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 чтение
8. Сделайте следующее измерение или, если закончили, снимите датчики и выключите глюкометр.
9. Всегда лучше возвращать переключатель диапазона измерителя в самый высокий доступный диапазон напряжения, так как это может предотвратить повреждение измерителя до того, как будет установлен надлежащий 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, так как повреждение может возникнуть в результате 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 земля, 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. Проверьте 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 чтение
8. Выполните следующее измерение или, если закончили, удалите датчики.
9. Всегда лучше возвращать переключатель диапазона измерителя в самый высокий доступный диапазон напряжения, так как это может предотвратить повреждение измерителя до того, как будет установлен надлежащий диапазон.

Советы по измерению напряжения

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

• Подключите заземление счетчика к земле: Часто бывает трудно удержать два датчика, закрепить плату, а затем настроить переключатель в измерителе одновременно.Также существует опасность соскальзывания зонда. Чтобы упростить задачу, многие мультиметры имеют зажимы типа «крокодил» / «аллигатор».
  Зажим типа «крокодил / аллигатор» можно использовать 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, 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.. .

Что такое цифровой мультиметр?

Цифровой мультиметр — это измерительный прибор, используемый для измерения двух или более электрических величин, в основном напряжения (вольты), тока (амперы) и сопротивления (Ом). Это стандартный диагностический инструмент для технических специалистов в электротехнической / электронной промышленности.

Цифровые мультиметры давно заменили игольчатые аналоговые измерители из-за их способности выполнять измерения с большей точностью, надежностью и увеличенным импедансом.Fluke представила свой первый цифровой мультиметр в 1977 году.

Цифровые мультиметры сочетают в себе тестовые возможности однозадачных измерителей — вольтметра (для измерения вольт), амперметра (ампер) и омметра (ом). Часто они включают несколько дополнительных специализированных функций или расширенных параметров. Таким образом, технические специалисты с особыми потребностями могут найти модель, отвечающую их потребностям.

Лицевая сторона цифрового мультиметра обычно включает четыре компонента:

• Дисплей: где можно просматривать результаты измерений.
• Кнопки: для выбора различных функций; параметры зависят от модели.
• Диск (или поворотный переключатель): для выбора основных значений измерения (вольт, ампер, ом).
• Входные гнезда: куда вставляются измерительные провода.

Измерительные провода представляют собой гибкие изолированные провода (красный — положительный, черный — отрицательный), которые подключаются к цифровому мультиметру. Они служат проводником от проверяемого объекта к мультиметру. Наконечники пробников на каждом выводе используются для тестирования цепей.

Термины «счетчик» и «цифры» используются для описания разрешающей способности цифрового мультиметра — того, насколько точным может быть измерение.Зная разрешение мультиметра, техник может определить, можно ли увидеть небольшое изменение измеряемого сигнала.

Пример: Если мультиметр предлагает разрешение 1 мВ в диапазоне 4 В, можно увидеть изменение на 1 мВ (1/1000 вольта) при чтении 1 В.

Цифровые мультиметры обычно группируются по количеству отображаемых на них отсчетов (до 20 000).

В общих чертах, мультиметры попадают в одну из нескольких категорий:

• Универсального (также известного как тестеры)
• Стандартный
• Расширенный
• Компактный
• Беспроводной

Нужна помощь в выборе мультиметра, который подходит именно вам? Воспользуйтесь селектором инструментов цифрового мультиметра.

Безопасность

Каждое приложение с цифровым мультиметром представляет потенциальную угрозу безопасности, которую необходимо учитывать при проведении электрических измерений. Перед использованием любого электрического испытательного оборудования люди всегда должны сначала обращаться к руководству пользователя, чтобы узнать о надлежащих рабочих процедурах, мерах предосторожности и ограничениях.