Амперметр это в физике кратко
Обновлено: 05.07.2024
Амперметр – это измерительный прибор, выполняющий функцию измерения силы тока в цепи в Амперах. При этом каждый прибор рассчитан на измерение конкретной величины. В данном материале я хочу вам рассказать об устройстве данных измерительных приборах и их разновидностях. Итак, начнем.
Амперметры делятся на два больших класса:
Давайте поговорим об аналоговых измерителях, которые еще также именуются стрелочными:
Аналоговый амперметр
Работают такие приборы благодаря магнитоэлектрической системе, которая работает следующим образом:
В корпусе Амперметра располагается катушка из тончайшей проволоки, расположенной среди постоянных магнитов и связана со специальной пружиной.
Как только через катушку начинает протекать электрический ток, то вокруг нее формируется электромагнитное поле, которое вступает во взаимодействие с магнитным полем постоянных магнитов, и катушка меняет свое положение под действием вращающего момента, а прикрепленная пружина тормозит ее.
Как только моменты вращения и торможения уравновешиваются катушка замирает, а вместе с ней и стрелка, которая указывает пропорциональное значение тока, который сейчас проходит через измерительный прибор.
Иногда для повышения предела измерений в цепь с амперметром включается резистор, параметры которого просчитываются заранее. И такой резистор называется - шунтирующим.
Амперметр монтируется в цепь последовательно (в разрыв), поэтому для него крайне важно внутреннее сопротивление и чем меньше оно будет, тем лучше.
Ведь если внутреннее сопротивление амперметра будет велико, то он (амперметр) для существующей сети, является резистором, что приведет к снижению тока в цепи и его данные не будут соответствовать реальным параметрам.
Внутреннее сопротивление учитывается при производстве амперметра и с учетом его настраивается система магнитов и пружины.
К несомненным плюсам аналоговых измерителей относится то, что для их функционирования не требуется отдельное питание и они работают от непосредственно протекающего тока, но минусом является то, что такие измерители довольно инерционны.
То есть мы видим величину протекающего тока не сразу, а с задержкой, которая связанна с тем, что внутренней системе требуется некоторое время для принятия равновесия.
Цифровой амперметр
Такой тип амперметра представляет собой более сложную конструкцию, в состав которой входит аналого-цифровой преобразователь (АЦП), где происходит преобразование силы тока в цифровые данные, отражающиеся на ЖК-дисплее.
Такие измерители не имеют такого недостатка как инерционность, и скорость выдачи информации напрямую связана с частотными характеристиками установленного процессора. В достаточно дорогих экземплярах частота обновления может составлять 1000 и более обновлений в минуту.
К минусу таких амперметров относят то, что для их нормальной работы требуется отдельное питание. Конечно, есть амперметры, использующие цепи питания сети, но из-за своей дороговизны довольно редки.
Кроме этого измерители подразделяются на амперметры:
- для подсчета постоянного тока.
- для подсчета переменного тока.
Конечно, в доме отдельно амперметр практически никому не нужен, но если вам нужно измерять силу тока, то лучше всего будет приобрести мультиметр с возможностью измерения постоянного и переменного тока и кучей других полезных функций. Лично я покупал вот здесь .
Это все, что я хотел вам рассказать про амперметры, их устройство и разновидности. Если вам понравилась статья, тогда оцените ее лайком и спасибо, что уделили свое внимание!
В процессе своего движения вдоль проводника заряженные частицы (в металлах это электроны) переносят некоторый заряд. Чем больше заряженных частиц, чем быстрее они движутся, тем больший заряд будет ими перенесён за одно и то же время. Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за 1 секунду, определяет силу тока в цепи.
Сила тока \(I\) — скалярная величина, равная отношению заряда \(q\), прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени \(t\), в течение которого шёл ток.
I = q t , где \(I\) — сила тока, \(q\) — заряд, \(t\) — время.
Единица измерения силы тока в системе СИ — \([I]~=~1~A\) (ампер).
В 1948 г. было предложено в основу определения единицы силы тока положить явление взаимодействия двух проводников с током:
при прохождении тока по двум параллельным проводникам в одном направлении проводники притягиваются, а при прохождении тока по этим же проводникам в противоположных направлениях — отталкиваются.
За единицу силы тока \(1~A\) принимают силу тока, при которой два параллельных проводника длиной \(1\) м, расположенные на расстоянии \(1\) м друг от друга в вакууме, взаимодействуют с силой \(0,0000002\) H (рис. 1 .).
А.-М. Ампер ввёл термины: электростатика, электродинамика, соленоид, ЭДС, напряжение, гальванометр, электрический ток.
Ампер — довольно большая сила тока. Например, в электрической сети квартиры через включённую \(100\) Вт лампочку накаливания проходит ток с силой, приблизительно равной \(0,5A\). Ток в электрическом обогревателе может достигать \(10A\), а для работы карманного микрокалькулятора достаточно \(0,001A\).
Помимо ампера на практике часто применяются и другие (кратные и дольные) единицы силы тока, например, миллиампер (мА) и микроампер (мкА):
\(1 мA = 0,001 A\) , \(1 мкA = 0,000001 A\) , \(1 кA =1000 A\).
То есть \(1 A = 1000 мA\) , \(1 A = 1000000 мкA\) , \(1 A = 0,001 кA\).
Если электроны перемещаются в одном направлении, т.е. — от одного полюса источника тока к другому, то такой ток называют постоянным .
В бытовых электросетях используют переменный ток напряжением \(220\) В и частотой \(50\) Гц. Это означает, что ток за \(1\) секунду \(50\) раз движется в одном направлении и \(50\) раз — в другом. У многих приборов имеется блок питания, который преобразует переменный ток в постоянный (у телевизора, компьютера и т.д.).
Сила тока $I$ — важная характеристика в электричестве. Она напрямую зависит от величины электрического заряда $q$, переносимого частицами, и от времени $t$, за которое этот заряд проходит через поперечное сечение проводника.
Далеко не всегда есть возможность заглянуть внутрь проводника, измерить переносимый заряд и рассчитать силу тока по формуле $I = \frac$. Зато есть возможность измерить силу тока с помощью специального прибора.
Этот прибор называется амперметром. В данном уроке вы узнаете, как с его помощью измерять силу тока и как правильно подключать его к электрической цепи.
Амперметр
Амперметр — это прибор для измерения силы тока в электрической цепи.
По принципу работы и внешнему виду амперметр очень похож на гальванометр. Его устройство изменено, чтобы можно было не просто фиксировать наличие тока в цепи, но и измерять его силу.
В каких единицах градуируют шкалу амперметра? Так как он измеряет силу тока, то и его шкала будет проградуирована в амперах.
Различные виды амперметров могут отличаться друг от друга в зависимости от сферы использования. На рисунке 1, а изображен демонстрационный амперметр. Такие приборы чаще всего используют в школе при демонстрации опытов.
На рисунке 1, б представлен амперметр, который чаще используют для лабораторных работ.
Как вы видите, эти два амперметра рассчитаны на измерение определенного диапазона значений силы тока. Шкала первого амперметра покажет максимальное значение в $3 \space А$, а второго — в $2 \space А$. Превышать эти значения не рекомендуется, так как приборы могут выйти из строя.
Амперметр в электрической цепи
Амперметр — измерительный прибор. Поэтому, когда мы подключаем его к электрической цепи, он не будет влиять на величину силы тока. Он будет лишь показывать ее значение.
На схемах электрических цепей амперметр обозначается специальным условным знаком — кружочком с буквой “А” (рисунок 2).
Правила подключения амперметра в электрическую цепь
- Амперметр необходимо включать в цепь последовательно с тем прибором/проводником, силу тока в котором нужно измерить (рисунок 3)
- У амперметра имеется две клеммы для подсоединения проводников. Клемму, на которой стоит знак “+” нужно соединять с проводом, идущим от положительного полюса источника тока. И, соответственно, клемму, на которой стоит знак “-” нужно соединять с проводом, идущим от отрицательного полюса источника тока (рисунок 4).
Рисунок 4. Правильное подсоединение амперметра с учетом положительного и отрицательного полюсов источника тока
- Нельзя подключать амперметр к цепи, в которой нет потребителя (приемника) тока (рисунок 5). Это может привести к выходу прибора из строя.
Измерение силы тока амперметром
Первое правило подключения амперметра в цепь говорит о его последовательном подключении. А есть ли разница, где именно при таком подсоединении мы расположим амперметр?
Давайте соберем электрическую цепь. Она будет состоять из источника тока, ключа, электрической лампочки и амперметра (рисунок 6).
После замыкания цепи, зафиксируем силу тока, которую показал амперметр.
А теперь давайте переместим амперметр в цепи так, чтобы он стоял после лампы, а не до нее (рисунок 7).
Амперметр покажет нам ту же величину силы тока, что и в предыдущем случае.
А теперь подключим в цепь сразу два амперметра (рисунок 8). И что мы увидим? Они будут показывать одинаковые значения силы тока, точно такие же, как и в предыдущих опытах.
О чем это нам говорит?
В цепи с последовательным подключением проводников (так, что конец одного проводника соединяется с началом другого) сила тока во всех участках цепи одинакова.
Почему она одинакова? Дело в том, что заряд, который проходит через любое поперечное сечение проводников цепи за $t = 1 \space с$, одинаков. Ведь ток равномерно протекает по всем проводам цепи, нигде не накапливаясь. Его течение можно сравнить с протеканием воды по трубам.
Безопасные и опасные пределы значений силы тока
Работа с электрическими цепями может быть опасной при несоблюдении правил безопасности. Если мы говорим о постоянном токе (величина силы тока и его направление со временем не изменяются), то эффекты воздействия такого тока на человеческий организм приведены в таблице 1.
| $I$, $мА$ | Воздействие на человеческий организм |
| 0 — 3 | Не ощущается |
| 4 — 7 | Зуд. Ощущение нагревания |
| 8 — 10 | Усиление нагревания |
| 11 — 25 | Еще большее усиление нагревания, незначительные сокращения мышц рук |
| 26 — 80 | Сильное ощущение нагревания. Сокращения мышц рук. Судороги, затруднение дыхания. |
| 81 — 100 | Паралич дыхания |
Это интересно: амперметр и Minecraft
Упражнение №1
При включении в цепь амперметра так, как показано на рисунке 9, а, сила тока была $0.5 \space А$. Каковы будут показания амперметра при включении его в ту же цепь так, как изображено на рисунке 9, б?
Сила тока будет точно такая же. Амперметр покажет значение в $0.5 \space А$. Это объясняется тем, что в данной электрической цепи все элементы соединены последовательно. В этом случае сила тока на всех участках цепи одинакова.
Упражнение №2
Как можно проверить правильность показаний амперметра с помощью другого амперметра, точность показаний которого проверена?
Можно собрать цепь, как на рисунке 6, используя точный амперметр. Зафиксировать значение силы тока, которое он покажет. Потом заменить его другим — тем, правильность показаний которого мы хотим проверить. Далее останется просто сравнить показания этого амперметра с полученными ранее.
Можно сделать это и другим способом. Для этого нужно собрать цепь, как на рисунке 8 с последовательным соединений всех элементов. Мы уже знаем, что в такой цепи два исправных амперметра должны показывать одинаковые значения. Главное при такой проверке — это отметить для себя, какой амперметр показывает точные результаты измерений, чтобы не запутаться.
Упражнение №3
Рассмотрите амперметры, данные на рисунке 1. Определите цену деления шкалы каждого амперметра. Какую наибольшую силу тока они могут измерять? Перерисуйте шкалу амперметра (смотрите рисунок 1, а) в тетрадь и покажите, каково будет положение стрелки при силе тока $0.3 \space А$ и $1.5 \space А$.
Шкала демонстрационного амперметра с рисунка 1, а будет иметь цену деления, равную $0.2 \space А$.
Шкала лабораторного амперметра с рисунка 1, б будет иметь цену деления, равную $0.05 \space А$.
На рисунке 10, а мы изобразили шкалу демонстрационного амперметра, который показывает значение $I = 0.3 \space А$,а на рисунке 10, б — $I = 1.5 \space А$.
Упражнение №4
Имеется точный амперметр. Как, пользуясь им, нанести шкалу на другой, ещё не проградуированный амперметр?
Для этого нужно подключить оба амперметра в электрическую сеть. Например, как на рисунке 8.
Сначала перед замыканием ключа на пустую шкалу амперметра нанесем первую отметку — $0 \space А$.
Замыкаем цепь. Точный амперметр покажет нам какое-то определенное значение силы тока. Его стрелка отклонится. Например, она покажет значение в $1 \space А$. Стрелка второго амперметра тоже отклонится. Отметим ее положение — $1 \space А$. Мы можем так сделать, потому что сила тока при последовательном соединении элементов в цепи на всех ее участках одинакова.
Затем можно, используя линейку, самостоятельно нанести дополнительную отметки на шкале амперметра, выбрав удобную для вас цену деления.
Содержание
Общая характеристика
Наиболее распространены амперметры, в которых движущаяся часть прибора со стрелкой поворачивается на угол крена, пропорциональный величине измеряемого тока.
Амперметры бывают магнитоэлектрическими, электромагнитными, электродинамическими, тепловыми, индукционными, детекторными, термоэлектрическими и фотоэлектрическими.
Магнитоэлектрическими амперметрами измеряют силу постоянного тока; индукционными и детекторными — силу переменного тока; амперметры других систем измеряют силу любого тока. Самыми точными и чувствительными являются магнитоэлектрические и электродинамические амперметры.
Принцип действия
Принцип действия магнитоэлектрического прибора основан на создании крутящего момента, благодаря взаимодействию между полем постоянного магнита и током, который проходит через обмотку рамки. С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале. Угол поворота стрелки пропорционален силе тока.
Электродинамические амперметры состоят из неподвижной и подвижной катушек, соединённых параллельно или последовательно. Взаимодействие между токами, которые проходят через катушки, вызывает отклонения подвижной катушки и соединённой с нею стрелки. В электрическом контуре амперметр соединяется последовательно с нагрузкой, а при высоком напряжении или больших токах — через трансформатор.
См. также
Ссылки
Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 15 июля 2011.
- Электроизмерительные приборы
- Измерительные приборы
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Амперметр" в других словарях:
амперметр — амперметр … Орфографический словарь-справочник
АМПЕРМЕТР — АМПЕРМЕТР, прибор для измерения тока в амперах (а). Подключается к цепи последовательно. Амперметр для постоянного тока имеет подвижную катушку, измеряемый ток проходит по катушке, подвешенной в магнитном поле, и отклоняет стрелку, прикрепленную… … Научно-технический энциклопедический словарь
АМПЕРМЕТР — прибор для измерения силы электрич. тока. В соответствии с верх. пределом измерений различают кило , милли , микро и наноамперметры. А. включается в цепь тока последовательно. Для уменьшения искажающего влияния А. должен обладать малым входным… … Физическая энциклопедия
амперметр — а, м. ampèremètre m. Прибор для измерения силы электрического тока. СИС 1985. Иван неподвижно стоял у стены и пялил сонные глаза на ярко освещенные циферблаты вольтметров и амперметров. Вересаев Васька. Лекс.Гранат: амперметр; СИС 1937:… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
амперметр-кліщі — амперметр клещи bus bar ammeter *Amperezange – переносний амперметр, що працює за принципом трансформатора і застосовується з метою уточнення урівноваження верстатів качалок шляхом контролювання струму, який споживає електродвигун верстата… … Гірничий енциклопедичний словник
АМПЕРМЕТР — АМПЕРМЕТР, прибор для измерения силы электрического тока в амперах (А). В электрическую цепь включается последовательно. Шкалу амперметра часто градуируют в кратных и дольных единицах от А (мкА, мА, кА) … Современная энциклопедия
АМПЕРМЕТР — (от ампер и . метр) электроизмерительный прибор для измерения силы постоянного и (или) переменного тока; в электрическую цепь включается последовательно. Шкала амперметра градуируется в мкА, мА, А или кА … Большой Энциклопедический словарь
АМПЕРМЕТР — АМПЕРМЕТР, а, муж. Прибор для измерения силы электрического тока. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
АМПЕРМЕТР — (Ampere meter) прибор для измерения силы тока. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь
АМПЕРМЕТР — прибор для измерения силы тока. Распространение получили А. электромагнитные, магнитоэлектр., электродинамические, тепловые и индукционные. В электромагнитных А. измеряемый ток, проходя по катушке, втягивает внутрь ее сердечник из мягкого железа… … Технический железнодорожный словарь
Читайте также: