Кто создал амперметр и в каком году

Сила тока в цепи и амперметр

По названию устройства можно догадаться о том, кто приложил руку к его созданию. Андре-Мари Ампер – блестящий ученый своего времени, многие годы посвятивший электродинамике. Ему принадлежат многие знаковые открытия в этой области:

• взаимодействие магнитного поля и электрического тока;
• магнитный эффект катушки с током;
• введение в научную терминологию понятия кибернетики и кинематики.

Основная заслуга ученого – не разработка прибора, а подготовка научного плацдарма для самой возможности создания амперметра и вольтметра. Поэтому первые упоминания измерительного устройства датируют 20-ми годами XIX века, когда самому Амперу было уже за 50.

Тогда речь шла о самом простом приборе – гальваноскопе, состоящем из закрученной проволоки и магнитной стрелки. Он позволял уловить относительные показатели по градусу отклонения стрелки.

Гальванометр – прототип амперметра

В течение следующих десятилетий конструкция совершенствовалась. В 1884 году отечественными учеными были разработаны более совершенные приборы, однако патенты были переданы в Германию, ввиду недостаточного развития электротехнического производства. Лишь к тому времени были утверждены названия современных величин. В 1881 г. в отношении тока приняли решение о том, в чем измеряется сила – в Амперах.

Как устроены амперметры сегодня? В корпусе с индикацией располагаются измерительная катушка и постоянные магниты, которые выравнивают ее при подаче электрического тока. Чем сильнее отклонение, тем выше показатель прибора. Существует несколько разновидностей, отличающихся конструкцией и областью применения.

К сведению. Классический вид – прибор со шкалой, деления которой обозначают силу тока в Амперах. В зависимости от величины, движущийся элемент поворачивает стрелку на определенный угол.

История создания

Впервые о создании прибора заговорили в 19 веке. Измерять силу тока было принято по отклонению магнитной стрелки на компасе. На протяжении десятилетий конструкция прибора была усовершенствована. К концу 19 века были утверждены официальные величины измерения, тогда же и получил свое окончательное название прибор «амперметр». В начале 20 века амперметры стали использоваться в промышленности. В современном мире их внедрили в сферы услуг, в частности в ателье по ремонту радиоаппаратуры. Тем не менее, название устройство получило в честь известного ученого и изобретателя Ампера.

Изобретатель Андре-Мари Ампер

Многоканальный амперметр был применим достаточно широко в первой половине 20 века. Его применяли в различных отраслях промышленности, особенно в электротехнической сфере.

Виды амперметров

Классифицировать устройства можно по способу индикации. Наиболее широко распространены аналоговые амперметры – с градуированной шкалой, по которой движется стрелка. Современные приборы имеют цифровой дисплей, на котором отображается значение величины тока.

Стрелочные амперметры

Приборы со стрелочной головкой

Разбираемся с электроизмерительными приборами

Стрелочные амперметры постепенно исчезают. Они отличаются более сложным устройством, чем современные модели, и обладают ограниченной областью применения. Еще один недостаток – меньший срок работы из-за наличия большего количества механических деталей. При этом современные условия иногда требуют измерения меньших величин, чем требуется для отклонения стрелки даже на одно деление. Из-за этого стрелочные приборы приходится модифицировать усилителями сигнала.

Интересно. Долгое время эти приборы не имели аналогов – точность измерений была достаточно высокой. Однако развитие электротехнической промышленности позволило разработать более дешевые в изготовлении приборы.

Принцип действия стрелочной головки

Еще одна сложность при использовании стрелочного амперметра – принцип работы стрелки, отличающийся в разных системах измерения:

1. Магнитоэлектрическая. Стрелка поворачивается по линейной шкале, пропорциональной силе тока. Вращающий момент задается током, проходящим через обмотку рамки.
2. Электромагнитная. Стрелка закреплена на сердечнике из ферромагнита, который двигается внутри катушки.
3. Электродинамическая. Используются две катушки с последовательным либо параллельным соединением. На подвижной – закреплена стрелка, поворачивающаяся от взаимодействия между токами катушек.

Во всех типах прибора используется корректор – специальный винт, соединенный с пружиной. Он необходим для установки стрелки в нулевое положение.

Игнорирование начальной регулировки может привести к неправильному отображению величины измеряемого тока, так как стартовое положение стрелки будет находиться левее нуля.

Приборы с цифровым индикатором

Цифровые устройства вытесняют аналоговые, благодаря ряду отличий:

• простота изготовления – дешевле производить, легче собрать самостоятельно;
• возможность измерения меньших величин;
• отсутствие износа подвижных частей – дольше служат, не требуют замены элементов;
• наглядная и удобная индикация;
• меньший вес.

Цифровой амперметр

Переход к цифровому исполнению позволил шире применять приборы в быту. Они проще в использовании – вертикальное и горизонтальное расположение не влияет на работу. Также они лучше защищены от внешних воздействий, например, механических ударов по корпусу.

Характеристики

Рассмотрим технические характеристики некоторых видов амперметров:

Ам-2 DigiTop

1. Отрезок измеряемого переменного тока 1-50 А
2. Шаг деления — 0,1А
3. Погрешность 1%
4. Количество входов — 1
5. Напряжение в сети от 100 до 400 В, 50Гц.

Вам это будет интересно Универсальный тестер-пробник для замеров тока и напряжения

Долговечность работы бытовой техники часто зависит от качества энергии в электроцепи. Поэтому нужно следить за повышением напряжения в сети, которое нередко становится причиной выхода из строя приборов.

Важно! Длительное повышение напряжения может привести не только к неполадкам в блоке питания прибора, но и к его возгоранию!

Амперметр Э537

Лабораторный вариант амперметра Э537 предназначен для точных измерений величины силы постоянного и переменного тока в сети.

1. Диапазон измеряемой величины 0,5-1 А
2. Класс точности — 0,5
3. Диапазон нормальных частот от 45 до 100 Гц
4. Диапазон рабочих частот от 100 до 1500Гц

Амперметр СА3020

Существует несколько модификаций этого амперметра в зависимости от параметров измеряемой силы тока. Когда заказывают данную модель, предварительно указывают базовую величину — 1, 2 или 5 А.

1. Диапазон измеряемой силы тока — от 0,01 до 1,5А
2. Диапазон частот по замеряемым токам от 45 до 850 Герц;
3. Погрешность 0,2%
4. Напряжение по питанию сети для переменного — от 85 до 260В, для постоянного — от 120 до 300В.
5. Мощность, потребляемая прибором, не более 4 ВА.

Включение амперметра в цепь

Как подключить вольтметр

Существует два главных правила использования прибора:

1. Подключать последовательно с элементом цепи, на котором необходимо измерить силу тока.
2. Соблюдать полярность.

Схема включения амперметра в цепь

Амперметры со стрелкой – это приборы для измерения с ограниченным диапазоном. В случае превышения максимального значения шкалы при включении в цепь используют шунт.

Схема амперметра переменного тока

Если сравнивать амперметр постоянного и переменного тока, то последний основан на электромагнитной системе. Приборы используются чаще в сети частотой 50-60 Герц.

Амперметр переменного тока имеет один или два сердечника, которые соединены со стрелкой. Основное преимущество — универсальность прибора, которая позволяет измерять силу не только переменного, но и постоянного тока в электроцепи.

Однако сопротивление таких амперметров больше, чем у других моделей, поэтому погрешность измерений будет высокой. Измеритель столкнется с проблемой снятия показаний с прибора, так как шкала не линейная.

Если нужно измерить переменный ток немалой силы, часто применяют токовый трансформатор. Как и токовые клещи с бесконтактным замером, это делается для того, чтобы на порядок снизить ток в обмотках. К примеру, если в сети величина 1000 А, то во вторичной обмотке проводника будет не более 0,5А.

Токовый трансформатор

Важно! Прибор не включается при разомкнутой вторичной обмотке трансформатора. Если это произойдет, то есть риск сжечь амперметр. Это может быть опасно и для персонала.

Корпус устройства часто заземляют, также как и вторичную обмотку трансформатора, чтобы в экстренном случае, люди были в безопасности.

Вам это будет интересно Особенности расчета емкостного сопротивления

Магнитное поле катушки с током взаимодействует с полем магнита. При этом стрелка отклоняется на ту или иную величину, которая показывает разницу этих значений.

Устройство, включенное в цепь с переменным током, не будет показывать правильную величину, а также прибор может сгореть.

Обычно такая проблема решается выпрямительными схемами. Она позволит измерить любой переменный ток с частотами до 10 килогерц. Происходит это только в случае синусоидальной формы тока.

Устройство амперметра

Что такое коммерческий учет электроэнергии

В основе устройства амперметра – взаимодействие между двумя элементами при прохождении электрического тока. В зависимости от того, что измеряет амперметр, используются свои варианты устройств. Замер сил разного типа тока предполагает особое строение и чувствительность. Существует несколько категорий:

1. Магнитоэлектрические. В основе лежит подвижная катушка, закрепленная на оси между двумя магнитными полюсами.
2. В электромагнитных амперметрах используется сердечник, отодвигаемый на пропорциональное силе тока расстояние.
3. Термоэлектрические. Ключевой элемент – термопара, припаянная к проводке. Величина нагрева по мере подачи тока разной величины трансформируется в показатель его силы, после чего выводится на дисплей.
4. Электродинамические. Подвижная и неподвижная катушки. В быту малоприменимы из-за высокой чувствительности к магнитным полям. Применяются для точных измерений либо в демонстрационных целях.
5. Ферродинамические. Самые точные и дорогие из механических приборов. Благодаря замкнутому проводу, не реагируют на внешние магнитные поля.
6. Цифровой. Используется интегратор, преобразующий величину тока в цифровой эквивалент. От его типа и настройки зависит то, как работают амперметры. Различают несколько классов точности по погрешности измерений.

Несмотря на разницу в конструкции, в основе всех механических приборов лежит общий принцип действия.

Применение приборов

Электромагнитные типы устройств обычно применяются в электрическом оборудовании, работающего в сетях переменного тока с частотой 50 Гц. Магнитоэлектрические приборы фиксируют малые значения силы постоянного тока. Все амперметры по отсчетным устройствам бывают:

• со стрелочным указателем;
• с записывающим механизмом;
• электронные;
• с цифровым показанием.

Вам это будет интересно Принцип работы электронных и механических реле времени
Для измерения силы тока в электрических сетях высоких частот применяются термоэлектрические устройства, в которых роль датчика играет термопара. Она фиксирует степень нагрева проводника, при протекании по нему тока. Рамка реагирует на температуру, которая пропорциональна силе тока.

Электродинамические приборы используются для замера силы тока в цепях частотой до 200 Гц. Отличаются чувствительностью к перегрузкам и посторонним электромагнитным волнам. Благодаря точности замеров, применяются в качестве контрольных приборов для проверки остальных устройств для измерения силы тока.

Более современными моделями считаются цифровые амперметры, которые по физическим показаниям сочетают преимущества аналоговых приборов. Пользователи могут делать замеры с их помощью в любых условиях, так как они не боятся тряски, вибрации и т. д.

К бесконтактным устройствам относятся клещи для измерения тока. Устроены они из головки трансформатора. С их помощью могут определяться значения в любых участках электрической цепи. Для этого следует клещами охватить замеряемый кабель или провод.

Принцип действия

Способ измерения основывается на работе нескольких элементов:

1. На оси между постоянными магнитами располагается якорь со стрелкой.
2. Благодаря воздействию магнитов, стальной якорь находится вдоль силовых линий, в нулевой позиции.
3. При подаче тока появляется магнитный поток с силовыми линиями, перпендикулярными магнитам.
4. Вследствие этого воздействия якорь стремится повернуться под прямым углом, чему мешает основное магнитное поле.
5. Итоговое отклонение стрелки – результат взаимодействия двух потоков.

Принцип работы амперметра

Благодаря простому принципу работы амперметра, механические устройства долгое время отличались лишь материалом изготовления элементов.

Особенности конструкции

Устройство амперметра зависит непосредственно от модели и производителя.

У классического амперметра имеется катушка, стрелка и градуированная шкала. Через катушку устройства проходит некоторая часть тока, который необходимо измерить. Это количество тока обратно пропорционально сопротивлению катушки. Она включена параллельно шунту (калиброванный) малого сопротивления.

Выпрямленный или прямой ток проходит через катушку. Это приводит к повороту стрелки аппарата. В связи с этим угол наклона стрелки становится пропорционален величине электрического тока, который надо измерить.

Благодаря катушке аппарата, электрический ток инициирует крутящий момент. Он получается в результате взаимодействия магнитного поля амперметра и магнитного поля стационарного магнита. Так как катушка и стрелка соединены, то катушка наклоняется в соответствии с углом и показывает значение электрического тока непосредственно на шкале.

Помимо классического типа устройства, существует также цифровой.

Электрическая схема цифрового амперметра:

Как подключить амперметр

Для правильного подключения необходимо изучить схемы амперметра в разных типах цепей. Для разного тока существуют свои типы прибора – различают амперметры переменного тока и постоянного. Чтобы подключить амперметр постоянного тока, необходимо учитывать диапазон измерения, определив максимальный уровень тока.

Главное – не подключать устройство параллельно. В этом случае велика вероятность того, что оно перегорит. Это связано с низким значением внутреннего сопротивления амперметра.

Что измеряет

Изобрести идеальный амперметр, который влияет на показатели в цепи, нереально. Это происходит из-за внутреннего сопротивления. В теории он, конечно, существует, но в реальности стараются минимизировать потери на сопротивление.

Амперметр применяется для измерения силы постоянного или переменного тока. Относится к электроизмерительным приборам. Соединяется строго последовательно, там, где нужно определить искомую силу тока.

Ток, измеряемый прибором, зависит от величины сопротивления участков электроцепи. Именно поэтому сопротивления самого прибора должно быть минимальным. Это позволяет максимально точно измерить искомую величину, благодаря низкой погрешности.

Обратите внимание! Шкала амперметра может быть представлена маркировкой мкА, мА, А и кА. Прибор выбирают исходя из необходимой точности и пределов измерений. Предельную для измерений прибором силу можно повысить добавлением шунтов, магнитных усилителей и трансформаторов.

Схема подключения амперметра постоянного тока

Внутреннее сопротивление амперметра

Оно должно быть меньше сопротивления самой цепи. Рассчитывается показатель после замеров вольтметром, который подключают параллельно амперметру. Затем показания второго делят на показания первого, результатом будет внутреннее сопротивление. Малое значение необходимо для того, чтобы падение напряжения на приборе не влияло на точность измерений.

Этот прибор – один из самых простых и распространенных. О том, как пользоваться амперметрами, рассказывают еще на уроках физики, поэтому особых проблем при эксплуатации возникнуть не должно, особенно с приходом цифровых амперметров, которые значительно упростили нюансы работы с прибором и расширили область его применения.

Характеристики приборов

Конструкция амперметра достаточно проста: стрелка с катушкой, находящейся в поле постоянного магнита. Принцип функционирования рассматриваемого устройства крайне прост: во время его включения по катушке будет течь электроток. Под воздействием силы Ампера катушка будет поворачиваться до того момента, пока упругость возвратных пружин не совпадет с силой Ампера.

Вам это будет интересно Проверка тиристора ку202н

Нормальное функционирование вольтметра возможно при температурных показателях воздуха не более 25 — 30 градусов с влажностью до 80% и атмосферным давлением 650 — 800 мм ртутного столба. Частота питающей электросети составляет 50 Гц и имеет показатели напряжения 220В (частота не более 400 Гц). На показатели замеров значительное воздействие окажет форма кривой переменного напряжения электросети.

Возможности приспособления оценивают посредством таких параметров и величин:

Амперметр

Амперме́тр (см. ампер + …метр от μετρέω  — измеряю) — прибор для измерения силы тока в амперах. Шкалу амперметров градуируют в микроамперах, миллиамперах, амперах или килоамперах в соответствии с пределами измерения прибора. В электрическую цепь амперметр включается последовательно с тем участком электрической цепи, силу тока в котором измеряют; для увеличения предела измерений — с шунтом или через трансформатор. (Примером амперметра с трансформатором являются «токовые клещи»)

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

• 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 — АМПЕРМЕТР, прибор, служащий для измерения силы электрического тока. Имеется несколько систем А.: 1) сист.Депре д Арсон валя, 2) А. «с мягким железом», 3) А. тепловые, 4) сист. Феррариса и ряд других. Первая из перечисленных систем… … Большая медицинская энциклопедия

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

Андре-Мари Ампер

Андре-Мари Ампер — французский математик, физик, естествоиспытатель и химик, благодаря которому в физике появилось понятие электрического тока, ему принадлежит гипотеза о том, что магнетизм вызывает электрический ток на «молекулярном уровне». Он первый выразил теорию о связи электрических и магнитных явлений.

Благодаря Андре Амперу наука смогла шагнуть далеко вперёд. Он внёс значительный вклад в развитие математического анализа и механики, так же преуспел в развитии теории вероятности. Являлся членом Пражской академии наук, был почётный член Петербургской академии наук, и ещё многих других научных сообществ.

Детство

Андре-Мари родился 20 января 1775 года, во Франции, в городе Лионе, в семье известного и богатого предпринимателя Жан-Жака Ампера и Жанны-Антуанетты Сарсей-де-Сатьер. Его семья занималась торговлей, но после рождения Андре они перебираются в своё поместье Полоймье-де-Мондоре, которое расположено в окрестностях Лиона.

С самого раннего детства ребёнок был чрезвычайно любознателен и сообразителен. Ещё не зная цифр, он пытался сосчитать на турецких бобах и кремнии. А освоив чтение мальчик буквально «глотал» книги. Его интересовало практически всё: романы и стихи, книги по философии и исторические сочинения. Самыми любимыми авторами для юного гения стали Вольтер и Гомер, Лукан и Тассо, Фенелон. В их доме имелась богатая библиотека, и у мальчика была возможность познакомится с трудами самых популярных просветителей того времени. Отец же воспитывал его в духе педагогической теории Жан Жака Руссо.

Андре был на домашнем обучении. Уже к 12 годам Андре считали математическим гением, преподаватель, который учил его этому предмету попросту сказал, что новых знаний ему дать больше не может, по той причине, что юный Ампер своими знаниями в этой области превзошёл своего учителя. К 14 годам будущий учёный практически выучил всю французскую энциклопедию Дидро и д’Аламбера. Он знал её практически наизусть и даже уже в почтительном возрасте не переставал её цитировать. Он выучил латинский язык только для того, чтобы изучить труды Эйлера и Бернулли.

В 1793 году семью постигло страшное горе. Его отца казнили. Ещё до начала Великой французской революции Жан-Жак занимал высокую должность королевского прокурора, но при этом был сторонником революции. Но пришедшие позднее к власти якобинцы, планомерно уничтожали неугодных им людей. И по приговору комиссаров Конвента он был приговорён к гильотинированию.

Жестокая и бессмысленная смерть родного человека глубоко потрясла Андре-Мари. Его состояние было близко к помешательству. В глубокой депрессии юноша находился около года. В это время он даже не притронулся ни к одной книге. В это время семья находится в трудном финансовом положении, они практически нищенствуют, так как практически всё имущество было конфисковано.

Научная деятельность

В 1799 году, 24-х летний Андре-Мари, женится, и устраивается на работу в парижскую Политехническую школу, в качестве репетитора. А через два года он уже возглавляет кафедру физики в Бурке. К этому моменту он стал отцом, в браке у него родился сын Жан-Жак, который прославит своё имя как знаменитый филолог.

Андре-Мари выступает с написанной работой «Рассуждения о математической теории игр» в Бурке. Этот труд приносит ему известность в научных кругах и ему предлагают возглавить кафедру математики в Политехнической школе. В это время он пишет большое количество статей на тему математики.

Его работы подымают проблему математического анализа и теоретическую физику. Публикации статей дали положительный эффект. Его идеи признаются рядом ведущих коллег в этой области науки. Андре-Мари становится известным, и приобретает авторитет в научном мире.

Все последующие годы биографии Андре Ампера можно сформулировать одной фразой — он много работал. Великий учёный был очень трудолюбивым и одарённым человеком, и сделал выдающиеся открытия в самых разных сферах науки: механике, физике, химии и в математике. Но особым интересом было для него являлась электродинамика.

В 1814 году Андре-Мари входит в состав Академии наук. Спустя непродолжительное время Андре разрабатывает определения направления действия магнитного поля на магнитную стрелку, позднее это назовут «Правилом Ампера».

За всю свою научную деятельность Ампер становится автором многих открытий, достижений и научных исследований. Свою основную работу он посвятил электродинамике. В 1820 году он определил направления действий магнитного поля на магнитную стрелку. Это правило названо в честь него «правило Ампера». Ампером было исследовано взаимодействия между магнитом и электрическим током, для исследования в этой области им было создано много приборов.

Отдельно можно выделить теорию Ампера, согласно которой большой магнит, состоит из большого количества подобных простейших магнитиков. В этом есть уверенность физика в абсолютно токовом происхождении магнетизма и его прямой взаимосвязи с электрическими процессами

Ампер делает открытие, что магнитное поле Земли имеет влияние на движущиеся проводники с током. И тогда же он определяет взаимодействие между самими электрическими токами, а немного позднее и формулирует закон этого явления, названный «законом Ампера». Развивает теорию магнетизма, а затем предлагает использовать эти процессы для передачи сигнала.

В 1822 году Андре Ампер открывает магнитный эффект соленоида (катушки с током). Им было придумано усилить магнитное поле с помощью железного сердечника. А в 1826 году он доказывает теорему о циркуляции магнитного поля, и что железо полностью утрачивает магнитные свойства при отсутствии тока, а сталь сохраняет магнетизм в течение долгого времени.

В 1829 году учёный изобретает электромагнитный телеграф и коммутатор. Своим открытием Андре Мари смог опередить ход времени. Тогда еще не существовало устройств, способных распознать электросигнал. Протягивать для каждой буквы, цифры или знака свой провод очень трудоёмко и затратно. Но польза от этого изобретения все же была – сегодня по этому принципу функционируют электромагнитные коммутаторы.

Именно он ввёл термин «кинематика», а в 1830 году и «кибернетика». Великий физик и математик Ампер внёс вклад в развитие химии. Считается, что он независимо от Авогадро вывел закон молярных объемов газов, делал попытки систематизировать химические элементы по их свойствам.

В его честь названа единица силы электрического тока — «ампер», одна из 7 главных единиц СИ. Для её измерения учёный изобрёл прибор, котрый назвали «амперметр». Разносторонний учёный оставил след в истории по изучению ботаники и философии. Им было издано два тома книг под названием «Наброски по философии науки».

Андре-Мари Ампер определил необходимость существования научного течения – ценольбологии, которая изучает проблему общественного счастья. Его целью стало определить наилучшие условия для жизни общества, и создать для этого соответствующую экономическую систему.

Биографы Ампера писали, что он хотел придумать новый язык, с помощью которого могли бы общаться на международном уровне все люди.

Амперметр: виды, сфера применения, способы подключения

По названию устройства можно догадаться о том, кто приложил руку к его созданию. Андре-Мари Ампер – блестящий ученый своего времени, многие годы посвятивший электродинамике. Ему принадлежат многие знаковые открытия в этой области:

• взаимодействие магнитного поля и электрического тока;
• магнитный эффект катушки с током;
• введение в научную терминологию понятия кибернетики и кинематики.

Основная заслуга ученого – не разработка прибора, а подготовка научного плацдарма для самой возможности создания амперметра и вольтметра. Поэтому первые упоминания измерительного устройства датируют 20-ми годами XIX века, когда самому Амперу было уже за 50.

Тогда речь шла о самом простом приборе – гальваноскопе, состоящем из закрученной проволоки и магнитной стрелки. Он позволял уловить относительные показатели по градусу отклонения стрелки.

Гальванометр – прототип амперметра

В течение следующих десятилетий конструкция совершенствовалась. В 1884 году отечественными учеными были разработаны более совершенные приборы, однако патенты были переданы в Германию, ввиду недостаточного развития электротехнического производства. Лишь к тому времени были утверждены названия современных величин. В 1881 г. в отношении тока приняли решение о том, в чем измеряется сила – в Амперах.

Как устроены амперметры сегодня? В корпусе с индикацией располагаются измерительная катушка и постоянные магниты, которые выравнивают ее при подаче электрического тока. Чем сильнее отклонение, тем выше показатель прибора. Существует несколько разновидностей, отличающихся конструкцией и областью применения.

К сведению. Классический вид – прибор со шкалой, деления которой обозначают силу тока в Амперах. В зависимости от величины, движущийся элемент поворачивает стрелку на определенный угол.

Приборы для измерения силы тока

Амперметр – это устройство для определения силы как постоянного, так и переменного тока в электрической цепи. Исходя из предназначения приборов для определенных величин тока, различают амперметры, миллиамперметры и микроамперметры.

В зависимости от принципа действия и особенностей применения, различают следующие виды амперметров. Рассмотрим детально их специфику и основные параметры:

• аналоговые амперметры, в которых предусмотрена магнитоэлектрическая система. Они производятся на базе катушки из тонкой проволоки, вращающейся между магнитными полюсами. В процессе прохода тока через катушку она фиксируется под воздействием вращающего момента, значение которого пропорционально величине тока. В устройстве предусмотрена специальная пружина, которая препятствует повороту катушки, а упругость пружины пропорциональна углу вращения. При установлении баланса данные моменты выравниваются, а стрелка устанавливается на значении, пропорциональном величине тока на данный момент.

Преимуществом аналоговых приборов является то, что нет необходимости в обеспечении независимого питания для определения результата, поскольку в процессе измерения используется питание непосредственно электроцепи, которая замеряется. Также плюсом выступает повышенная чувствительность. Среди минусов следует назвать длительное время для фиксации стрелки в устойчивом положении.

• электромагнитные – разработаны в виде механизмов с зафиксированной катушкой, по которой проходит ток. Также предусмотрено несколько сердечников на оси. Приборы предназначены для фиксации измерительными щупами постоянного тока. Элементами устройств являются измеритель и шкала с промаркированными делениями.

Несомненными плюсами такого типа приборов является возможность измерения силы переменного и постоянного тока, а также удобство использования. Недостатками считаются низкая чувствительность, вследствие чего они используются в сферах, где нет необходимости в сверхточных показателях;

• электродинамические приборы – их принцип действия базируется на взаимодействии магнитных полей напряжения, протекающего по зафиксированной и вращающейся катушками. В устройствах применяется одновременное и попеременное включение катушек, использоваться прибор может при повышенных частотах до 200 Гц. Приборы обладают чувствительностью к посторонним магнитным полям, поэтому измерения не отличаются высокой точностью, причем замеры рекомендуется проводить в отдалении от прочих источников магнитного поля;
• ферродинамические – являются одними из наиболее современных и используемых типов амперметров, поскольку практически не реагируют на прочие магнитные поля и отличаются прочностью. Элементами устройства выступают замкнутый магнитопроводник из ферромагнитного материала, сердечник в основании и зафиксированная катушка. Основная сфера использования приборов такого вида – оборона и комплексы обеспечения безопасности, поскольку они обеспечивают высокую точность полученного результата измерений;
• цифровые амперметры – современные модернизированные устройства, имеющие высокую популярность благодаря удобству использования и точности показателей. Благодаря устойчивости цифрового мультиметра к внешним условиям, температуре и изменениям давления, его можно использовать в условиях вибрации и тряски. Также они подлежат использованию в горизонтальном и вертикальном положениях, что не отражается на точности результата.

Полученные данные в цифровом виде позволяют отслеживать и контролировать показатели автоматически даже при отсутствии оператора.

Разбираясь в вопросе, для чего нужен прибор амперметр, следует отметить, что его ключевой и единственной функцией является измерение силы постоянного и переменного тока на конкретном участке электрической цепи. На основании полученных данных можно делать научные выводы, а на практике приборы применяются для повышения эффективности и производительности различных устройств на основании полученных данных.

Амперметры широко используются на промышленных предприятиях, осуществляющих выработку и распределение электро- и тепловой энергии. Также предназначение прибора немаловажно в сферах:

• электролаборатории;
• автомобилестроительная отрасль;
• точные науки;
• строительная сфера.

Также приборы широко используются в быту. К примеру, специалисты, занимающиеся ремонтом автомобилей, замеряют при помощи амперметра значения электропотребления различных устройств.

Когда был изобретен амперметр?

Первые попытки измерения силы электротока были осуществлены в начале XIX века. В то время к проводнику, через который протекал электрический ток, подносили обычный компас. Судить о величине электротока позволяла величина угла отклонения магнитной стрелки.

Особенности прибора

Приборы классифицируют в зависимости от силы измеряемого тока – амперметры, микро- и миллиамперметры.

Амперметры различаются в зависимости от того, насколько подробно представлена шкала с долями ампера:

• для измерения в микроамперах – микроамперметры;

• для измерения в миллиамперах – миллиамперметры и т.д.

Пределы измерений можно расширить, если в цепь к амперметру добавить магнитный усилитель, трансформатор тока или шунт. Если использовать шунт, то нужно выбрать такой, чтобы сопротивление в рабочей катушке и в нем было 10:1, 100:1 или 1000:1.

Шунт крепится к амперметру с помощью специальных гаек.

Отключите питание электросети перед подключением шунта к амперметру.

Подключая оборудования к сети важно учитывать его полярность – если подключить неправильно, прибор будет показывать отрицательные значения.

Конструктивные особенности

Существует несколько видов приборов, которые конструктивно отличаются друг от друга. Служат они для измерения переменного и постоянного тока. По своему принципу действия амперметры бывают:

• электромагнитными;
• магнитоэлектрическими;
• тепловыми;
• электродинамическими;
• детекторными;
• индукционными;
• фото- и термоэлектрическими.

Из всех видов наиболее точными считаются электромагнитные и магнитоэлектрические приборы. Основу магнитоэлектрических устройств составляет постоянный магнит. При прохождении тока через обмотку рамки, между ним и магнитом создается крутящий момент.

С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале амперметра и показывает значение силы тока. В электродинамическом приборе основными деталями считаются подвижная и неподвижная катушки. Они могут быть соединены между собой как последовательно, так и параллельно.

Проходящие через них токи взаимодействуют между собой, и подвижная катушка, соединенная со стрелкой, отклоняется. Если с помощью амперметра измеряется большая сила тока, то его соединяют через трансформатор.

Как рассчитать шунт для амперметра?

В случаях, когда требуется измерить электрический ток, превышающий максимальное значение шкалы амперметра, необходимо использовать шунт. Его сопротивление рассчитывается по следующей формуле:

• Rш — искомое сопротивление шунта (в Омах);
• Rа – внутреннее сопротивление амперметра (в Омах);
• Iа — максимальная величина тока, измеряемая амперметром (в Амперах);
• Iш — ориентировочная величина измеряемого тока (в Амперах).

Усиление полной шкалы амперметра

Величина силы отталкивания и, следовательно, амплитуда движения иглы зависит от величины тока, протекающего через катушку. Ранее сообщалось, что объем любого инструмента может быть расширен. В случае амперметра для этой цели используется устройство под названием «шунт».

Это позволяет ему проходить только через движущуюся катушку прибора, то ток, который он может терпеть. Шунт формируется сопротивлением давления омического значения ниже, чем показание движущейся катушки прибора, что позволяет пропустить другую часть тока, не допускаемого.

Для того чтобы по показанию вольтметра определить напряжение на зажимах приемника энергии или генератора, необходимо его зажимы соединить с зажимами вольтметра так, чтобы напряжение на приемнике (генераторе) было равно напряжению на вольтметре. Сопротивление вольтметра должно быть большим по сравнению с сопротивлением приемника энергии (или генератора) с тем, чтобы его включение не влияло на измеряемое напряжение (на режим работы цепи).

Класс точности

Чтобы пользование амперметром было действительно эффективным, следует знать погрешность, с которой он осуществляет измерения. В основные характеристики такого прибора входит понятие «класс точности». Данная величина определяется несколькими погрешностями. А если говорить точнее – их границами. Этот параметр еще часто называют приведенной погрешностью. Согласно этому критерию амперметры, да и другие измерительные устройства, могут быть следующих классов:

• 0,05;
• 0,1;
• 0,2;
• 0,5;
• 1,5;
• 2,5;
• 4.

Устройства, что относятся к первым 4 классам называют прецизионными или точными. Их показания будут иметь максимальную точность. А вот приборы, что относятся к другим четырем группам, называют техническими. Если же случилось так, что пометки на устройстве нет, то оно считается внеклассным. Это значит, что его погрешность в измерениях будет даже больше 4%.

В случае с амперметрами классы точности предназначены для понимания границ абсолютной погрешности прибора. И это не будет гарантией, что в показания не будут внесены коррективы из-за других факторов, среди которых можно назвать частоту переменного тока, действие магнитных полей или температурных перепадов. Отдельно следует сказать, что маркировка амперметров в вопросе классов точности осуществляется согласно ГОСТ.

Какие бывают амперметры?

По своему действию амперметры делятся на:

• электромагнитные амперметры. Используются для сетей с переменным током, чаще всего в цепях промышленного назначения. Электромагнитным амперметром можно пользоваться для замеров в цепях с большой силой тока.

• магнитоэлектрические амперметры. Применяют для измерения тока очень маленьких значений в цепях с постоянным током.

• тепловые амперметры. Используются для измерения переменного тока с высокой частотой.

• электродинамические амперметры (используется в основном как контрольный измеритель для проверки приборов). Они сильно реагируют на сторонние магнитные поля и перегрузки.

• ферродинамические амперметры – это надежные приборы, которые обладают высокой прочностью и мало подвергаются воздействию магнитных полей, возникающих не в приборе. Данные амперметры устанавливают в автоматические контролирующие системы.

• термоэлектрические амперметры. Используются для измерения переменного тока с высокой частотой. Внутри прибора установлен нагревательный элемент с термопарой. Из-за проходящего тока нагревается проводник, и термопара фиксирует величину. Из-за возникающего тепла отклоняется рамка со стрелкой на определенный угол.

• цифровые амперметры – это современная модель, сочетающая преимущества аналоговых приборов. Удобны в работе, просты в использовании, небольшие в размерах и обладают высокой точностью получаемых результатов измерений. Кроме того, цифровые приборы можно использовать в разнообразных условиях: он не боится тряски, вибрации и пр. воздействий.

Наиболее чувствительными и точными, являются электродинамические и магнитоэлектрические амперметры.

По конструкции амперметры делятся:

• со стрелочной измерительной головкой без электронных схем;
• со стрелочной измерительной головкой с использованием электронных схем;
• с цифровым индикатором.

Электромагнитный амперметр

Сам по себе гальванометр работает как нечто среднее между милливольтметром и микроамперметром. Включать его в цепь без нагрузки и балластных сопротивлений нельзя – обмотка катушек не рассчитана на значительную силу тока, что нужна силовым электроустановкам и потребителям, подключённым к ним: с большой долей вероятности его обмотка сгорит. Аналоговый гальванометр устроен следующим образом. В поле постоянных магнитов вращается катушка, по которой в момент подключения прибора начинает идти ток. Вырабатывая собственное магнитное поле, катушка поворачивается на определённый угол – пропорционально пропускаемому через неё току. А поворачиваться её заставляет вращательный момент, образующийся при взаимодействии поля постоянного магнита и поля катушки.

Вместе с катушкой поворачивается и стрелка, жёстко закреплённая на ней. Вся эта конструкция закреплена на неподвижной оси, расположенной в центре магнитного зазора. Плоская пружина, прикреплённая одним концом к жёсткой основе (каркасу) прибора, а другой – к оси со стрелкой, при выключении гальванометра из электрической цепи заставляет стрелку вернуться в исходное положение.

Помимо возвращающей пружины, на противовесе стрелки находится балансир – металлическая нить из мягкого и достаточно эластичного металла (например, платины), уравновешивающая стрелку и не дающая её концу задевать за шкалу – алюминиевую пластину с проградуированными делениями, закреплённую в качестве плоской рамки на лицевой части внутренностей гальванометра. В ряде случаев, чтобы не тратить дорогую платину, на противовес стрелки напаивается капля какого-нибудь легкоплавкого сплава (точно в миллиграммах или в сотнях микрограммов). Если балансир порвётся – результаты измерений будут неточными и прерывистыми либо вообще никакими. Правила обращения с гальванометрическим амперметром строго-настрого запрещают его бросать, подвергать жёсткой вибрации и сильным ударам – измерительные головки ломаются очень легко.

Наконец, стрелочный амперметр обладает плоским винтом, немного сдвигающим пружину стрелки в обе стороны. Благодаря повороту этого винта стрелка может находиться не строго на нуле шкалы, а в околонулевой точке. На сколько делений будет нарушен ноль – на столько же амперметр и «приврёт», сняв показание измеряемого тока. Завод-изготовитель после опробования гальванометра самостоятельно калибрует ноль – по шкале. Пользователь сам подстроит точность нуля на глаз с помощью плоской отвёртки – когда обнаружит, что стрелочный ноль сбился и не совпадает со шкальным.

Подпорки из проволоки с резиновыми прокладками, находящиеся по концам шкалы, удерживают стрелку на околонулевой и максимальной позиции, когда гальванометр «зашкаливает» или подключён «задом наперёд». Они не дают пружине перекрутиться, а концу стрелки – биться о края визуального измерительного поля, если измеряемый параметр по невнимательности пользователя окажется в разы больше, чем реальный, который способен отобразить сам прибор.

Магнитоэлектрические

Измерительный блок приборов данной категории состоит из двух основных компонентов. Между полюсами постоянного магнита размещают индукционную катушку. При прохождении через обмотки тока она поворачивается. Присоединив стрелку и шкалу, фиксируют эти движения для получения результатов измерений. Встроенными пружинами ограничивают амплитуду отклонений, возвращают движущиеся компоненты в исходное положение. Встроенным поводком регулируют натяжение. Грузиками компенсируют силу тяжести.

Преимуществами такого инженерного решения являются:

• высокая точность;
• хорошая чувствительность;
• отсутствие дополнительных источников питания;
• демократичная стоимость.

На заметку. Главный недостаток – механические части. Сложность конструкции подразумевает ухудшение надежности. Следует помнить о негативном влиянии ударов и других внешних воздействий. Такой прибор подходит для измерения постоянного тока.

Цифровой

Цифровой амперметр (в идеале – мультиметр) лишён гальванометрической измерительной головки. Вместо гальванометра используется целая система: датчики подаваемого на измерение тока, АЦП, процессор с ПЗУ и оперативной памятью, дисплей с контроллером вывода значений снимаемых показаний. Для записи показаний на внешний носитель может прилагаться microUSB-порт или Wi-Fi/Bluetooth-радиомодуль – это позволяет подключить амперметр или мультиметр к ПК, смартфону или планшету, и использовать специальное приложение для работы с ним.

Термоэлектрический

Создан для цепей быстропеременного тока с частотой в сотни и тысячи герц. Основа такого амперметра – магнитоэлектрическая головка. Он состоит из отрезка проводника, к которому подсоединена термопара. Ток, нагревающий проводник, приводит к выделению тепла, улавливаемого термопарой. Теплоизлучение отклоняет рамку со стрелкой на расчётный угол, линейно зависящий от величины проходного тока.

Электродинамический

Его назначение – измерять ток в быстропеременных электроустановках, работающих на повышенной (до 200 Гц) частоте. Для электродинамических амперметров подойдёт помещение или отсек, где полностью отсутствуют лишние электромагнитные поля. Однако они высокоточны и применяются для регулярной поверки замерителей всех остальных типов.

Ферродинамический

Каркас ферродинамического замерителя исполнен из ферромагнетика, железного сердечника и статичной катушки. Он обладает классом точности, присущим электродинамическому амперметру, но нечувствителен к электромагнитным помехам (паразитным полям).

Типы амперметров

Исходя из вида отсчетного устройства амперметры делятся на приборы с:

• со стрелочным указателем
• со световым указателем;
• с пишущим устройством;
• электронные устройства.

1. Электромагнитные– предназначены для использования в цепях постоянного, переменного тока. Обычно используются в привычных электроустановках переменного тока с частотой 50 Гц.
2. Магнитоэлектрические— предназначены для фиксации силы тока малых значений постоянного тока. Они имеют магнитоэлектрическое измерительное устройство и шкалу с проградуированными делениями.
3. Термоэлектрическиеприборы предназначены для измерения силы тока в цепях высоких частот. В состав таких приборов входят магнитоэлектрический механизм, выполненный в виде проводника, к которому приваривается термопара.
   Васильев Дмитрий ПетровичПрофессор электротехники СПбГПУЗадать вопрос Протекающий по проводку ток вызывает его нагрев, который фиксируется термопарой. Формирующееся излучение своим влиянием вызывает отклонение рамки на угол, который пропорционален силе тока.
4. Ферродинамическиеприборы — состоят из замкнутого магнитопровода, выполненного из ферромагнитного материала, сердечника и неподвижной катушки. Характеризуются высокой точностью измерения, надёжностью конструкции и низкой чувствительностью к воздействию электромагнитных полей.
5. Электродинамическиеустройства предназначены для замеров величины силы тока в цепях постоянного / переменного токов повышенных частот (до 200 Гц). Они чувствительны к перегрузкам и внешним электромагнитным полям. Но из-за высокой точности замеров их используют в роли контрольных приборов для поверки действующих амперметров.
6. Цифровые амперметры – современная модель приборов, сочетающая преимущества аналоговых приборов. На сегодня такие устройства завоевывали лидирующие позиции. Это объясняется удобством в работе, легкостью использования, небольшими размерами и высокой точностью получаемых результатов измерений.

1. Количество входов 1
2. Измеряемый переменный ток 1 …50 А
3. Погрешность измерения 1%
4. Дискретность индикации 0,1 А
5. напряжение питания -100…-400 В, 50 (+1) Гц Габаритные размеры 90x51x64 мм

Цифровое устройство амперметр базовой модели выпускается в нескольких типовых модификациях в зависимости от базового значения параметров замеряемого тока. При заказе данной модели цифрового амперметра, требуется заявить, с каким базовым параметром силы тока Вам придётся работать: 1 А, 2 А или 5 А.

Базовые параметры замеряемого тока, Iн-1 Ампер (СА3020-1), 2 Ампер (СА3020-2) или 5 Ампер (СА3020-5);

1. Границы замеряемых токов от 0,01 Iн до 1,5 Iн;
2. Диапазон частот по замеряемым токам от 45 до 850 Герц;
3. Границы базовой допускаемой существующей погрешности ±0,2% к оптимальному значению параметров замеряемой силы тока;
4. Напряжение по питанию — сеть переменного тока напряжением (85-260) Вольт и частотой (47-65) Герц или постоянное напряжение (120 — 300) Вольт;
5. Потребляемая устройством мощность не больше чем 4 ВА;
6. Размерные габариты 144x72x190 мм;
7. Масса не больше чем 0,55 кг;
8. Мощность, потребляемая измерительной цепью амперметров серии 3020, не превышает: для СА3020-1 – 0,12 ВA; для СА3020-2 – 0,25 ВA; для СА3020-5 – 0,6 ВA.

Сфера применения амперметров

Приборы для измерения тока нашли применение в различных сферах. Их активно используют на крупных предприятиях, связанных с генерацией и распределением электрической, тепловой энергии.

Где применяются амперметры:электротехнике – энергетикеавтомобилестроенииточных наукахстроительствеэлектролабораториях

Но не только средние и крупные предприятия используют этот прибор: они востребованы и среди обычных людей. Практически любой опытный автоэлектрик имеет в арсенале подобное устройство, позволяющее проводить замеры показателей электропотребления приборов, узлов автомобилей и пр.

Способы подключения амперметра

Основная особенность прибора заключается в том, что он должен обладать маленьким сопротивлением. Это нужно для обеспечения незначительного падения напряжения на нем. Для идеального замера прибор должен иметь нулевое внутреннее сопротивление, но это недостижимо. Подключение амперметра в цепь производится последовательно, в отличие от вольтметра.

Если подключить его параллельно источнику питания, ток пойдет фактически короткозамкнутым путем и может повредить прибор. Схема подсоединения амперметра Схема подключения амперметра может быть прямой и косвенной. При прямой схеме прибор непосредственно подключается в цепь между источником питания и нагрузкой. Косвенная схема реализуется двумя способами:

Установка шунта параллельно амперметру, когда почти весь ток пропускается через шунт, обладающий небольшим сопротивлением, а на катушку прибора попадает незначительная его часть. Соотношение между токами и сопротивлениями шунта и прибора: Iш/Iпр = Rпр/Rш.

Таким образом, применяя откалиброванные шунты можно расширить диапазон измеряемых токов; Использование измерительных трансформаторов. Применяется для фиксации токов больших величин на электрооборудовании высокого напряжения. Ток в силовых электроцепях преобразуется посредством трансформаторов в маленькие величины (обычно это 5 А).

К выводам вторичной обмотки подключаются измерительные приборы. Важно! Выводы вторичной обмотки всегда замыкаются на резистор, а работа в разомкнутой цепи запрещается из-за того, что она может оказаться под фазным напряжением силовой цепи.

Последовательность подключения амперметра с шунтом Схемы с трансформаторами тока применяются на энергопредприятиях. Для подключения амперметров в низковольтных цепях электрики-любители, как правило, используют схему с шунтами. Схема подсоединения амперметра с шунтом Последовательность шагов по сборке схемы:

• Многие амперметры комплектуются откалиброванными шунтами. Необходимо знать приблизительный диапазон токов измерения.
• Зная ток, выбирается соответствующий шунт;
• Закрепить шунт на контактных выводах амперметра;
• Обесточить устройство, предназначенное для контроля тока;
• Разомкнуть питающую электроцепь и включить в нее последовательно с нагрузкой (лампой, резистором и т. д.) амперметр с закрепленным на нем шунтирующим элементом, учитывая полярность прибора (для аналоговых устройств) и источника;
• Подать напряжение и снять данные;
• Вновь отключить питающий источник, отсоединить амперметр и восстановить нормальную схему;

Цена одного деления прибора определяется, исходя из значения тока, указанного на шунте. В мультиметре шунты уже встроены в прибор. Нужно только поставить переключатель в нужный диапазон измерений. Делается это при снятом питании.

Если амперметр включается в цепь для определения зарядного тока между ЗУ и аккумулятором, то «плюс» ЗУ соединяется с «плюсом» амперметра, а «минус» амперметра с «плюсом» аккумулятора. Подсоединение цифрового вольтамперметра

Магнитоэлектрические амперметры используются только в цепях постоянного тока. В поле постоянного магнита перемещается катушка измерительного прибора, связанная со стрелкой. Магнитное поле катушки, по которой проходит ток, взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита, и стрелка отклоняется на соответствующий угол в ту или иную сторону.

Если такой прибор включить в цепь переменного тока, и попытаться провести измерения, то ничего не выйдет, ведь стрелка просто будет колебаться с частотой тока возле нулевого положения, и прибор может сгореть. Решается проблема применением схемы выпрямления. Выпрямительная система позволит измерить переменный ток частотой до 10кГц, при условии, что форма тока — синус.

Аналоговые амперметры по сей день не потеряли популярность. Им не нужно питание от батареек, измеряемая цепь дает им питание. Стрелка наглядно отображает показания. Но стрелочные приборы имеют недостаток — они довольно инертны.

Цифровые амперметры содержат аналого-цифровой преобразователь, и на ЖК-дисплее отображаются просто готовые цифры, показывающие результат измерений. Цифровые приборы лишены инертности, обладают высокой частотой опроса схемы, и наиболее современные дорогие амперметры могут выдавать до 1000 результатов измерения за одну секунду. Минус один — нужен дополнительный источник питания такому прибору.

Отличия приборов для постоянного и переменного тока

Амперметрами называются приборы для измерения силы тока, величины тока. Данные приборы всегда включаются последовательно в цепь, измерение тока в которой требуется произвести. Амперметры, в отличие от вольтметров, обладают при включении в цепь чрезвычайно малым сопротивлением, чтобы процесс измерения минимально влиял бы на показания. Итак, амперметры служат для измерения величин токов.

При измерении значительных токов, через рабочую катушку прибора протекал бы недопустимо большой ток, что потребовало бы усложнять конструкцию, по этой причине, для возможности безопасного измерения больших токов прибегают к шунтированию рабочей катушки прибора, чтобы через саму катушку протекал не весть измеряемый ток, а только малая его часть. То есть измеряемый постоянный ток разделяют на ток шунта и ток рабочей катушки измерительного прибора, при этом шунт пропускает через себя почти весь ток измеряемой цепи.

Шунт подбирают таким образом, чтобы соотношение токов в нем и в рабочей катушке получалось 10 к 1, 100 к 1 или 1000 к 1, то есть соотношением сопротивлений шунта и измерительной цепи добиваются приемлемого режима работы измерительного прибора.

Амперметры для измерения небольших токов градуируются в миллиамперах, и называются миллиамперметрами, также есть и микроамперметры.

Если нужно измерить ток переменный, да еще и немалый, как это делают при помощи токовых клещей, то здесь в схему добавляется измерительный трансформатор тока. Трансформатор тока имеет вторичную обмотку из множества витков, нагруженную резистором, а первичной обмоткой выступает один виток провода, просто пропущенного через окно сердечника трансформатора тока. По сути получается, что амперметр подключается ко вторичной обмотке токового трансформатора.

Когда изготавливают трансформатор тока для амперметра переменного тока, рассчитывают витки и резистор вторичной обмотки так, чтобы если измеряемый ток составляет 1000 ампер, то ток вторичной обмотки не превышал бы 0,5 ампер. Шкалу прибора градуируют на наибольший измеряемый ток, текущий в обмеряемом проводе, то есть на максимальный ток первичной обмотки токового трансформатора прибора.

Амперметр переменного тока никогда не включают в работу при разомкнутой вторичной обмотке токового трансформатора, поскольку в этом случае наведенная ЭДС попросту сожжет прибор, и амперметр станет опасным для персонала.

Применение в амперметрах трансформаторов тока позволяет безопасно проводить измерения в цепях высокого напряжения, поскольку вторичная обмотка, соединенная непосредственно с измерительным прибором, всегда надежно изолируется. Часто корпус прибора для пущей безопасности заземляют, как и вторичную обмотку измерительного токового трансформатора, чтобы даже в случае пробоя изоляции между обмотками, персонал остался в безопасности.

На большинстве автомобилей для контроля за работой системы электроснабжения используется только контрольная лампа заряда, которая не контролирует состояние аккумуляторной батареи, зарядный ток, величину напряжения в бортовой сети и, кроме того, не позволяет определять ряд неисправностей в цепях. Полную информацию о работе генератора и аккумуляторной батареи можно получить, если оснастить автомобиль амперметром и вольтметром.

Амперметр обычно подключается в разрыв провода идущего от генератора к аккумулятору. Например на Вазовских машинах между выводам “В+” генератора и “+” аккумуляторной батареи. Подключение Амперметра должно производиться проводом подходящего сечения.

Так например амперметр АП-111 необходимо подсоединять проводом сечением не менее 20кв, в противном случае провод будет греться. Сам Амперметр в процессе работы тоже может немного нагреваться, т.к. внутри него установлен шунт, на котором, при большом токе тоже выделяется тепло, это не является неисправностью.

Вольтметр подключется гораздо проще, в любом месте где есть “+”. Соответственно один контакт подключается к корпусу другой удобнее подключить к клемме замка зажигания где появляется “+” при включении зажигания. На рисунке показана типичная принципиальная схема подключения Амперметра и вольтметра

Правила того, как подключить амперметр, следует знать каждому. Так, например, подобные знания нередко используются при составлении заданий экспериментальных туров олимпиад школьников или же лабораторных работ.

Начнем с принципа работы амперметра. То, что он измеряет силу тока, очевидно просто из названия. Это происходит следующим образом: электрический ток, двигающийся по цепи, проходит и по прибору. При этом создается вращающий момент, который становится причиной отклонения динамической (подвижной) части на некоторый угол. Подобное отклонение прямо пропорционально силе тока. Далее это отображается визуально, например, движением стрелки или выводом числа.

Вспомним понятия параллельного и последовательного подключения. Если нужно измерить силу тока на каком-нибудь приемнике, то значение ее должно совпадать с тем, что проходит через амперметр. Это характерно конкретно для последовательного соединения.

Однако способ присоединения – не единственное важное условие того, как подключить амперметр. Не меньшее значение имеет сопротивление амперметра. Если оно вдруг окажется выше, чем сопротивление приемника, при подключении прибора система работы цепи нарушится, и значение тока, действующего на приемник, изменится. При подключении в разрыв не имеет значения, подключать «плюсом» к источнику питания или прибору. Главное, чтобы последовательно, а не параллельно.

Видов амперметров существует несколько. Среди них аналоговый и цифровой. С из помощью можно измерять и постоянный, и переменный ток. Однако для любого их них правила подключения амперметра сохраняются без изменений.

Стоит только проверить, какой ток измеряет конкретный прибор. Это указано на самом устройстве. Если ток постоянный, указано «=», если переменный – «

». Это необходимо сделать обязательно, в противном случае амперметр работать не будет.

Кроме того, при работе с электричеством надо следовать правилам безопасности. При контакте с оголенными проводами и небрежном отношении есть вероятность если получить не электрический ожог, то весьма неприятные ощущения.

Особенно это касается реальных установок, потому что в школьной лаборатории, как правило, цепь работает от батарейки, и сила тока не слишком высокая. Таким образом, характерной особенностью амперметра является его последовательное подключение. Это ограничивает количество способов, как подключить амперметр.

Чем амперметр отличается от вольтметра

Разбираемся с электроизмерительными приборами

Главные особенности понятны из специфических названий. На первой картинке показано, как подключается амперметр (последовательно). Это необходимо для пропускания тока и соответствующего измерения его величины. Подсоединение вольтметра делают параллельно. В таком варианте прибор будет показывать разницу потенциалов между двумя точками, напряжение на определенном резисторе или другом элементе электрической схемы.

Как определить цену деления амперметра

Разнообразие приборов создает естественные затруднения в ходе проведения измерений. Следующий пример поможет разобраться с методикой правильного определения значений на стрелочном индикаторе. В любом случае начинают с буквенного обозначения на циферблате:

• «А» – это амперы, пересчет не нужен;
• «mA» – миллиамперы, итоговое значение вычисляют умножением на 0,001.

Как считывают показания Как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220в

Этим прибором измеряют силу тока до 4 ампер включительно. Перевод значений не нужен, потому что есть отметка «А». Чтобы узнать цену одного деления, вычитают из большего меньшее значение соседних цифр. Далее делят на количество пустых промежутков между рисками.

Справка. «РИСКА – линия (штрих), нанесённая … на шкалу измерительного прибора». Большая политехническая энциклопедия под редакцией Рязанцева, вып. 2011 г.

В приведенном примере:

В описании к прибору можно найти допустимую производителем погрешность. Эту величину, как правило, указывают в процентах.

Как работают амперметр и вольтметр

Учимся легко считать потребляемую мощность электроприбора

Рассмотренные выше конструкции пригодны для создания одного и другого прибора. Разница – не только в схеме подключения. Отличаются разметка и сопротивление индукционной катушки. Встроенным резистором ограничивают силу тока/ мощность в амперметре/ вольтметре, соответственно.

В первом варианте он выполняет функции шунта. Параллельное подсоединение с минимальным электрическим сопротивлением обеспечивает прохождение большей части тока именно по этой цепи. Этим защищают индуктивный элемент от повреждений.

Во втором – подбирают сопротивление, во много раз превосходящее соответствующий показатель катушки. Другой особенностью является выбор материала резистора с минимальным изменением рабочих параметров при росте (уменьшении) температуры.

Как подключают амперметр в электрическую цепь

Подсоединить прибор в разрыв цепи несложно. Для безопасности эту процедуру выполняют после отключения источника питания. Предварительно надо убедиться, что максимальный ток не превышает возможности амперметра. Данные шкалы дублированы в сопроводительной технической документации.

После подачи питающего напряжения снимают показания. Следует дождаться прекращения колебаний стрелки. Если она перемещается в обратную сторону, меняют полярность подключения. При чрезмерно большом токе используют дополнительное шунтирование.

Последовательность подключения

Чтобы получить правильные результаты замеров, нужно знать особенности подключения оборудования к цепи и соблюдать технику безопасности.

Прямое подключение амперметра к источнику питания вызовет короткое замыкание!

Порядок действий:

1. Перед подключением нужно подобрать соответствующий трансформатор или шунт
2. Установить правильный предел измерений. Рассчитать максимальный ток, который может быть в цепи можно по закону Ома или мощности потребителя.
3. Установить режим, в котором будет работать амперметр.
4. Подключить устройство к трансформатору или шунту.
5. Подать питание.
6. Цифровые амперметры сразу покажут результаты замеров, аналоговые – спустя некоторое время после включения.

Переградуировка прибора

Новую градуировку обновлённого стрелочного амперметра под новый шунт нужно произвести следующим образом.

1. Снимите переднюю часть корпуса (смотровое окно прибора) вместе со стеклом.
2. Подключите одну из лампочек известного номинала последовательно с амперметром к батарее или сетевому адаптеру питания. Так, на лампочках накаливания указывается ток в амперах и напряжение в вольтах. Если вы подключаете светодиодную панель или фару, на которой, например, указано напряжение 12 В и мощность в 24 Вт – вашим рабочим током будет 2 А (мощность, делённая на напряжение источника питания).
3. Отметьте, на какой угол отклонилась стрелка прибора, точкой с числом (в данном случае это 2).
4. Идеальный вариант – включите параллельно друг с другом одинаковые лампочки или фары, увеличивая их число каждый раз на одну. Так можно «прометить» всю шкалу амперметра. Этот способ хорош для переменного тока – шкала амперметра получается нелинейной за счёт влияния частоты тока и падения части напряжения на диодах. Разметка «на глаз» или с использованием транспортира (или по уже имеющейся «линейке» прибора), как часто делают при постоянном токе, не подойдёт. Лучше перестраховаться и сделать точнее.
5. Закончив разметку, соберите прибор и проверьте, надёжно ли держится крепление шунта, хорош ли электрический контакт между ним и амперметром. Если габариты амперметра позволяют, шунт часто заливают эпоксидным клеем, а затем получившийся элемент (в виде бруска) приклеивают к задней стенке измерительной головки.

Амперметр с новым шунтом готов к работе. Можно подключить щупы или токовые клещи.

Примеры

Покажем на простых примерах, как решать задачи на вычисление силы тока по формуле.

Задача 1.

На участке цепи имеются три параллельно включенных резистора (см. рис. 5). Значения сопротивлений резисторов: R1 = 5 Ом; R2 = 25 Ом; R3 = 50 Ом. Требуется рассчитать силу тока для каждого резистора и на всём участке, если на нем поддерживается постоянное напряжение 100 В.

Рис. 5. Пример 1

Решение: При параллельном соединении нагрузочных элементов U = const, то есть, напряжение одинаково на всех резисторах и составляет 100 В. Тогда, по закону Ома I = U/R

• I1 = U/R1 =100/5 = 20 А;
• I2 = U/R2 =100/25 ≈ 4 А;
• I3 = U/R3 =100/50 = 2 А.

Для вычисления искомого параметра на всем участке цепи, нам необходимо знать общее сопротивление этого участка. Учитывая тот факт, что при параллельном соединении нагрузочных элементов в цепи их общее сопротивление равно:

Имеем: 1/R= 1/5 + 1/25 + 1/50 = 13/50; R = 50/13 ≈ 3.85 (Ом)

Тогда: I = U/R = 100 В/3,85 Ом ≈26 А.

Ответ:

• Сила тока на сопротивлениях: I1 =20 А; I2 = 4А; I3 = 2 А.
• Сила тока, поступающего на рассматриваемый участок цепи равна 26 А.

Задача 2.

Мощность электрочайника 2 кВт. Чайник работает от городской сети под напряжением 220 В. Сколько электричества потребляет этот электроприбор?

Решение:

Воспользуемся формулой для нахождения силы тока, включающей напряжение и мощность: I = P/U.

• 2 кВт преобразим в ватты: 2 кВт = 2000 Вт.
• Подставляем данные: I = 2 000 Вт/ 220 В ≈ 9 А
• Ответ: Нагревательный элемент электрочайника рассчитан на 9 А.

Задача 3.

Вычислить силу тока в цепи, если известно, что сопротивление составляет 5 Ом, ЭДС источника питания 6 В, а его внутреннее сопротивление составляет 1 Ом.

Решение.

Применяя закон Ома для полной цепи, запишем: I = ε / (R+r′)

I = 6 В / (5 Ом + 1 Ом) = 1 А.

Ответ: сила тока 1 А.

Задача 4.

Сколько энергии потребляет электроплита за 2 часа работы, если сопротивление нагревательного элемента 40 Ом?

Решение:

За время t электричество выполнит работу A = U*I*t.

Напряжение сети известно – оно составляет 220 В.Силу тока находим по формуле: I = U/R, тогда A = (U2/R)*t или

A = ((220 В)2 / 40 Ом) * 2 ч = 2420 Втч = 2,42 кВтч

Ответ: За 2 часа работы электроплита потребляет 2,42 кВт часов электроэнергии.

Применяя формулы для вычисления параметров электричества, пользуясь фундаментальными законами физики можно находить неизвестные данные для составных элементов цепей и электроприборов с целью оценки их состояния. В каждом отдельном случае необходимо определить известные параметры тока, которые можно использовать в дальнейших вычислениях. Обычно, это напряжение, мощность или сопротивление нагрузки.

Если можно обойтись без измерений амперметром – лучше прибегнуть к вычислениям, даже если при этом потребуется измерить напряжение. Такое измерение можно проводить без разрыва электрической цепи, чего нельзя сделать при помощи амперметра.

Советы по выбору

Немного следует сказать об особенностях, которые позволят выбрать максимально эффективное устройство для определенных нужд. Например, чтобы измерения были максимально точны, следует выбирать устройство с сопротивлением до полуома. Кроме того, будет отлично, если у прибора зажимы контактов будет иметь специальный антикоррозийный слой – так он прослужит дольше. Кроме того, корпус должен быть выполнен из максимально качественных материалов, не иметь повреждений и деформаций, по возможности быть герметичным, чтобы влага не попадала внутрь. Это продлит срок службы устройства и окажет существенное влияние на точность показаний.

Лучше всего приобретать цифровые устройства, которые не имеют таких недостатков, как стрелочные. Еще один совет состоит в том, что ни в коем случае нельзя подключать амперметр в сеть напрямую при отсутствии нагрузки. Иначе он просто сломается. Кроме того, во время проведения измерений нельзя прикасаться к токоведущим частям устройства, которые не имеют изоляции, из-за вероятности удара током. Если имеется механический амперметр, то он полностью должен соответствовать по характеристикам сети, для которой его будут использовать.

Подобные приборы ни в коем случае нельзя бросать или трясти. Это может негативно сказаться на точности данных.