Kaip prietaisas matuoja įtampą. Įtampos matavimas. Matavimų tipai ir principas. Ypatumai. Kaip išmatuoti srovę su multimetru

Sveiki visi, Vladimiras Vasiljevas vėl su jumis susisiekia. Naujųjų metų šventės eina į pabaigą, vadinasi, reikia ruoštis darbo dienoms, su tuo ir sveikinu, mieli draugai! Heh, tik nesinervink ir nenusimink, reikia mąstyti pozityviai.

Taigi per šias Naujųjų metų šventes kažkaip pagalvojau apie savo tinklaraščio auditoriją: „Kas jis toks? Kas yra mano tinklaraščio lankytojas, kuris kiekvieną dieną ateina skaityti mano įrašų? Gal iš smalsumo atėjo visapusiškas specialistas paskaityti, ką aš čia nuveikiau? O gal tai koks radijo inžinerijos mokslų daktaras, atėjęs pasižiūrėti, kaip lituoti multivibratoriaus grandinę? 🙂

Žinote, visa tai mažai tikėtina, nes patyrusiam specialistui visa tai jau praėjo etapą ir greičiausiai viskas nebėra taip įdomu ir jie patys turi ūsus. Jie gali susidomėti tik iš tuščio smalsumo, aišku, labai džiaugiuosi ir visų laukiu išskėstomis rankomis.

Taigi padariau išvadą, kad pagrindinis mano tinklaraščio ir daugumos radijo mėgėjų svetainių kontingentas yra pradedantieji ir mėgėjai, naršantys internete ieškodami naudingos informacijos. Tai kas po velnių, aš jo tiek mažai turiu? Taip greitai bus geriau Nepraleisk!

Prisimenu save, kai internete ieškojau kokios nors paprastos schemos, nuo kurios kur nors pradėti, bet kažkas visada netiko, kažkas atrodė absurdiška. Man trūko pagrindų, kad būtų galima pagal principą nuo paprasto iki sudėtingo pradėti suprasti mane dominančią temą.

Beje, pirmoji knyga, kuri man labai padėjo, nuo kurios perskaičius tikrai pradėjo kilti supratimas, buvo P. Horowitzo, W. Hillo knyga „The Art of Circuitry“. Rašiau apie ją, ten galite parsisiųsti knygą. Taigi, jei esate pradedantysis, būtinai atsisiųskite jį ir leiskite jam tapti jūsų žinynu.

Kas yra įtampa ir srovė?

Beje, kas tiksliai yra elektros srovė ir įtampa? Manau, kad niekas iš tikrųjų nežino, nes norint tai žinoti, reikia bent pamatyti. Kas gali matyti srovę, tekančią per laidus?

Taip, niekas, žmonija dar nepasiekė tokių technologijų, kad galėtų asmeniškai stebėti elektros krūvių judėjimą. Viskas, ką matome vadovėliuose ir moksliniuose straipsniuose, yra tam tikra abstrakcija, sukurta daugelio stebėjimų dėka.

Na, apie tai galima daug kalbėti... Taigi pabandykime išsiaiškinti, kas yra elektros srovė ir įtampa. Nerašysiu apibrėžimų, apibrėžimai nesuteikia paties esmės supratimo. Jei domina, pasiimkite bet kurį fizikos vadovėlį.

Kadangi mes nematome elektros srovės ir visų laidininke vykstančių procesų, tai pabandysime sukurti analogiją.

Ir tradiciškai laidininke tekanti elektros srovė lyginama su vamzdžiais tekančiu vandeniu. Pagal mūsų analogiją vanduo yra elektros srovė. Vanduo vamzdžiais teka tam tikru greičiu, greitis yra srovės stiprumas, matuojamas amperais. Na, vamzdžiai yra laidininkas.

Na, mes įsivaizdavome elektros srovę, bet kas yra įtampa? Padėkime dabar.

Vanduo vamzdyje, nesant jokių jėgų (gravitacijos, slėgio), netekės, ilsėsis kaip ir bet kuris kitas skystis, pilamas ant grindų. Taigi ši jėga arba, tiksliau, energija mūsų santechnikos analogijoje bus pati įtampa.

Bet kas atsitiks vandeniui iš rezervuaro, esančio aukštai virš žemės? Vanduo audringa srove veržiasi iš rezervuaro į žemės paviršių, varomas gravitacijos. Ir kuo aukščiau bakas yra nuo žemės, tuo greičiau vanduo išteka iš žarnos. Ar supranti apie ką aš kalbu?

Kuo aukštesnis bakas, tuo didesnė jėga (skaitymo įtampa) veikia vandenį. Ir kuo didesnis vandens tėkmės greitis (skaitykite srovės stiprumą). Dabar tampa aišku ir galvoje pradeda formuotis spalvingas vaizdas.

Potencialo, potencialų skirtumo samprata

Sąvoka „potencialas“ arba „potencialų skirtumas“ yra glaudžiai susijusi su elektros srovės įtampos sąvoka. Gerai, grįžkime prie mūsų santechnikos analogijos.

Mūsų bakas yra ant kalvos, todėl vanduo netrukdomas tekėja vamzdžiu žemyn. Kadangi vandens bakas yra aukštyje, šio taško potencialas bus didesnis arba teigiamas nei esantis žemės lygyje. Pažiūrėkite, kas atsitiks?

Turime du taškus su skirtingais potencialais, tiksliau, skirtingomis potencialo vertėmis.

Pasirodo, kad elektros srovė tekėtų per laidą, potencialai neturi būti lygūs. Srovė teka iš didesnio potencialo taško į mažesnio potencialo tašką.

Prisiminkite šią išraišką, kad srovė eina nuo pliuso iki minuso. Taigi viskas yra tas pats. Pliusas yra labiau teigiamas, o minusas yra labiau neigiamas.

Beje, ar norite užpildyti klausimo? Kas atsitiks su srove, jei potencialios vertės periodiškai keisis vietomis?

Tada stebėsime, kaip elektros srovė keičia savo kryptį į priešingą kiekvieną kartą, kai keičiasi potencialai. Tai pasirodys kaip kintamoji srovė. Bet mes to dar nesvarstysime, kad galvoje susidarytų aiškus procesų supratimas.

Įtampos matavimas

Įtampai matuoti naudojamas voltmetras, nors dabar populiariausi yra multimetrai. Multimetras yra toks kombinuotas instrumentas, kuriame yra daug dalykų. Rašiau apie tai ir pasakiau, kaip juo naudotis.

Voltmetras yra tik prietaisas, matuojantis potencialų skirtumą tarp dviejų taškų. Įtampa (potencialų skirtumas) bet kuriame grandinės taške paprastai matuojama akumuliatoriaus NULIS arba GND arba ĮŽEMĖS arba MINUSO atžvilgiu. Nesvarbu, svarbiausia, kad tai būtų taškas, turintis mažiausią potencialą visoje grandinėje.

Taigi, norėdami išmatuoti nuolatinę įtampą tarp dviejų taškų, atliekame šiuos veiksmus. Juodas (neigiamas) voltmetro zondas įstrigo toje vietoje, kur, tikėtina, galime stebėti tašką su mažesniu potencialu (NULIS). Įkišame raudoną zondą (teigiamą) į tašką, kurio potencialas mus domina.

O matavimo rezultatas bus potencialų skirtumo skaitinė vertė arba, kitaip tariant, įtampa.

Srovės matavimas

Skirtingai nuo įtampos, kuri matuojama dviejuose taškuose, srovė matuojama viename taške. Kadangi srovės stiprumas (arba jie tiesiog sako, kad srovė) pagal mūsų analogiją yra vandens tekėjimo greitis, šį greitį reikia matuoti tik viename taške.

Turime nutraukti vandens tiekimą ir į tarpą įstatyti skaitiklį, kuris skaičiuos litrus ir minutes. Kažkas panašaus į tai.

Panašiai, jei grįšime į realų savo elektrinio modelio pasaulį, gausime tą patį. Norėdami išmatuoti elektros srovės dydį, prie elektros grandinės pertraukos turime prijungti paprastą prietaisą – ampermetrą. Ampermetras taip pat yra multimetro dalis. Taip pat galite perskaityti.

Multimetro zondai turi būti pertvarkyti esamu matavimo režimu. Tada mes įkandame savo laidininką ir prijungiame laidus prie multimetro ir voila - dabartinė vertė bus rodoma multimetro ekrane.

Na, brangūs draugai, manau, kad mes neleidome laiko veltui. Susipažinus su mūsų santechnikos modeliais, galvoje pradėjo formuotis galvosūkis, ėmė formuotis supratimas.

Na, pabandykime tai patikrinti pagal Ohmo dėsnį.

• I - srovė, matuojama amperais (A);
• U įtampa, matuojama voltais (V);
• R varža, matuojama omais (omais)

Ohmas mums pasakė, kad elektros srovė yra tiesiogiai proporcinga įtampai ir atvirkščiai proporcinga varžai.

Šiandien nekalbėjau apie pasipriešinimą, bet manau, kad jūs suprantate. Atsparumas elektros srovei yra laidininko medžiaga. Mūsų vandentiekio sistemoje vandens tekėjimui priešinasi surūdiję vamzdžiai, užsikimšę rūdžių ir kitų dalykų. 🙂

Taigi, Ohmo dėsnis veikia visa savo šlove tiek vandentiekio sistemoje, tiek elektrinėje. Gal reiktų pereiti į santechniką, panašumų daug. 🙂

Kuo aukščiau pakeltas vandens bakas, tuo greičiau vanduo tekės vamzdžiais. Bet jei vamzdžiai bus užteršti, greitis bus mažesnis. Kuo didesnis atsparumas vandeniui, tuo lėčiau jis tekės. Jei yra užsikimšimas, vanduo paprastai gali atsistoti.

Na, dėl elektros. Srovės dydis yra tiesiogiai proporcingas įtampos dydžiui (potencialų skirtumui), ir atvirkščiai proporcingas varžai.

Kuo didesnė įtampa, tuo didesnė srovė, bet kuo didesnė varža, tuo mažesnė srovė. Įtampa gali būti labai aukšta, bet srovė gali netekėti dėl pertraukos. O lūžis tas pats, lyg vietoj metalinio laidininko prijungtume laidininką iš oro, o oras turi tiesiog milžinišką pasipriešinimą. Čia srovė sustoja.

Na, mieli draugai, dabar atėjo laikas baigti, kaip ir pasakiau viską, ką norėjau pasakyti šiame straipsnyje. Jei turite klausimų, klauskite komentaruose. Bus dar daugiau, planuoju parašyti pamokų seriją, taigi Nepraleisk…

Linkiu sėkmės, sėkmės ir iki greito pasimatymo!

Iš n/a Vladimiras Vasiljevas.

P.S. Draugai, būtinai užsiprenumeruokite naujienas! Užsiprenumeravę gausite naują turinį tiesiai į savo pašto dėžutę! Ir, beje, kiekvienas prenumeratorius gaus naudingą dovaną!

Konstruktorius ZNATOK 320-Znat "320 schemos" yra įrankis, kuris leis įgyti žinių elektronikos ir elektrotechnikos srityse, taip pat suprasti laidininkuose vykstančius procesus.

Konstruktorius yra visaverčių radijo komponentų rinkinys su specialiais. konstruktyvus, leidžiantis juos montuoti be lituoklio pagalbos. Radijo komponentai montuojami ant specialios plokštės – pagrindo, kuris galiausiai leidžia gauti pilnai veikiančias radijo konstrukcijas.

Naudodamiesi šiuo konstruktoriumi galite surinkti iki 320 skirtingų schemų, kurių konstravimui yra išsamus ir spalvingas vadovas. Ir jei prie šio kūrybinio proceso prijungsite savo vaizduotę, galite gauti daugybę skirtingų radijo struktūrų ir išmokti analizuoti jų darbą. Šią patirtį laikau labai svarbia ir daugeliui ji gali būti neįkainojama.

Štai keletas pavyzdžių, ką galite padaryti su šiuo konstruktoriumi:

Skraidantis propeleris;
Plojant rankomis ar oro srove įjungiama lempa;
Valdomi žvaigždžių karų, gaisrinio automobilio ar greitosios pagalbos garsai;
muzikos gerbėjas;
Elektrinis šviesos pistoletas;
Morzės kodo mokymasis;
poligrafas;
Automatinis gatvės žibintas;
Megafonas;
radijo stotis;
Elektroninis metronomas;
Radijo imtuvai, įskaitant FM diapazoną;
Prietaisas, primenantis apie tamsos ar aušros pradžią;
Signalizacija, kad vaikas šlapias;
Apsaugos signalizacija;
Muzikinė durų spyna;
Lygiagrečiai ir nuosekliai sujungtos lempos;
Rezistorius kaip srovės ribotuvas;
Kondensatoriaus įkrovimas ir iškrovimas;
Laidumo testeris;
Stiprinantis tranzistoriaus efektas;
Darlingtono diagrama.

P.S. Turime čia savotišką rednecką – gobšus socialinio mygtuko nepastebės, o dosnusis dalijasi su draugais. 🙂

Įtampa yra žinoma vertė, naudojama visuose šviesos ir akumuliatoriaus šaltiniuose. Kas tai yra, kokios rūšys egzistuoja, kaip matuojama įtampa, kokiais vienetais matuojama elektros įtampa ir dar daugiau.

Įtampa yra elektrinė varomoji jėga, skirta tam tikra kryptimi stumti laisvus elektronų tipus iš vieno atomo į kitą. Privalomas krūvių srauto reikalavimas yra grandinės su uždara grandine buvimas, kuri sukuria sąlygas juos perkelti. Jei yra atvira grandinė, dalelių kryptinio judėjimo procesas sustoja.

Pastaba! Verta paminėti, kad elektros grandinės įtampos vienetas priklauso nuo to, kokį laidininką turi medžiaga, kaip prijungta apkrova ir kokia temperatūra.

Kas tai yra

Veislės

Yra du tipai: fiksuotas ir kintamas. Pirmasis yra elektrostatinių tipų grandinėse ir tose, kuriose yra nuolatinė srovė. Kintamasis atsiranda ten, kur yra sinusoidinė energija. Svarbu, kad sinusoidinė energija būtų padalinta į veikiančią, momentinę su vidutine ištaisyta. Elektros srovės įtampos matavimo vienetas yra voltas.

Taip pat verta paminėti, kad energijos kiekis tarp fazių vadinamas tiesine faze, o žemės ir fazės srovės indikatorius vadinamas faze. Panaši taisyklė taikoma visose oro linijose. Rusijos Federacijos teritorijoje buitiniame elektros tinkle standartas yra 380 voltų, o fazė - 220 voltų.

Pagrindinės veislės

Nuolatinis spaudimas

Konstanta yra skirtumas tarp elektrinių potencialų, kuriems esant poliškumui per tam tikrą laikotarpį išlieka ta pati vertė. Pagrindinis pastovios energijos privalumas yra tai, kad nėra reaktyviosios galios. Tai reiškia, kad visą generatoriaus generuojamą galią sunaudoja apkrova, išskyrus laidų nuostolius. Teka per visą laidininko skerspjūvį.

Kalbant apie trūkumus, sunku padidinti mažėjant energijai, tai yra, jos konversijos metu dėl keitiklių konstrukcijos ir galingų puslaidininkinių jungiklių trūkumo. Be to, sunku atsieti didelę ir mažą energiją.

Pastaba! Nuolatinė energija naudojama elektroninėse grandinėse, galvaniniuose elementuose, baterijose, elektrolizės įrenginiuose, suvirinimo įrankiuose, inverteriniuose keitikliuose ir daugelyje kitų įrenginių.

D.C

kintamoji įtampa

Kintamoji srovė – tai srovė, kurios dydis ir kryptis periodiškai kinta, tačiau tuo pat metu savo kryptį elektros grandinėje išlaiko nepakitusi. Dažnai jis vadinamas sinusoidiniu. Viena kryptis, kuria juda energija, vadinama teigiama, o kita – neigiama. Todėl gauta vertė vadinama teigiama ir neigiama. Toks rodiklis yra algebrinis dydis. Atsakant į klausimą, koks yra įtampos vieneto pavadinimas, reikia pažymėti, kad tai yra voltas. Jo vertė nustatoma pagal kryptį. Didžiausia vertė yra amplitudė. Tai atsitinka:

• dvifazis;

dvifazis

• trifazis;

trifazis

• daugiafazis.

Daugiafazis

Jis aktyviai naudojamas pramonėje, elektrinėje, transformatorių pastotėje ir perduodamas į kiekvieną namą naudojant elektros linijas. Dažniausiai prijungimui naudojamos trys fazės. Toks elektrifikavimas įprastas daugelyje geležinkelių.

Pastaba! Verta paminėti, kad taip pat yra kai kurių tipų dviejų sistemų elektrinių lokomotyvų, kurie daugeliu atvejų veikia kintamu greičiu.

Kintamoji srovė

Vienetai

Įtampa matuojama voltais. Žymima V arba voltu. Viena reikšmė išreiškiama kelių elektrinio lauko taškų skirtumu. 220 voltų vertė rodo, kad elektrinis laukas skirtas eikvoti energiją, kad krūviai būtų traukiami per visą elektros grandinę su apkrova.

Matavimo prietaisai

Jėgai matuoti naudojamas rodyklė arba analoginis, skaitmeninis arba elektroninis voltmetras. Šių prietaisų dėka galima išmatuoti ir valdyti signalų charakteristikas. Taip pat galite atlikti matavimus osciloskopais. Jie veikia dėl to, kad energija nukreipiama elektronų pluošto ir patenka į įrenginį, kuris sukuria kintamą vertę.

Voltmetras kaip pagrindinis matavimo prietaisas

Įtampa yra fizinis dydis, rodantis srovės stiprumą grandinėje ir įrangoje voltais. Srovė yra pastovi ir kintama. Skirtumas tas, kad pirmoji sąvoka reiškia, kad srovė nuolat keičia savo poliškumą ir tinkle teka kintamai. Antruoju atveju srovė eina per elektros grandinę be pertrūkių. Matuojama voltmetru.

· Srovės matavimas

Matavimui srovė naudojamas ampermetras , įtrauktas į grandinę nuosekliai su elektros imtuvu (žr. 2.7 pav.). Ampermetro rodmenys leidžia su tam tikra paklaida (žr. 2.5 skyrių) spręsti apie srovę I H, tekančią per tam tikrą galios imtuvą - apkrovą R H.

Ryžiai. 2.7. Ampermetro įjungimo srovei matuoti schema

Matuojant kintamąją sinusinę srovę, elektromagnetinės, elektrodinaminės, lygintuvo ir šiluminės sistemos prietaisai duos nuokrypius proporcingai dabartinė vertė ir šiose vertėse, kaip taisyklė, yra kalibruojamos šių prietaisų svarstyklės.

Matuojant nesinusinę kintamąją srovę, atsiranda papildoma klaida dėl aukštesnių srovės kreivės harmonikų įtakos judančios dalies sukimo momentui ir rodyklės nuokrypiui bei atitinkamai prietaiso rodmenims. .

Ampermetro matavimo ritės varža yra labai maža, o jos nuoseklus sujungimas su apkrova praktiškai nedidina grandinės varžos ir galios nuostolių. Taigi, vidinė ampermetrų varža svyruoja nuo R A \u003d 0,2 omo (elektromagnetinės ir elektrodinaminės ampermetrų sistemos) iki R A \u003d 0,01 omo (magnetoelektriniai įtaisai).

Klaidingas ampermetro įtraukimas ne nuosekliai, o lygiagrečiai su elektros imtuvu (apkrova) veda prie jo prijungimo prie gana aukštos įtampos ir praktiškai prie trumpas sujungimas . Šiuo atveju srovė, tekanti per ampermetrą aš Trumpasis jungimas taps daug didesnis nei vardinė srovė aš H ( aš KZ / aš H \u003d 10 ¸ 1000), ir jį ribos tik maža vidinė įrenginio ritės varža. Dėl didelės srovės ritės laide susidarys per daug šilumos ( R =(aš trumpasis jungimas) 2 R A), greitas ritės perkaitimas ir jos laidininkų perdegimas, po kurio sugenda ampermetras.

Todėl prieš įjungiant įtampą, būtina atidžiai patikrinti, ar ampermetras yra teisingai įtrauktas į išmatuotą grandinę!

· Ampermetro matavimo ribų išplėtimas

Norėdami išplėsti ampermetrų matavimo ribas, taikykite šuntai ir matavimas srovės transformatoriai .

Šuntas yra santykinai mažos reikšmės aktyvioji varža (rezistorius) R Ш, lygiagrečiai sujungta su ampermetro gnybtais (2.8 pav.).

Ryžiai. 2.8. Ampermetro su šuntu, skirtu didelėms srovėms matuoti, įjungimo schema

Tuo atveju, kai šunto R W varža yra mažesnė už ampermetro R A matavimo ritės varžą, santykinai didelė išmatuotos srovės I H dalis praeina per šuntą, o tik nedidelė jos dalis I A išsišakojusi į ampermetras, nustatomas pagal ampermetro RA ir šunto R W varžų santykį:

. (2.10)

Ampermetro skalė su šuntu kalibruojama bendrai srovei I H, tekančiai per apkrovą.

Taigi šuntų naudojimas ampermetrais leidžia išmatuoti dideles nuolatines arba sinusines sroves prietaisais, kurių matavimo ritės skirtos mažoms srovėms.

Srovės transformatorius naudojamas išplėsti matavimo ribas kintamosios srovės grandinėse ir įjungiamas pagal grandinę, parodytą fig. 2.9. Srovės transformatoriaus pirminė apvija W 1 su spaustukais L 1 ir L 2 yra prijungta prie kintamosios srovės linijos nuosekliai su galios imtuvu (apkrova R H). Prie srovės transformatoriaus antrinės apvijos per gnybtus AND 1 ir IR 2 jungiamas ampermetras ir, jei reikia, kitų matavimo priemonių (vatmetro, elektros skaitiklio ir kt.) ritės, kurios jungiamos nuosekliai.

Ryžiai. 2.9. Srovės transformatoriaus įjungimo matavimo grandinėje schema

Srovės transformatorius veikia tokiomis sąlygomis, kurios yra artimos trumpojo jungimo sąlygoms. Todėl galime manyti, kad:

, (2.11)

tai yra, pirminė srovė I 1 nustatoma antrinę srovę I 2, išmatuotą ampermetru, padauginus iš pastovaus transformacijos koeficiento K I, kuris yra didesnis nei vienas, nes srovės transformatorius turi W 2 > W 1.

Srovės transformatorių antrinės apvijos vardinė srovė imama lygi 5A, nepriklausomai nuo transformacijos santykio .

Ampermetro, naudojant srovės transformatorių, skalė yra sugraduota pagal pirminę srovę. Jame nurodoma, su kokiu srovės transformatoriumi turi būti prijungtas ampermetras (pvz., 100/5 A, 200/5 A ir pan.). Srovės transformatoriaus antrinė grandinė visada turi būti uždaryta . Elektros saugai vienas antrinės apvijos gnybtas ir plieninis transformatoriaus korpusas yra įžeminti.

Srovės transformatoriai ne tik praplečia matavimo diapazoną, bet ir elektra atskiria žemos įtampos matavimo priemonių grandines nuo pagrindinių grandinių, kuriose gali būti aukšta įtampa.

· Įtampos matavimas

Matavimui Įtampa yra naudojami voltmetrai . Šių prietaisų spaustukai yra įjungti lygiagrečiai apkrovai kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.

Ryžiai. 2.10. Voltmetro įjungimo įtampai matuoti schema

Kad įjungus voltmetrą pastebimai nepasikeistų srovės grandinėje ir apkrovos veikimo režimas, savo pasipriešinimą R B turėtų būti daug atsparesnis apkrovai R H . Jis svyruoja nuo 3–5 kOhm (elektromagnetiniai ir elektrodinaminiai prietaisai) iki 6–10 kOhm (magnetoelektriniai prietaisai) ir virš 10 kOhm (elektroniniai prietaisai).

Įtraukus voltmetrą, jo rodyklės nuokrypis bus proporcingas įtampai toje grandinės dalyje, prie kurios jis prijungtas.

AC voltmetrai nurodyti srovė išmatuotos įtampos vertė.

Jei voltmetras įjungiamas per klaidą, ty nuosekliai su elektros imtuvu, kurio įtampa turi būti matuojama, prietaisas nebus pažeistas, nes per jį tekės nereikšminga srovė dėl labai didelės voltmetro vidinės varžos. . Tuo pačiu metu voltmetro rodmenys šio įtraukimo metu bus neteisingi, nes įtampa esant apkrovai žymiai sumažės (šimtus ir tūkstančius kartų), o voltmetras parodys įtampą, artimą maitinimo šaltinio įtampai.

· Voltmetro matavimo ribos pratęsimas

Norėdami išplėsti voltmetro matavimo ribas, papildomai aktyvus pasipriešinimas R D, nuosekliai sujungtas su voltmetro matavimo rite.

Ryžiai. 2.11. Voltmetro su papildoma varža įjungimo schema
išplėsti įtampos matavimo ribas

Papildomos varžos R D vertė apskaičiuojama pagal reikiamą matavimo ribos išplėtimo daugumą n u

n u \u003d U N / U B (2.12)

pagal formulę:

R D \u003d R B (n-1), (2,13)

kur U H – išmatuota apkrovos įtampa, U B – voltmetro įtampa,
R B – voltmetro matavimo ritės aktyvioji varža.

Įvairių papildomų pasipriešinimų pagalba galite gauti kelių diapazonų voltmetras su skirtingo masto padalijimu.

Kintamosios srovės grandinėse, kurių įtampa viršija 1000 V aukštos įtampos matavimo riboms išplėsti naudojami įtampos transformatoriai , įtraukta pagal schemą, parodytą žemiau esančiame paveikslėlyje

Ryžiai. 2.12. Įtampos transformatoriaus įjungimo voltmetru schema
į matavimo grandinę

Pirminė įtampos transformatoriaus apvija(gnybtai „A“ ir „X“), tai yra aukštesnės įtampos apvija su dideliu apsisukimų skaičiumi W 1, yra prijungtas prie išmatuotos aukštos įtampos U 1 ir antrinė apvija W 2, esantis žemos įtampos apvija (gnybtai "a" ir "x") yra uždarytas voltmetro ir kitų įrenginių įtampos grandinėse: vatmetro, elektros skaitiklio, dažnio matuoklio ir kt. Visi šie įrenginiai lygiagrečiai prijungti prie žemos įtampos transformatoriaus apvijos.

Įtampos transformatorius veikia sąlygomis, kurios yra artimos tuščiąja eigai. Todėl galima laikyti, kad

, (2.14)

tai yra, pirminę aukštą įtampą U 1 galima nustatyti antrinę įtampą U 2 padauginus iš pastovaus transformacijos koeficiento
K U \u003d W 1 / W 2 yra didesnis nei vienas, nes įtampos transformatoriuje W 1 > W 2.

Manoma, kad įtampos transformatoriaus antrinė vardinė įtampa yra U 2 \u003d 100 V, nepriklausomai nuo transformacijos santykio.

Voltmetro skalė sukalibruota pagal pirminę įtampą. Nurodo, su kokiu įtampos transformatoriumi reikia prijungti voltmetrą (pavyzdžiui, 6000/100 V, 10000/100 V ir pan.). Įtampos transformatoriaus apvijos apsaugotos saugikliais F 1 ir F 2 (žr. 2.12 pav.).

Įtampos transformatoriai ne tik praplečia kintamosios srovės prietaisų matavimo diapazoną, bet ir atskiria matavimo priemonių žemos įtampos grandines nuo pagrindinių aukštos įtampos grandinių.

Elektros saugai vienas antrinės apvijos gnybtas ir įtampos transformatoriaus plieninis korpusas yra įžeminti, kaip parodyta paveikslėlyje.

Elektros inžinerijoje terminai „srovė“, „įtampa“ ir „varža“ vartojami apibūdinti procesams, vykstantiems elektros grandinėse. Kiekvienas iš jų turi savo paskirtį su specifinėmis savybėmis.

Elektra

Šis žodis naudojamas apibūdinti įkrautų dalelių (elektronų, skylių, katijonų ir anijonų) judėjimą per tam tikrą medžiagos terpę. Krūvininkų kryptis ir skaičius lemia srovės tipą ir stiprumą.

Pagrindinės srovės charakteristikos, turinčios įtakos jos praktiniam pritaikymui

Privalomas reikalavimas įkrovų srautui yra grandinės buvimas arba, kitaip tariant, uždara grandinė, kuri sukuria sąlygas jų judėjimui. Jei judančių dalelių viduje susidaro tarpas, jų nukreiptas judėjimas iš karto sustoja.

Šiuo principu veikia visi elektrikoje naudojami jungikliai ir apsaugos. Jie sukuria atskyrimą tarp judančių laidžiųjų dalių kontaktų tarpusavyje ir tokiu veiksmu nutraukia elektros srovės tekėjimą, išjungia įrenginį.

Energetikos sektoriuje plačiausiai naudojamas būdas sukurti elektros srovę perkeliant elektronus metaluose, pagamintuose laidų, padangų ar kitų laidžių dalių pavidalu.

Be šio metodo, taip pat naudojamas srovės sukūrimas viduje:

1. dujos ir skysčiai-elektrolitai dėl elektronų judėjimo arba katijonai ir anijonai - teigiamo ir neigiamo krūvio ženklų jonai;

2. vakuumo, oro ir dujų aplinka, veikiama elektronų judėjimo, kurį sukelia terminės emisijos reiškinys;

3. puslaidininkinės medžiagos dėl elektronų ir skylių judėjimo.

Elektros srovė gali atsirasti, kai:

išorinio elektrinio potencialo skirtumo pritaikymas įkrautoms dalelėms;

šildymo laidininkai, kurie šiuo metu nėra superlaidininkai;

cheminių reakcijų, susijusių su naujų medžiagų išsiskyrimu, eiga;

laidininkui taikomo magnetinio lauko poveikis.

Elektros srovės bangos forma gali būti:

1. konstanta tiesės formos laiko diagramoje;

2. kintamoji sinusinė harmonika, gerai aprašyta pagrindiniais trigonometriniais ryšiais;

3. vingiuotas, maždaug panašus į sinusoidę, bet su aštriais, ryškiais kampais, kurie kai kuriais atvejais gali būti gerai išlyginti;

4. pulsuojantis, kai kryptis nesikeičiant išlieka ta pati, o amplitudė periodiškai svyruoja nuo nulio iki didžiausios reikšmės pagal aiškiai apibrėžtą dėsnį.

Elektros srovė gali atlikti naudingą darbą žmogui, kai jis:

paverčiamas šviesos spinduliuote;

sukuria šiluminių elementų šildymą;

atlieka mechaninius darbus dėl judamųjų inkarų pritraukimo ar atstūmimo arba rotorių su guoliuose pritvirtintomis pavaromis sukimosi;

kai kuriais kitais atvejais sukuria elektromagnetinę spinduliuotę.

Kai elektros srovė praeina per laidus, žalą gali sukelti:

per didelis srovės laidų grandinių ir kontaktų įkaitimas;

formavimas elektros mašinų magnetinėse grandinėse;

elektros spinduliavimas į aplinką ir kai kurie panašūs reiškiniai.

Elektros prietaisų projektuotojai ir įvairių grandinių kūrėjai atsižvelgia į išvardytas elektros srovės galimybes savo įrenginiuose. Pavyzdžiui, žalingas sūkurinių srovių poveikis transformatoriuose, varikliuose ir generatoriuose sumažinamas sumaišius magnetiniams srautams perduoti naudojamas šerdis. Tuo pačiu sūkurinė srovė sėkmingai naudojama terpei šildyti indukciniu principu veikiančiose elektrinėse orkaitėse ir mikrobangų krosnelėse.

Kintamoji elektros srovė su sinusoidine bangos forma gali turėti skirtingą virpesių dažnį per laiko vienetą – sekundę. Pramoninis elektros instaliacijos dažnis įvairiose šalyse yra standartizuotas skaičiais 50 arba 60 hercų. Kitiems elektrotechnikos ir radijo inžinerijos tikslams naudojami signalai:

žemo dažnio, turintys mažesnes vertes;

aukšto dažnio, gerokai pranokstantis pramoninių prietaisų diapazoną.

Paprastai pripažįstama, kad elektros srovė susidaro įkrautoms dalelėms judant tam tikroje makroskopinėje terpėje ir ji vadinama laidumo srovė. Tačiau kitos rūšies srovė, vadinama konvekcine srove, taip pat gali atsirasti, kai juda makroskopiniai įkrauti kūnai, pavyzdžiui, lietaus lašai.

Kaip metaluose susidaro elektros srovė?

Elektronų judėjimą, veikiant juos nuolat veikiančiai jėgai, galima gana palyginti su parašiutininko nusileidimu atviru stogeliu. Abiem atvejais vyksta vienodai pagreitintas judėjimas.

Parašiutininkas yra varomas gravitacijos jėgos prie žemės prieš oro pasipriešinimo jėgą. Elektronus veikia jiems veikiama jėga, o nuolatiniai susidūrimai su kitomis dalelėmis - kristalinių gardelių jonai trukdo jo judėjimui, dėl ko užgęsta dalis veikiančios jėgos poveikio.

Abiem atvejais vidutinis parašiutininko greitis ir elektronų judėjimas pasiekia pastovią vertę.

Tai sukuria gana unikalią situaciją, kai greitis:

teisingas vieno elektrono judėjimas nustatomas pagal 0,1 milimetro per sekundę eilės reikšmę;

elektros srovės srautas atitinka daug didesnę reikšmę – šviesos bangų sklidimo greitį: apie 300 tūkstančių kilometrų per sekundę.

Taigi jis susidaro toje vietoje, kur įtampa patenka į elektronus, ir dėl to jis pradeda judėti šviesos greičiu laidžios terpės viduje.

Kai elektronai juda metalo kristalinės gardelės viduje, atsiranda dar vienas įdomus modelis: jis susiduria su maždaug kas dešimtu priešjonu. Tai yra, jis sėkmingai išvengia apie 90% susidūrimų su jonais.

Šis reiškinys paaiškinamas ne tik fundamentaliosios klasikinės fizikos dėsniais, kaip paprastai supranta dauguma žmonių, bet ir veikiančiais papildomais dėsniais, aprašytais kvantinės mechanikos teorijoje.

Trumpai išreiškus jų veikimą, galima įsivaizduoti, kad elektronų judėjimą metalų viduje trukdo sunkūs „siūbuojantys“ dideli jonai, suteikiantys papildomą pasipriešinimą.

Šis efektas ypač pastebimas kaitinant metalus, kai sunkiųjų jonų „sūpuoklės“ didėja ir mažina laidininkų kristalinių gardelių elektrinį laidumą.

Todėl kaitinant metalus jų elektrinė varža visada didėja, o aušinant – laidumas. Kai metalo temperatūra nukrenta iki kritinių verčių, artimų absoliučiam nuliui, daugelyje jų atsiranda superlaidumo reiškinys.

Elektros srovė, priklausomai nuo jos dydžio, gali atlikti skirtingus darbus. Norint kiekybiškai įvertinti jo galimybes, naudojama vertė, vadinama srovės stiprumu. Jo matmuo tarptautinėje matavimo sistemoje yra 1 amperas. Srovės stiprumui pažymėti techninėje literatūroje naudojamas indeksas „I“.

elektros įtampa

Šis terminas vartojamas kaip fizikinio dydžio charakteristika, išreiškianti darbą, sunaudotą bandomojo vieneto elektros krūviui perkelti iš vieno taško į kitą, nekeičiant likusių krūvių išdėstymo ant esamų lauko šaltinių pobūdžio.

Kadangi pradžios ir pabaigos taškai turi skirtingą energijos potencialą, darbas, atliktas norint perkelti krūvį arba įtampą, sutampa su šių potencialų skirtumo santykiu.

Priklausomai nuo tekančių srovių, naudojami skirtingi įtampos skaičiavimo terminai ir būdai. Gali būti:

1. pastovus - elektrostatinės ir nuolatinės srovės grandinėse;

2. kintamasis – grandinėse su kintamosiomis ir sinusinėmis srovėmis.

Antruoju atveju naudojamos tokios papildomos charakteristikos ir įtampos tipai:

amplitudė – didžiausias nuokrypis nuo x ašies nulinės padėties;

momentinė vertė, kuri išreiškiama tam tikru laiko momentu;

efektyvioji, efektingoji arba kitaip vadinama vidutinė kvadratinė vertė, nustatoma pagal aktyvųjį darbą, atliekamą per vieną pusę ciklo;

vidutinis ištaisytas, apskaičiuojamas pagal harmonikos vieno periodo ištaisytos vertės modulį.

Norint kiekybiškai įvertinti įtampą, buvo įvestas tarptautinis vienetas 1 voltas, o simbolis „U“ tapo jo žymėjimu.

Transportuojant elektros energiją oro linijų laidais, atramų konstrukcija ir jų matmenys priklauso nuo naudojamos įtampos vertės. Jo vertė tarp fazių laidų vadinama linijine, o kiekvieno laido ir žemės atžvilgiu - faze.

Ši taisyklė taikoma visų tipų oro linijoms.

Mūsų šalies buitiniuose elektros tinkluose standartas yra trifazė 380/220 voltų įtampa.

Elektrinė varža

Šis terminas vartojamas apibūdinti medžiagos savybėms susilpninti elektros srovės pratekėjimą per ją. Tokiu atveju galima pasirinkti skirtingas terpes, keistis medžiagos temperatūra ar jos matmenys.

Nuolatinės srovės grandinėse varža atlieka aktyvų darbą, todėl ji vadinama aktyvia. Bet kuriai sekcijai jis yra tiesiogiai proporcingas taikomai įtampai ir atvirkščiai proporcingas pratekančiai srovei.

Kintamosios srovės grandinėse įvedamos šios sąvokos:

varža;

bangos pasipriešinimas.

Elektrinė varža kitaip vadinama kompleksine arba varža su sudedamosiomis dalimis:

aktyvus;

reaktyvus.

Reaktyvumas savo ruožtu gali būti:

talpinis;

indukcinis.

Aprašomi ryšiai tarp varžos komponentų pasipriešinimo trikampis.

Atliekant elektrodinamikos skaičiavimus, elektros perdavimo linijos bangos varža nustatoma pagal krentančios bangos įtampos ir bangos linija einančios srovės dydžių santykį.

Atsparumo vertė yra tarptautinis 1 omo vienetas.

Srovės, įtampos, varžos santykis

Klasikinis šių charakteristikų santykio išreiškimo pavyzdys yra palyginimas su hidrauline grandine, kurioje gyvybės srauto judėjimo jėga (analogas - srovės dydis) priklauso nuo stūmokliui veikiančios jėgos vertės ( sukurta įtampa) ir susiaurėjimų (varža) padarytų srauto linijų pobūdis.

Pagrindiniams elektros energijos kiekiams matuoti naudojami ampermetrai, voltmetrai ir ommetrai.

Ampermetras matuoja srovę, tekančią per grandinę. Kadangi jis nesikeičia visame uždarame plote, ampermetras įkišamas bet kur tarp įtampos šaltinio ir vartotojo, sukuriant krūvių praėjimą per prietaiso matavimo galvutę.

Voltmetras matuoja įtampą vartotojo, prijungto prie srovės šaltinio, gnybtuose.

Atsparumo matavimus omometru galima atlikti tik išjungtam vartotojui. Taip yra todėl, kad omometras išveda kalibruotą įtampą ir matuoja srovę, tekančią per matavimo galvutę, kuri paverčiama į omas, padalijus įtampą iš gautos srovės vertės.

Bet koks mažos galios pašalinės įtampos prijungimas atliekant matavimą sukurs papildomų srovių ir iškraipys rezultatą. Atsižvelgiant į tai, kad omometro vidinės grandinės yra pagamintos mažos galios, tada, atlikus klaidingus varžos matavimus, kai įjungiama pašalinė įtampa, prietaisas dažnai sugenda dėl to, kad jo vidinė grandinė perdega.

Srovės, įtampos, varžos pagrindinių charakteristikų ir jų tarpusavio priklausomybių žinojimas leidžia elektrikams sėkmingai atlikti savo darbą ir patikimai eksploatuoti elektros sistemas, o padarytos klaidos labai dažnai baigiasi nelaimingais atsitikimais ir traumomis.

Įkrautos dalelės, patekusios į elektrinį lauką, pradeda tvarkingai judėti tam tikra kryptimi. Dalelės įgauna tam tikrą energiją, tai yra dirbama. Nustatyti elektros krūvių judėjimo intensyvumo elektriniame lauke apimtį E reikėjo įvesti kitą fizikinį dydį – elektros įtampą U.

Koks yra elektrinio lauko darbas

Darbo požiūris IR, kurį atlieka bet koks elektrinis laukas, perkeliant teigiamą krūvį iš vieno lauko taško į kitą, iki krūvio dydžio q vadinama elektros įtampa U tarp šių taškų:

$$ U = ( A \virš q ) $$

Galima sakyti, kad elektros įtampa lygi 1 pakabuko krūvio perkėlimo iš vieno elektrinio lauko taško į kitą darbui.

Tada, norėdami nustatyti lauko atlikto darbo kiekį, galite gauti šią išraišką:

$$ A = ( q * U ) $$

Ryžiai. 1. Elektronai elektriniame lauke.

Vienetai

Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI sistemoje) įtampos vienetas (V) pavadintas italų tyrinėtojo Alessandro Voltos (1745-1827), kuris labai prisidėjo prie elektros prigimties supratimo, vardu. Kadangi darbas matuojamas džauliais (J), o krūvis – kulonais (K), tada:

$$ =( \over ) $$

Įtampa gali skirtis plačiame diapazone, todėl skaičiavimams dažnai naudojami nesisteminiai vienetai, tokie kaip:

• 1 mikrovoltas (µV) = 0,0000001 V;
• 1 milivoltas (mV) = 0,001 V;
• 1 kilovoltas (kV) = 1000 V;
• 1 MV (megavoltas) = ​​1 000 000 V.

DC ir kintamoji įtampa

Yra dviejų tipų įtampa – pastovi ir kintamoji. Nuolatinės įtampos šaltinio pavyzdys – įprastinės buitinės technikos baterijos: nuotolinio valdymo pultai, telefonai ir kt. Ant baterijų paviršiaus visada yra ženklai „-“ ir „+“.

Tai reiškia, kad akumuliatoriaus generuojamo elektrinio lauko kryptis visą laiką bus pastovi. Kintamosios įtampos šaltiniai buvo išrasti vėliau ir plačiai paplito dėl to, kad kintamąją srovę lengviau konvertuoti (stiprinti, susilpninti) ir perduoti dideliais atstumais.

Ryžiai. 2. Nuolatinių ir kintamųjų įtampų grafikai.

Iš grafikų matyti, kad pastovi įtampa nepriklauso nuo laiko,

$$U(t) = pastovus $$

Kintamoji įtampa keičiasi, eidama per nulinę reikšmę, pakeičiant „+“ ženklą į „-“. Elektros įtampos formulei U(t) puikiai tinka sinuso arba kosinuso trigonometrinės funkcijos:

$$ U(t) = U_A * sin(ω*t) $$

kur U A — kintamosios įtampos amplitudė, tai yra didžiausia įtampos vertė;

ω - kintamosios įtampos dažnis, rodantis, kiek kartų per vieną sekundę pasikeičia įtampos ženklas, tai yra, „pliusas“ pasikeičia į „minusą“. Dažnio reikšmė parodo, kaip greitai (kaip dažnai) keičiasi įtampos poliškumas. Pavyzdžiui, mūsų butų elektros lizduose įtampa keičiasi 50 kartų per sekundę (50 hercų dažniu).

Elektros įtampos veikimas, pradedant nuo tam tikrų verčių, tampa nesaugus žmonėms. Sausose patalpose saugia laikoma įtampa iki 36 V. Patalpose, kuriose padidėjęs drėgnumas, ši vertė dar mažesnė - 12 V. Todėl dirbdami ir dirbdami su elektros prietaisais visada turite laikytis saugos priemonių.

Kaip ir kokia įtampa matuojama

Įtampa matuojama prietaisu, vadinamu voltmetru. Voltmetras yra lygiagrečiai prijungtas prie elektros grandinės elemento, kuriame turi būti matuojamas įtampos kritimas. Voltmetras diagramose nurodytas apskritimo pavidalu, o jo viduje yra raidė V.

Ryžiai. 3. Įvairūs voltmetrai ir jų žymėjimas diagramose.

Anksčiau visi voltmetrai buvo rodyklės, o įtampos vertė buvo rodoma prietaiso skalėje rodykle su atspausdintomis skaitmeninėmis reikšmėmis. Dabar dauguma šių prietaisų gaminami su elektronine indikacija (LED arba skystųjų kristalų). Pats voltmetras neturėtų turėti įtakos matavimo rezultatui, todėl jo paties varža yra labai didelė, kad per jį praktiškai netekėtų krūviai (elektros srovė).

Ko mes išmokome?

Taigi, mes sužinojome, kad elektros įtampa yra fizinis dydis, apibūdinantis elektrinio lauko jėgos poveikį elektros krūviams. Įtampa gali būti pastovi arba kintama. Įtampai matuoti naudojami voltmetrai.

Temos viktorina

Ataskaitos įvertinimas

Vidutinis reitingas: 4.8. Iš viso gautų įvertinimų: 26.