Как пользоваться вольтметром и амперметром

9

Измерение тока и напряжения. Вольтметр и амперметр.

Приветствую всех, сегодня в рамках курса «Основы электроники» мы рассмотрим основные способы измерения силы тока, напряжения и других параметров электрических цепей. Естественно, без внимания не останутся и основные измерительные приборы, такие как вольтметр и амперметр.

Измерение тока. Амперметр.

И начнем с измерения тока. Прибор, используемый для этих целей, называется амперметр, и в цепь он включается последовательно. Рассмотрим небольшой пример:

Как видите, здесь источник питания подключен напрямую к резистору, символизирующему полезную нагрузку. Кроме того, в цепи присутствует амперметр, включенный последовательно с резистором. По закону Ома сила тока в данной цепи:

Получили величину, равную 0.12 А, что в точности совпадает с практическим результатом, который демонстрирует амперметр в цепи 👍

Важным параметром этого прибора является его внутреннее сопротивление r_А . Почему это так важно? Смотрите сами — при отсутствии амперметра ток определяется по закону Ома, как мы и рассчитывали чуть выше. Но при наличии амперметра в цепи ток изменится, поскольку изменится общее сопротивление, и мы получим следующее значение:

Если бы амперметр был абсолютно идеальным, и его сопротивление равнялось нулю, то он бы не оказал никакого влияния на работу электрической цепи, параметры которой необходимо измерить, но на практике все не совсем так, и сопротивление прибора не равно 0. Конечно, сопротивление амперметра достаточно мало (поскольку производители стремятся максимально его уменьшить), поэтому во многих примерах и задачах им пренебрегают, но не стоит забывать, что оно все-таки и есть и оно ненулевое.

При разговоре об измерении силы тока невозможно не упомянуть о способе, который позволяет расширить пределы, в которых может работать амперметр. Этот метод заключается в том, что параллельно амперметру включается шунт (резистор), имеющий определенное сопротивление:

В этой формуле n — это коэффициент шунтирования — число, которое показывает во сколько раз будут увеличены пределы, в рамках которых амперметр может производить свои измерения. Возможно это все может показаться не совсем понятным и логичным, поэтому сейчас мы рассмотрим практический пример, который позволит во всем разобраться.

Пусть максимальное значение, которое может измерить амперметр составляет 1 А. А схема, силу тока в которой нам нужно определить имеет следующий вид:

Отличие от предыдущей схемы заключается в том, что напряжение источника питания на этой схеме в 100 раз больше, соответственно, и ток в цепи станет больше и будет равен 12 А. Напряжение в 1200 В взято исключительно ради примера, сокровенного практического смысла в этом нет ) Итак, из-за ограничения на максимальное значение измеряемого тока напрямую использовать наш амперметр мы не сможем. Так вот для таких задач и нужно использовать дополнительный шунт:

В данной задаче нам необходимо измерить ток I . Мы предполагаем, что его значение превысит максимально допустимую величину для используемого амперметра, поэтому добавляем в схему еще один элемент, который будет выполнять роль шунта. Пусть мы хотим увеличить пределы измерения амперметра в 25 раз, это значит, что прибор будет показывать значение, которое в 25 раз меньше, чем величина измеряемого тока. Нам останется только умножить показания прибора на известное нам число и получим нужное значение. Для реализации задумки мы должны поставить шунт параллельно амперметру, причем сопротивление его должно быть равно значению, которое мы определяем по формуле:

В данном случае n = 25, но мы проведем все расчеты в общем виде, чтобы показать, что величины могут быть абсолютно любыми, принцип шунтирования будет работать одинаково.

Итак, поскольку напряжения на шунте и на амперметре равны, мы можем записать первое уравнение:

Выразим ток шунта через ток амперметра:

Измеряемый ток равен:

Подставим в это уравнение предыдущее выражение для тока шунта:

Но сопротивление шунта нам также известно ( R = \frac ). В итоге мы получаем:

Вот мы и получили то, что и хотели. Значение, которое покажет амперметр в данной цепи будет в n раз меньше, чем сила тока, величину которой нужно измерить.

С измерениями тока в цепи все понятно, давайте перейдем к следующему вопросу, а именно определению напряжения.

Измерение напряжения. Вольтметр.

Прибор, предназначенный для измерения напряжения, называется вольтметр. И, в отличие от амперметра, в цепь он включается параллельно участку цепи, напряжение на котором необходимо определить. И, опять же, в противоположность идеальному амперметру, имеющему нулевое сопротивление, сопротивление идеального вольтметра должно быть равно бесконечности. Давай разберемся, с чем это связано:

Если бы в цепи не было вольтметра, ток через резисторы был бы один и тот же и определялся по Закону Ома следующим образом:

Итак, величина тока составила бы 1 А, а соответственно напряжение на резисторе 2 было бы равно 20 В. С этим все понятно, а теперь мы хотим измерить это напряжение вольтметром и включаем его параллельно с R_2 . Если бы сопротивление вольтметра было бы бесконечно большим, то через него просто не потек бы ток ( I_B = 0 ), и прибор не оказал бы никакого воздействия на исходную цепь. Но поскольку r_В имеет конечную величину и не равно бесконечности, то через вольтметр потечет ток. В связи с этим напряжение на резисторе R_2 уже не будет таким, каким бы оно было при отсутствии измерительного прибора. Вот поэтому идеальным был бы такой вольтметр, через который не проходил бы ток.

Как и в случае с амперметром, есть специальный метод, который позволяет увеличить пределы измерения напряжения для вольтметра. Для осуществления этого необходимо включить последовательно с прибором добавочное сопротивление, величина которого определяется по формуле:

Это приведет к тому, что показания вольтметра будут в n раз меньше, чем значение измеряемого напряжения. По традиции давайте рассмотрим небольшой практический пример:

Здесь мы добавили в цепь добавочное сопротивление R_3 . Перед нами стоит задача измерить напряжение на резисторе R_2:\medspace U_2 = R_2\medspace I_2 . Давайте определим, какой результат при таком включении выдаст нам вольтметр:

Подставим в эту формулу выражение для расчета сопротивления добавочного резистора:

Таким образом: U_В = \frac . То есть показания вольтметра будут в n раз меньше, чем величина напряжения, которое мы измеряли. Так что, используя данный метод, возможно значительно увеличить пределы измерения вольтметра.

В завершении статьи пару слов об измерении сопротивления и мощности.

Для решения обеих задач возможно совместное использование амперметра и вольтметра. В предыдущих статьях (про мощность и сопротивление) мы подробно останавливались на понятиях сопротивления и мощности и их связи с напряжением и сопротивлением, таким образом, зная ток и напряжение электрической цепи можно произвести расчет нужного нам параметра. Ну а кроме того есть специальные приборы, которые позволяют произвести измерения сопротивления участка цепи (омметр) и мощности (ваттметр).

В общем-то, на этом, пожалуй, на сегодня закончим, следите за обновлениями!

Как пользоваться мультиметром – 3 в 1 (вольтметр, амперметр, омметр)

Представление о том, что универсальность сказывается на качестве работы устройств, снижая его, не относится к мультиметру. Этот прибор точно измеряет и напряжение, и силу тока. Компактный, понятный, доступный каждому – он является частью хозяйственного инвентаря домовитого хозяина. Как пользоваться мультиметром вы узнаете, прочитав нашу статью.

Введение

В современном мире сложно представить день без электрических приборов. Электричество и все, что с ним связано, требует контроля и периодической проверки. Измерить сопротивление, напряжение и силу тока электрической цепи, ее целостность, работоспособность диодов и транзисторов – все это можно сделать при помощи одного многофункционального устройства – мультиметра.

Для электронных вариантов чаще используют названия «тестер» или «авометр», в быту часто можно услышать просто «Цэшка». Им пользуются любители и профессионалы: автомобилисты, радиотехники, электрики, специалисты по ремонту электрических приборов и просто пытливые умы.

Внешнее строение и функции

Внешний вид аналогового и цифрового мультиметров отличаются незначительно. В большей степени эти отличия заключаются в раздичии экранов показаний.

У аналогового устройства табло содержит шкалу измерений, градуированную для разных режимов работы, и стрелку.

Цифровой вариант имеет ЖК-экран, на котором отображаются показания измерений в любом режиме работы устройства. У разных моделей экран может быть монохромный (2 цвета) и цветной. Минимальное число разрядов показаний – 4.

Увеличение числа разрядов не означает повышения точности. Точность, как погрешность, указывается в характеристиках прибора. На дисплее отображается выбранный режим, заряд батареи, для отрицательных значений предусмотрен знак «минус».

Под окном показаний расположен многопозиционный переключатель, положение которого определяет виды и пределы измерений.

1. Для измерения переменного напряжения следует повернуть ручку до положения ACV (англ. alternating current voltage — напряжение переменного тока).
2. В режиме DCA (англ. direct current amperage — сила постоянного тока) устройство позволяет измерить постоянный ток.
3. Переключатель в положении DCV позволит определить показатель постоянного напряжения.
4. Указатель на значке «Ω» – прибор готов измерять сопротивление, т.е. работает, как омметр.

В комплекте с устройством находятся два щупа; черный и красный. Три гнезда на передней панели позволяют подключить их к прибору для осуществления замеров.

Черный провод (его еще называют «масса», «минус», «общий») подсоединяют к устройству через нижнее (при вертикальном расположении) гнездо, помеченное как «минус» или «COM». Минусовый провод используется во всех режимах и для любых допустимых значений. Красный провод следует вставить в гнездо, помеченное знаком «+». Это гнездо предназначено для измерений во всех режимах, в диапазоне до 10А.

Третье гнездо, расположенное сверху или слева, используется для измерения постоянных токов больших значений (более 10А).

На передней панели может быть указано максимально допустимое значение измерений, например, «МАХ 600V».

Питает прибор батарейка типа «Крона».

Строение электронного мультиметра

Внешний вид прибора изменялся с момента его изобретения. Необходимость использования нескольких приборов и неудобство от ношения отдельных измерителей стала причиной появления в 1920 году первого карманного авометра.

Повсеместно используемые современные цифровые многофункциональные устройства имеют множество модификаций.

Внутреннее наполнение менялось с развитием технологий.

В основе современного цифрового универсального тестера – контроллер с модулем аналого-цифрового преобразователя. Микросхема, размещенная в корпусе, включает специальный блок, оценивающий входящее напряжение.

Принцип работы основан на сравнении двух сигналов: входного и опорного.

Наличие встроенных резисторов позволяет путем падения напряжения измерять ток.

Напряжение измеряется через прямое подключение к сети.

При подаче тока на резистор измеряется сопротивление.

Изменение предельных значений измерений возможно благодаря резисторным делителям.

Положение переключателя

1. Прибор выключен, если переключатель находится в положении OFF.
2. Для измерения переменного напряжения используется режим, обозначенный на панели знаком ACV или «

Измерения

Среднестатистическим мультиметром можно измерить:

• Напряжение сети.
• Напряжение аккумулятора.
• Силу тока.
• Сопротивление.
• Частоту тока.
• Температуру.
• Емкость конденсатора.

Возможность проверки диодов и транзисторов (прозвон) – еще одна возможность, которую дает многофункциональный измерительный прибор.

ВАЖНО. До начала измерений необходимо центральную ручку провернуть до максимального значения измеряемого показателя. Это позволит избежать поломок прибора и получить предельно точные результаты измерений.

Соблюдение правил эксплуатации обеспечит продолжительную работу комбинированного электроизмерительного прибора и безошибочное определение показаний:

• Не следует измерять высокие токи и напряжения бытовым мультиметром – он может выйти из строя.
• Необходимо своевременно менять источник питания.
• До начала измерений необходимо убедиться, что установленный режим измерений соответствует предстоящим действиям.
• После завершения работ важно отключить прибор.
• Не следует производить замеры в условиях повышенной влажности.

ВАЖНО. Аналоговые устройства не применяются для измерения переменных напряжений и токов, поскольку требуют подключения к сети в соответствии с полярностью. Цифровые мультиметры решают эту проблему путем автоматического определения полярности.

Выбирать многофункциональный измеритель следует, исходя из потребностей. Набор функций и характеристик, включая подсветку экрана, точность измерений, будут определять модель и стоимость устройства. Для бытовых нужд можно выбрать мультиметр с ограниченным числом функций. Для автомеханика и радиоконструктора больше подойдет профессиональное устройство высокой точности.

Как измерить сопротивление мультиметром?

Универсальный тестер позволяет измерить сопротивление, находясь в режиме «омметр» – сектор «Ω».

До начала измерений следует проверить работоспособность устройства:

• если закоротить концы щупов, на экране появятся нулевые значения;
• при размыкании щупов, показания на экране равны 1.

ВАЖНО. До начала измерений сопротивления необходимо обеспечить отсутствие в сети напряжения.

Порядок измерений следующий:

1. Щупы закрепить на резисторе, номинал которого неизвестен.
2. Переключатель переместить в одно из положений сектора.
3. Если измеряемое сопротивление больше выбранного в диапазоне, на экране высветится значение 1. Следует сдвинуть переключатель на одно значение в сторону увеличения.

В случае измерения сопротивления, ошибка в выборе начального значения из предлагаемого диапазоне не станет причиной поломки устройства.

Как измерить силу тока?

Измерить силу тока возможно только в разрыве цепи питания нагрузки. Для этого устройство щупами включается последовательно в цепь, не внося изменений в схему. При измерении тока важно верно выбрать начальное значение из диапазона измерений. Во избежание поломки комбинированного электроизмерительного прибора, в качестве начального следует установить максимальное значение.

Постоянный ток

Постоянный ток присутствует везде, где есть «плюс» и «минус», например, в аккумуляторах и батарейках. Для проведения замеров необходимо выбрать режим постоянного тока – DCA.

Для измерения токов в диапазоне от 2000 мкА до 10 А, красный щуп должен быть установлен в гнездо VΩmAв.

Порядок действий следующий:

1. Ручку переключателя установить в режим DCA на максимальное значение диапазона.
2. Щупы последовательно закрепить на исследуемом участке электросети.
3. Зафиксировать измерения. Если показания равны нулю, следует переместить ручку переключателя на следующее, после максимального, значение, и произвести замер.
4. Если на экране устройства появилась 1, значит, выбранное значение предела ниже измеряемого – следует установить ручкой переключателя значение выше.

ВАЖНО. Для получения данных о силе тока свыше 200мА, во избежание перегорания предохранителя и выхода из строя всего устройства, необходимо установить красный щуп в гнездо 10ADC.

Переменный ток

Переменный ток всегда в домашней проводке. Для снятия показаний о параметрах переменного тока, необходимо использовать режим ACV. Существуют измерители, способные самостоятельно распознать, какой ток: переменный или постоянный. У таких приборов единый сектор для измерения тока промаркирован символом «V».

До начала снятия показаний следует убедиться, что режим выбран верно, а ручкой переключения установлено максимальное значение в диапазоне предлагаемых измерений.

ВАЖНО. Работы, связанные с переменными токами, относятся к опасным. Необходимы повышенное внимание и соблюдение правил техники безопасности.

Измерение напряжения

Одним из наиболее востребованных в быту замеров было и остается измерение напряжения. Заряд аккумуляторной батареи измеряют автомобилисты, напряжение в сети проверяют при перебоях в работе электрических приборов.

Учитывая, что напряжение – это разница потенциалов между двумя точками, для определения переменного напряжения щупы устройства необходимо подключить параллельно прибору, напряжение которого оценивается.

Как измерить напряжение, например, аккумуляторной батареи:

1. Подключить щупы.
2. Установить переключатель на максимальное значение в секторе ACV.
3. Удерживая щупы за изолированные участки, прикоснуться оголенными концами к разным контактам батареи.
4. Зафиксировать результаты измерений в вольтах, отображаемые на экране.
5. Если показания не точны, следует изменить значение предельного измерения путем перемещения ручки переключателя на оптимальное значение из предлагаемого диапазона.

Для измерения постоянного напряжения следует установить ручку переключателя на сектор DCV (режим вольтметр). Соблюдение полярности не обязательно, поскольку при обратном подключении на экране будет отображено отрицательное значение.

Прозвонка проводов с помощью мультиметра

Процесс оценки целостности проводников или p-n-переходов полупроводников среди специалистов обозначается коротко – прозвонка. Метод прозвонки позволяет определить места повреждения электропроводки, получая звуковой сигнал при замыкании цепи и отсутствие сигнала при выявленном обрыве.

Для производства работ следует:

1. Обесточить электрическую цепь.
2. Становить ручку переключателя в положение прозвонка, которое обозначено на панели знаком диода.
3. Проверить работоспособность мультиметра, закоротив щупы: наличие сигнала означает, что прибор к работе готов.
4. Последовательно проверять небольшие участки цепи до выявления обрыва.

Заключение

Контроль напряжения в электрической сети дома или квартиры позволит избежать поломки дорогостоящей бытовой техники или возместить ущерб, если скачки напряжения были зафиксированы многофункциональным измерителем. Контроль заряда автомобильной батареи гарантирует стабильный запуск двигателя.

Мультиметр стал надежным и простым помощником во многих жизненных ситуациях: от бытовых вопросов до конструкторских решений.

Как пользоваться тестером и правильно измерить амперы, вольты, омы

Среди электриков, электронщиков и прочих специалистов, имеющих в своей работе тесный контакт с электричеством, просто огромной популярностью пользуются мультиметры или, как их ещё называют, тестеры. И это не удивительно, учитывая широту возможностей, которые представляет прибор при работе. И именно по этой же причине, новичку не всегда понятно, как пользоваться тестером и какие установки необходимы в конкретном случае.

Особенности работы с мультиметром

При работе с электричеством возникает необходимость измерения различных параметров: напряжение, сила тока, сопротивление и другие. Являясь прибором универсальным, тестер позволяет производить все эти замеры, не прибегая к множеству аппаратов узкого направления. Это достаточно экономно и удобно, но требует некоторых знаний о том, как пользоваться мультиметром, в каких случаях и ситуациях это уместно, а где нет, какие установки производить и как правильно делать замеры. А учитывая, что тестеры могут отличаться не только размерами, но и функционалом, нужно понимать, на что способен тот или иной прибор.

Знакомство с мультифункциональными приборами

Хотя различные модели мультиметров могут отличаться по функционалу и техническим характеристикам, основные их функции одинаковые. Это значит, что все приборы позволяют измерять напряжение, силу тока и сопротивление. Дополнительно, к примеру, может предоставляться возможность проверки транзисторов.

Помимо этого, тестеры бывают электронные, где показания выводятся на цифровое табло, или аналоговые, оснащённые стрелкой, отображающей значение того или иного измерения.

Электронный мультиметр

Внешний вид электронных тестеров довольно схож не смотрят на разнообразие модельного ряда. В верхней части располагается цифровое жидкокристаллическое табло. Чуть ниже многопозиционный переключатель функций, содержащий положения:

• OFF — отключение прибора.
• ACV — работа с переменным напряжением.
• DCV — функции для постоянного напряжения.
• DCA — сектор для работы с постоянным током.
• Ω — позиции для измерения сопротивления.

Ещё чуть ниже располагаются три разъёма, куда необходимо вставлять щупы. Причём делать это нужно правильно. Так, провод чёрного цвета обязательно нужно подключать к разъёму, маркированному как COM. Красный же подключается в зависимости от того, что необходимо измерять. В разъём с маркировкой «V Ω mA» его подключают, когда необходимо проводить измерения сопротивления, напряжение сети или ток до 200 mA. При замере силы тока больше 200 mA, подключать красный провод необходимо к разъёму, маркированному «10 ADC». В противном случае может сгореть предохранитель и, даже выйти из строя сам прибор.

Аналоговые тестеры

Существуют также мультиметры, называемые стрелочными или аналоговыми. В отличие от электронных, замеряемые значения здесь определяется с помощью шкалы со стрелкой, которая указываем необходимый параметр. Они менее удобны в использовании. Да и погрешность показаний значительно ниже, чем у их электронных аналогов. А также они куда более чувствительны к механическим воздействиям и ударам — рамка, на которой установлена стрелка, легко может выйти из строя даже от сильной встряски.

Но несмотря на то, что в большинстве случаев они уступают электронным, в ряде случаев они могут быть предпочтительнее в работе.

Измерение тока электронным мультиметром

Одно из направлений тестера замер силы тока. Чтобы понять, как мультиметром измерить амперы, необходимо знать, с каким током, переменным или постоянным, будут производиться работы. Также неплохо знать диапазон, в котором ведутся замеры. Если получить такую информацию не получается, то лучше вставить красный провод в разъём с большим значением, т. е. с маркировкой «10 ADC». Переключателем также нужно поставить значение максимально высокое. Это позволит не испортить прибор в случае большого тока.

Если значение, отображаемое на табло, слишком низкое, то можно переставить красный провод в разъём «V Ω mA», но также с положением переключателя на наиболее высоких значениях. Когда значение всё равно ещё низкое, стоит повернуть переключатель на более низкий параметр до тех пор, пока замеряемая сила тока не станет адекватной.

При измерениях силы тока прибор подключается к цепи последовательно, что обязательно нужно учитывать.

Замер тестером напряжения

При измерении напряжения, как и замеряя силу тока, нужно знать, как правильно пользоваться мультиметром проводя такие работы. Здесь тоже необходимо обращать внимание с каким током имеется дело — переменный или постоянный. Уже руководствуясь этим, стоит смотреть, какое значение нужно установить переключателем. К примеру, если рассматривать измерение напряжения в простой розетке, то известно, что имеется в виду переменный ток приблизительно 220 вольт. Значит, положение переключателя нужно поставить на переменно напряжение выше этого значение. К примеру, 600 или 750 В, в зависимости от модели тестера.

Аналогичным образом производятся измерения напряжения постоянного тока. Если заведомо неизвестно, сколько вольт в цепи, то следует ставить переключатель в большее положение, постепенно снижая до наиболее подходящих значений.

В отличие от измерения силы тока, когда подключение прибора осуществляется последовательно, замеряя напряжение, его нужно подсоединять параллельно. Это важный момент, чтобы знать, как пользоваться вольтметром.

Определение сопротивления цепи

Работы по измерению сопротивления можно отнести к наиболее безопасным. Как-то навредить прибору здесь крайне сложно. Главное, знать, как работать с мультиметром, чтобы правильно определить сопротивление. Основной момент, который следует учесть, это необходимость снять напряжение перед началом измерений. И здесь дело не столько в безопасности, сколько в точности полученных данных. Даже простая батарейка может ощутимо исказить верность показаний.

Устанавливать переключателем положение для измерения сопротивления можно совершенно любое в секторе «Ω». Теперь, когда щупы зафиксированы на концах проводника, сопротивление которого необходимо знать, можно смотреть показатели табло. Здесь может быть два варианта:

1. Показания «1», «OL», «OVER» — необходимо установить более высокий диапазон, так как происходит перегрузка.
2. Показания «0» — диапазон требуется уменьшить.

В остальных случаях будет отображаться значение сопротивления исследуемого проводника или полупроводника.

Режим прозвонки

Есть у мультиметров возможность использовать их, как прозвонку. И если в аналоговых моделях это напрямую не реализовано, то цифровые обладают сектором при установке переключателя, на который тестер переходит именно в режим прозвонки.

Сама по себе такая функция используется нечасто, но чтобы знать, как работать мультиметром в полном объёме, это будет далеко не лишним. Допустим, полезна такая возможность, когда необходимо определить целостность цепи или отдельно взятого проводника. В ряде случаев именно благодаря режиму прозвонки можно определить полярность.

Для того, чтобы проверить проводник на обрыв, подсоединяют щупы к его концам. Если провод цел, то слышится характерный звуковой сигнал. В противном случае никакой реакции не последует.

Особое внимание при проведении работ с прозвонкой стоит уделить отсутствию питания. Если не обесточить цепь, на которой будут производиться замеры, то велика вероятность выхода из строя прибора.

Реализуются в мультиметрах иногда и другие возможности, к примеру, гнездо для проверки транзисторов. Однако используют их нечасто и только люди, знакомые с радиоэлектроникой. Рядовому любителю или начинающему электрику пользоваться такой возможностью вряд ли придётся — здесь нужны определённые знания. В остальном же, несмотря на многофункциональность, мультиметры в использовании крайне просты и неприхотливы.

Амперметр и вольтметр. Правила включения. | теория по физике �� постоянный ток

Задание EF18821 Определите показания вольтметра (см. рисунок), если погрешность прямого измерения напряжения равна цене деления вольтметра.

Ответ: (____± ____) В.

Определите показания амперметра (см. рисунок), если погрешность прямого измерения силы тока равна цене деления амперметра.

Ответ: ( ____± ____) А.

0 , 2 − 0 10 . . = 0 , 02 ( А )

Определите напряжение на лампочке (см. рисунок), если погрешность прямого измерения напряжения равна цене деления вольтметра.