Почему ток через микроамперметр можно рассматривать как постоянный

Контрольные вопросы

2. Дайте определение электрической емкости уединенного проводника и конденсатора.

3. Укажите единицу измерения электрической емкости в системе СИ.

4. От чего зависит электроемкость плоского конденсатора?

5. В чем заключается метод измерения емкости в данной лабораторной работе?

6. Нарисуйте схему установки и укажите назначение в ней каждого элемента.

7. Какую роль играет реле а данной лабораторной работе?

8. Какое соотношение между периодом колебаний подвижной системы микроамперметра и периодом разрядки конденсатора должно выполняться в данной лабораторной работе?

9. Что называется силой тока?

10. Почему ток через микроамперметр можно рассматривать как постоянный?

11. Какая связь между зарядом, прошедшим через микроамперметр за время t, и силой тока?

12. Получите рабочую формулу для определения электроемкости в данной работе.

13. Нарисуйте примерный график зависимости тока через амперметр от времени.

14. Запишите формулу для энергии электрического поля, созданного:

а) уединенным проводником

б) плоским конденсатором.

15. Запишите формулу для расчета емкости батареи конденсаторов, соединенных:

16. Как изменится емкость плоского конденсатора, если между его обкладками поместить тонкую пластину из проводника? Толщина пластины равна половине расстояния между обкладками.

17. Какой заряд проходит через микроамперметр в данной работе за одну минуту, если емкость конденсатора 3 мкф, а показания вольтметра 60 В?

18. Два последовательно соединенных конденсатора С=2 мкФ и С=4 мкФ подсоединены к источнику постоянного напряжения =120 В. Какова будет разность потенциалов на обкладках первого конденсатора?

19. Во сколько раз изменится емкость плоского конденсатора, если между обкладками поместить пластину из диэлектрика с диэлектрической проницаемостью  ? Толщина пластины равна половине расстояния между обкладками конденсатора.

20. Укажите основные источники погрешности измерений в данной работе.

Рекомендуемая литература

1.Савельев И.В. Курс общей физики. М.:Наука, 1982.Т.2.

2.Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики. М.:Высш. шк.,2000.

3.Методические указания к лабораторным работам по физике. Механика: Работы 60 -63. М.: Изд.МИИТа, 1976.

Р а б о т а 75

Изучение магнитного поля соленоида с помощью датчика холла

Цель работы. Знакомство с принципом действия датчика Холла и использование его для измерения магнитной индук­ции вдоль оси соленоида.

Введение

Соленоид, представляющий собой пустотелый цилиндр с нанесенной на него обмоткой, широко используется в техни­ке и, в частности, может служить для создания в определен­ном объеме однородного поля или быть использован для компенсации внешних магнитных полей. Соленоиды приме­няются, в основном, в тех случаях, когда необходимо со­здать достаточно интенсивное поле, а размеры устройства, создающего это поле, ограничены,

Получим с помощью закона Био-Савара-Лапласа вы­ражения для индукции магнитного поля на оси кругового тока и оси соленоида. Предположим, что виток круглый и можно пренебречь поперечным сечением провода. Для этих условий вектор индукции магнитного поля в вакууме будет равен

, (1)

элемент проводника с током;

единичный вектор, направленный от элемента dl к исследуемой точке М;

длина отрезка, соединяющего элемент контура dl с точкой М (рис. 1).

Интегрирование ведется по замкнутой линии тока, созда­ющего магнитное поле, В точках, лежащих на оси кругового тока, вектор индукции по условиям симметрии направлен вдоль этой оси, и поэтому достаточно просуммировать про­екции на ось векторов индукций от каждого элемента . Поскольку элемент составляет с векторомпрямой угол, то

|[ , ]| = dl.

Кроме того, как видно из рис. 1,

,

причем как угол , так и расстояние до точки М одина­ковы для всех элементов длины кольца.

Проекция индукции поля на осьх, создаваемой от­дельным элементом длины

,

поэтому сумма этих проекций будет определяться выраже­нием

(2)

Выражение (2) позволяет определить индукцию магнит­ного поля на оси цилиндрической катушки (соленоида) с равномерно распределенными витками. Действительно ин­дукция магнитного поля в точке М (рис. 2), лежащей на оси соленоида, направлена вдоль этой оси и равна сумме индук­ций магнитного поля, создаваемых в точке М всеми витка­ми. Если  — число витков, приходящееся на единицу дли­ны соленоида, то на малый участок длины dх приходится  dх витков, создающих в точке М поле, индукция кото­рого

dх. (3)

Как следует из рис. 2,

.

С учетом этих соотношений получим

.

Приведя интегрирование по всем значениям , получим

, (4)

.

Пока точка наблюдения находится внутри соленоида и не слишком близко к его краям, магнитное поле остается при­близительно однородным. Нетрудно заметить, что макси­мальная величина магнитной индукции будет в центре соле­ноида при х₀=0.

Если длина соленоида во много раз больше его радиуса (L>>R), то соленоид можно считать бесконечно длинным. Для точек, расположенных на оси такого соленоида и доста­точно удаленных от его концов, ₁   и ₂ = 0, и, следова­тельно, индукция магнитного поля в вакууме будет

. (5)

Так как магнитная проницаемость воздуха приблизитель­но равна единице (  1), можно считать верной эту форму­лу и для расчета В в воздухе.

Для изучения распределения индукции магнитного поля по длине соленоида в данной работе применяются полупро­водниковые элементы, использующие эффект Холла — явление, заключающееся в возникновении ЭДС при воздействии магнитного поля на ток, протекающий через полупроводник.

Получим выражение для ЭДС Холла в полупроводнике. Выберем направление вектора В и тока , как указано на рис. 3. Тогда силу Лоренца F, которая действует на носите­ли тока в полупровод

нике n-типа, двигающиеся в магнитном поле, можно записать в виде

F = – e[V, B], (6)

где V – средняя скорость носителей тока в направлении ли­нии тока.

Под влиянием этой силы электроны отклоняются к верх­ней грани пластины. В результате того, что у нижней грани образуется недостаток электронов, а у верхней избыток – в пластине возникает поперечное электрическое поле с напря­женностью Е, направленное для выбранных направлений то­ка и вектора В снизу вверх. Сила еЕ, действующая на элек­трон, направлена в сторону, противоположную направлению силы Лоренца F. В случае равновесного процесса протека­ния тока по полупроводнику эти силы уравновешиваются, то есть (в проекциях на ось у)

еЕ = еVB; (7)

Если пластина М достаточно длинная и широкая, то по­перечное электрическое поле можно считать однородным. Тогда разность потенциалов между точками А и О равна

. (8)

Ток в пластине обусловлен упорядоченным движением электронов. Если число их в единице объема пластинки рав­но п₀, а их средняя скорость в направлении линии тока рав­на V, то силу тока можно выразить с помощью формулы

, (9)

где S =ас – площадь поперечного сечения пластинки.

Заменив V в выражении (9) его выражением из формулы (8), получим

. (10)

Константа в выражении (10) называется коэффици­ентом Холла. Она имеет размерность [м 3 /Aс]. Как видно, ко­эффициент Холла определяется концентрацией, и знаком но­сителей тока в полупроводнике.

Из формулы (10) следует, что разность потенциалов, воз­никающая при прохождении тока через полупроводник, по­мещенный в магнитное поле, пропорциональна индукции магнитного поля при постоянной силе тока через датчик.

Это явление в настоящее время широко используется для измерения магнитной индукции. Действительно, измерив си­лу тока в полупроводнике и ЭДС Холла, можно рассчитать значение магнитной индукции поля, в котором находится по­лупроводник, по формуле

. (11)

Электрический ток. Закон Ома

Если изолированный проводник поместить в электрическое поле то на свободные заряды q в проводнике будет действовать сила В результате в проводнике возникает кратковременное перемещение свободных зарядов. Этот процесс закончится тогда, когда собственное электрическое поле зарядов, возникших на поверхности проводника, скомпенсирует полностью внешнее поле. Результирующее электростатическое поле внутри проводника будет равно нулю .

Однако, в проводниках при определенных условиях может возникнуть непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда. Такое движение называется электрическим током . За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов. Для существования электрического тока в проводнике необходимо создать в нем электрическое поле.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда Δ q , переносимого через поперечное сечение проводника (рис. 1.8.1) за интервал времени Δ t , к этому интервалу времени:

Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным .

Упорядоченное движение электронов в металлическом проводнике и ток I . S – площадь поперечного сечения проводника, – электрическое поле

В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах (А). Единица измерения тока 1 А устанавливается по магнитному взаимодействию двух параллельных проводников с током.

Постоянный электрический ток может быть создан только в замкнутой цепи , в которой свободные носители заряда циркулируют по замкнутым траекториям. Электрическое поле в разных точках такой цепи неизменно во времени. Следовательно, электрическое поле в цепи постоянного тока имеет характер замороженного электростатического поля. Но при перемещении электрического заряда в электростатическом поле по замкнутой траектории, работа электрических сил равна нулю . Поэтому для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической цепи устройства, способного создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения . Такие устройства называются источниками постоянного тока . Силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами .

Природа сторонних сил может быть различной. В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в результате электрохимических процессов, в генераторах постоянного тока сторонние силы возникают при движении проводников в магнитном поле. Источник тока в электрической цепи играет ту же роль, что и насос, который необходим для перекачивания жидкости в замкнутой гидравлической системе. Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему в замкнутой цепи может поддерживаться постоянный электрический ток.

При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу.

Физическая величина, равная отношению работы A _ст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС):

Таким образом, ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда. Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

При перемещении единичного положительного заряда по замкнутой цепи постоянного тока работа сторонних сил равна сумме ЭДС, действующих в этой цепи, а работа электростатического поля равна нулю.

Цепь постоянного тока можно разбить на отдельные участки. Те участки, на которых не действуют сторонние силы (т. е. участки, не содержащие источников тока), называются однородными . Участки, включающие источники тока, называются неоднородными .

При перемещении единичного положительного заряда по некоторому участку цепи работу совершают как электростатические (кулоновские), так и сторонние силы. Работа электростатических сил равна разности потенциалов Δφ₁₂ = φ₁ – φ₂ между начальной (1) и конечной (2) точками неоднородного участка. Работа сторонних сил равна по определению электродвижущей силе ₁₂, действующей на данном участке. Поэтому полная работа равна

U 12 = φ1 – φ2 + 12.

Величину U ₁₂ принято называть напряжением на участке цепи 1–2. В случае однородного участка напряжение равно разности потенциалов:

U 12 = φ1 – φ2.

Немецкий физик Г. Ом в 1826 году экспериментально установил, что сила тока I , текущего по однородному металлическому проводнику (т. е. проводнику, в котором не действуют сторонние силы), пропорциональна напряжению U на концах проводника:

где R = const.
Величину R принято называть электрическим сопротивлением . Проводник, обладающий электрическим сопротивлением, называется резистором . Данное соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

В СИ единицей электрического сопротивления проводников служит ом (Ом). Сопротивлением в 1 Ом обладает такой участок цепи, в котором при напряжении 1 В возникает ток силой 1 А.

Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными . Графическая зависимость силы тока I от напряжения U (такие графики называются вольт-амперными характеристиками , сокращенно ВАХ) изображается прямой линией, проходящей через начало координат. Следует отметить, что существует много материалов и устройств, не подчиняющихся закону Ома, например, полупроводниковый диод или газоразрядная лампа. Даже у металлических проводников при токах достаточно большой силы наблюдается отклонение от линейного закона Ома, так как электрическое сопротивление металлических проводников растет с ростом температуры.

Для участка цепи, содержащего ЭДС, закон Ома записывается в следующей форме:

IR = U 12 = φ1 – φ2 + = Δφ12 + .

Это соотношение принято называть обобщенным законом Ома или законом Ома для неоднородного участка цепи .

На рис. 1.8.2 изображена замкнутая цепь постоянного тока. Участок цепи ( cd ) является однородным.

Цепь постоянного тока

Участок ( ab ) содержит источник тока с ЭДС, равной .

По закону Ома для неоднородного участка,

Сложив оба равенства, получим:

I ( R + r ) = Δφ cd + Δφ ab + .

Эта формула выражет закон Ома для полной цепи : сила тока в полной цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на сумму сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи.

Сопротивление r неоднородного участка на рис. 1.8.2 можно рассматривать как внутреннее сопротивление источника тока . В этом случае участок ( ab ) на рис. 1.8.2 является внутренним участком источника. Если точки a и b замкнуть проводником, сопротивление которого мало по сравнению с внутренним сопротивлением источника ( R

Сила тока короткого замыкания – максимальная сила тока, которую можно получить от данного источника с электродвижущей силой и внутренним сопротивлением r . У источников с малым внутренним сопротивлением ток короткого замыкания может быть очень велик и вызывать разрушение электрической цепи или источника. Например, у свинцовых аккумуляторов, используемых в автомобилях, сила тока короткого замыкания может составлять несколько сотен ампер. Особенно опасны короткие замыкания в осветительных сетях, питаемых от подстанций (тысячи ампер). Чтобы избежать разрушительного действия таких больших токов, в цепь включаются предохранители или специальные автоматы защиты сетей.

В ряде случаев для предотвращения опасных значений силы тока короткого замыкания к источнику последовательно подсоединяется некоторое внешнее сопротивление. Тогда сопротивление r равно сумме внутреннего сопротивления источника и внешнего сопротивления, и при коротком замыкании сила тока не окажется чрезмерно большой.

Если внешняя цепь разомкнута, то Δφ _ba = – Δφ _ab = , т. е. разность потенциалов на полюсах разомкнутой батареи равна ее ЭДС.

Если внешнее нагрузочное сопротивление R включено и через батарею протекает ток I , разность потенциалов на ее полюсах становится равной

Δφ ba = – Ir .

На рис. 1.8.3 дано схематическое изображение источника постоянного тока с ЭДС равной и внутренним сопротивлением r в трех режимах: «холостой ход», работа на нагрузку и режим короткого замыкания (к. з.). Указаны напряженность электрического поля внутри батареи и силы, действующие на положительные заряды: – электрическая сила и – сторонняя сила. В режиме короткого замыкания электрическое поле внутри батареи исчезает.

Схематическое изображение источника постоянного тока: 1 – батарея разомкнута; 2 – батарея замкнута на внешнее сопротивление R ; 3 – режим короткого замыкания

Для измерения напряжений и токов в электрических цепях постоянного тока используются специальные приборы – вольтметры и амперметры .

Вольтметр предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к его клеммам. Он подключается параллельно участку цепи, на котором производится измерение разности потенциалов. Любой вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением R _B . Для того, чтобы вольтметр не вносил заметного перераспределения токов при подключении к измеряемой цепи, его внутреннее сопротивление должно быть велико по сравнению с сопротивлением того участка цепи, к которому он подключен. Для цепи, изображенной на рис. 1.8.4, это условие записывается в виде:

Это условие означает, что ток I _B = Δφ _cd / R _B , протекающий через вольтметр, много меньше тока I = Δφ _cd / R ₁, который протекает по тестируемому участку цепи.
Поскольку внутри вольтметра не действуют сторонние силы, разность потенциалов на его клеммах совпадает по определению с напряжением. Поэтому можно говорить, что вольтметр измеряет напряжение.

Амперметр предназначен для измерения силы тока в цепи. Амперметр включается последовательно в разрыв электрической цепи, чтобы через него проходил весь измеряемый ток. Амперметр также обладает некоторым внутренним сопротивлением R _A. В отличие от вольтметра, внутреннее сопротивление амперметра должно быть достаточно малым по сравнению с полным сопротивлением всей цепи. Для цепи на рис. 1.8.4 сопротивление амперметра должно удовлетворять условию

R A 1 + R 2),

чтобы при включении амперметра ток в цепи не изменялся.
Измерительные приборы – вольтметры и амперметры – бывают двух видов: стрелочные (аналоговые) и цифровые. Цифровые электроизмерительные приборы представляют собой сложные электронные устройства. Обычно цифровые приборы обеспечивают более высокую точность измерений.

почему ток через микроамперметр можно рассматривать как постоянный?

Потому прибор магнито-электричесой системы (за исключение специальной конструкции для переменных токов) при пропускании через него переменного тока будет «мотылять» стрелкой и ничего им не измеришь.

Похожие вопросы

Ваш браузер устарел

Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.

Как устроен амперметр [1]

Прибор, предназначенный для измерения силы тока, обычно называют «амперметром», потому что единицей измерения силы тока является «ампер».

В конструкциях амперметров внешние резисторы, добавленные для расширения диапазона значений, подключаются параллельно с движителем, а не последовательно, как в случае с вольтметрами. Это связано с тем, что мы хотим разделить измеряемый ток, а не измеряемое напряжение, идущее на движитель, и потому, что цепь с делителем тока всегда образовывается с помощью параллельных сопротивлений.

Разработка амперметра

Взяв тот измерительный движитель, что и в примере с вольтметром , мы можем видеть, что он сам по себе будет очень ограниченным инструментом, полное отклонение шкалы происходит всего при 1 мА:

Как и в случае с расширением измерительных возможностей для напряжения, нам придётся соответственно изменить маркировку шкалы, чтобы она показывала другой (расширенный) диапазон силы тока. Например, если нам нужно спроектировать амперметр с диапазоном полной шкалы в 5 ампер с использованием того же самого измерительного движителя, что и раньше (с внутренним диапазоном полной шкалы всего в 1 мА), придётся перемаркировать шкалу таким образом, чтобы показывать 0 A в крайнем левом положении и 5 A в крайнем правом, а не от 0 мА до 1 мА, как раньше. Какой бы расширенный диапазон ни обеспечивали дополнительные параллельные резисторы, необходимо его отобразить на шкале счётчика.

Итак, если расширенный диапазон будет рассчитан уже на 5 ампер, давайте определим, сколько нужно параллельного сопротивления, необходимое для «шунтирования» или обхода большей части тока, чтобы только 1 мА из общих 5 А прошёл через движитель:

По заданной полной силе тока движителя и его сопротивлению, мы можем определить напряжение для измерителя (закон Ома, применённый к левой колонке, E = IR):

Зная, что цепь, образованная движителем и шунтом, имеет параллельную конфигурацию, определяем, что напряжение на движителе, шунте и испытательном проводах (т.е. общее) должно быть одинаковым:

Мы также знаем, что сила тока, проходящего через шунт, должна быть разницей между общей силой тока (5 ампер) и силой тока, проходящего через движитель (1 мА), потому что в параллельной конфигурации силы тока отдельных веток складываются:

Затем, используя закон Ома (R = E/I) в центральном столбце, определяем необходимое сопротивление шунта:

Разумеется, значение, слегка превышающее 100 мОм, мы могли рассчитать и по-другому. Сначала, рассчитав по закону Ома в крайней правой колонке полное сопротивление (R = E/I = 0,5В/5А = 100 мОм), а затем использовав обратную формулу для параллельно сопротивления, но арифметика была бы более сложной:

Реальные конструкции для амперметра

На практике шунтирующий резистор амперметра обычно заключён в защитный металлический корпус измерительного блока, скрытый от глаз. Обратите внимание на конструкцию амперметра на следующей фотографии:

Этот конкретный амперметр – автомобильный прибор, произведенный фирмой «Стюарт-Уорнер». Хотя используемый тут движитель конструкции д’Арсонваля, вероятно, имеет диапазон полной шкалы, измеряемый в миллиамперах, данный прибор в целом имеет диапазон ±60 ампер. Шунтирующий резистор, обеспечивающий данный диапазон высоких токов, заключен в металлический корпус устройства. Также обратите внимание на этот конкретный измеритель, в нём стрелка центрируется на нуле ампер и может указывать либо «положительный», либо «отрицательный» ток. Подключенный к цепи зарядки аккумулятора автомобиля, этот измеритель может указывать состояние зарядки (ток, протекающий от генератора к аккумулятору) или состояние разряда (ток, протекающий от аккумулятора к остальным нагрузкам автомобиля).

Увеличение полезного диапазона амперметра

Как и в случае с многодиапазонным вольтметром, в амперметр может быть встроено более одного рабочего диапазона за счет включения нескольких шунтирующих резисторов, переключаемых с помощью многополюсного переключателя:

Обратите внимание, что резисторы подключены через переключатель так, чтобы быть параллельными (а не последовательными, как в конструкции вольтметра) измерительному движителю. Разумеется, пятипозиционный переключатель одновременно контактирует только с одним резистором. Размер каждого резистора соответствует разному диапазону полной шкалы, в зависимости от конкретного номинала движителя (1 мА, 500 Ом).

В такой конструкции измерителя значение каждого резистора определяется одним и тем же методом с использованием известных общей силы тока, номинального отклонения и сопротивления движителя. Для амперметра с диапазонами 100 мА, 1 А, 10 А и 100 А сопротивление шунтов будут такими:

Обратите внимание, что значения сопротивлений этих шунтирующих резисторов очень низкие! 5,00005 мОм это всего лишь 0,00500005 Ом! Чтобы добиться такого низкого сопротивления, шунтирующие резисторы амперметра часто должны быть изготовлены на заказ из проволоки относительно большого диаметра или сплошных металлических частей.

При выборе размеров шунтирующих резисторов для амперметра следует учитывать фактор рассеиваемой мощности. В отличие от вольтметра, резисторы диапазона амперметра должны пропускать большой ток. Если эти шунтирующие резисторы не имеют соответствующего размера, они могут перегреться и получить повреждения или, по крайней мере, потерять точность из-за перегрева. Для приведенного выше примера счётчика рассеиваемая мощность при полномасштабных показаниях равны таким значениям (двойные волнистые линии обозначают «приблизительно равно» в математике):

Резистор на 1/8 Вт подойдет для R₄, резистора на 1/2 Вт будет достаточно для R₃ и 5 Вт для R₂. Хотя резисторы, как правило, лучше сохраняют свою долговременную точность, если не работают с крайними, т.е. номинальными значениями. Поэтому, с учётом рассеиваемой мощности стоит переоценить резисторы R₂ и R₃, хотя прецизионные резисторы на 50 Вт, вообще говоря, это редкие и дорогие компоненты. Для R₁ вообще может понадобится изготовить нестандартный резистор из металлической заготовки или толстой проволоки, чтобы удовлетворить требованиям как низкого сопротивления, так и высокой номинальной мощности.

Иногда шунтирующие резисторы используются вместе с вольтметрами с высоким входным сопротивлением для измерения силы тока. В этих случаях ток, проходящий через движитель вольтметра, достаточно мал, что им можно пренебречь, а сопротивление шунта может быть рассчитано в зависимости от того, сколько вольт или милливольт будет выпадать на один ампер тока:

Если, например, шунтирующий резистор в приведенной выше схеме имеет номинал точно 1 Ом, на каждый ампер тока через него будет приходиться 1 вольт. Тогда показания вольтметра можно рассматривать как прямое указание силы тока, проходящего через шунт с таким сопротивлением. Для измерения очень малых токов можно использовать более высокие значения сопротивления шунта, чтобы генерировать большее падение напряжения на данную единицу тока, тем самым расширяя полезный диапазон (вольтметра) до более низких значений силы тока. Использование вольтметров в сочетании с маломощными шунтирующими сопротивлениями для измерения тока обычно применяется в промышленности.

Использование шунтирующего резистора и вольтметра вместо амперметра

Использование шунтирующего резистора вместе с вольтметром для измерения силы тока может оказаться полезным приёмом для упрощения задачи частого измерения силы тока в цепи. Обычно, чтобы измерить в цепи силу тока с помощью амперметра, цепь нужно разомкнуть и вставить амперметр между разделёнными концами проводов, как-то вот так:

Если у нас есть цепь, в которой силу тока нужно измерять часто, или же мы просто хотим сделать процесс измерения более удобным, между этими точками можно на постоянной основе разместить шунтирующий резистор, а показания силы тока снимать с помощью вольтметра по мере необходимости. При этом целостность цепи нарушена не будет:

Конечно, необходимо соблюдать осторожность при выборе достаточно низкого номинала шунтирующего резистора, чтобы он отрицательно не повлиял на нормальную работу схемы, но, как правило, это затруднений не вызывает. Данный приём также может быть полезен в компьютерном анализе цепей, где нам может понадобиться, чтобы компьютер отображал силу тока в цепи с точки зрения напряжения (со SPICE это позволило бы избежать идиосинкразии при чтении отрицательных значений тока):

Пример схемы с шунтом для расчёта в программе SPICE:

shunt resistor example circuit v1 1 0 rshunt 1 2 1 rload 2 0 15k .dc v1 12 12 1 .print dc v (1,2) .end 

Результат выполнения программы:

v1 v (1,2) 1.200E + 01 7.999E-04 

Мы можем интерпретировать показания напряжения на шунтирующем резисторе (между узлами схемы 1 и 2 в моделировании SPICE) непосредственно как значение в амперах, при этом 7.999E-04 составляет 0,7999 мА или 799,9 мкА. В идеале, напряжение 12 В, приложенное непосредственно к 15 кОм, даст нам ровно 0,8 мА, но сопротивление шунта немного уменьшает этот ток (как это было бы в реальной жизни). Однако такое несущественное расхождение обычно находится в приемлемых пределах точности как для моделирования, так и для реальной схемы, и поэтому шунтирующие резисторы можно использовать во всех приложениях, кроме самых требовательных для точного измерения силы тока.

Итог

• Рабочий диапазон амперметра можно расширить путём добавления в цепь движителя параллельных «шунтирующих» резисторов, обеспечивающих точное деление тока.
• Шунтирующие резисторы могут иметь большую рассеиваемую мощность, поэтому следует быть осторожным при выборе деталей для таких измерителей!
• Шунтирующие резисторы могут использоваться в сочетании с вольтметром с высоким сопротивлением, а также с движителем амперметра с низким сопротивлением, обеспечивая точное падение напряжения для заданных величин тока. Шунтирующие резисторы следует выбирать с максимально низким значением сопротивления, чтобы минимизировать их влияние на измеряемую цепь.

См.также

Внешние ссылки

• Обмен криптовалют — www.bestchange.ru
• Криптовалютная биржа Binance
• HIVE OS — операционная система для майнинга
• e4pool — Мультивалютный пул для майнинга.

• AliExpress — глобальная виртуальная (в Интернете) торговая площадка, предоставляющая возможность покупать товары производителей из КНР;
• computeruniverse.net — Интернет-магазин компьютеров(Промо код 5 Евро на первую покупку:FWWC3ZKQ);

• DigitalOcean — американский провайдер облачных инфраструктур, с главным офисом в Нью-Йорке и с центрами обработки данных по всему миру;

• Викиум — Онлайн-тренажер для мозга
• Like Центр — Центр поддержки и развития предпринимательства.
• Gamersbay — лучший магазин по бустингу для World of Warcraft.
• Ноотропы OmniMind N°1 — Усиливает мозговую активность. Повышает мотивацию. Улучшает память.
• Санкт-Петербургская школа телевидения — это федеральная сеть образовательных центров, которая имеет филиалы в 37 городах России.
• Lingualeo.com — интерактивный онлайн-сервис для изучения и практики английского языка в увлекательной игровой форме.
• Junyschool (Джунискул) – международная школа программирования и дизайна для детей и подростков от 5 до 17 лет, где ученики осваивают компьютерную грамотность, развивают алгоритмическое и креативное мышление, изучают основы программирования и компьютерной графики, создают собственные проекты: игры, сайты, программы, приложения, анимации, 3D-модели, монтируют видео.
• Умназия — Интерактивные онлайн-курсы и тренажеры для развития мышления детей 6-13 лет
• SkillBox — это один из лидеров российского рынка онлайн-образования. Среди партнеров Skillbox ведущий разработчик сервисного дизайна AIC, медиа-компания Yoola, первое и самое крупное русскоязычное аналитическое агентство Tagline, онлайн-школа дизайна и иллюстрации Bang! Bang! Education, оператор PR-рынка PACO, студия рисования Draw&Go, агентство performance-маркетинга Ingate, scrum-студия Sibirix, имидж-лаборатория Персона.
• «Нетология» — это университет по подготовке и дополнительному обучению специалистов в области интернет-маркетинга, управления проектами и продуктами, дизайна, Data Science и разработки. В рамках Нетологии студенты получают ценные теоретические знания от лучших экспертов Рунета, выполняют практические задания на отработку полученных навыков, общаются с экспертами и единомышленниками. Познакомиться со всеми продуктами подробнее можно на сайте https://netology.ru, линейка курсов и профессий постоянно обновляется.
• StudyBay Brazil – это онлайн биржа для португалоговорящих студентов и авторов! Студент получает уникальную работу любого уровня сложности и больше свободного времени, в то время как у автора появляется дополнительный заработок и бесценный опыт.
• Автор24 — самая большая в России площадка по написанию учебных работ: контрольные и курсовые работы, дипломы, рефераты, решение задач, отчеты по практике, а так же любой другой вид работы. Сервис сотрудничает с более 70 000 авторов. Более 1 000 000 работ уже выполнено.
• StudyBay – это онлайн биржа для англоязычных студентов и авторов! Студент получает уникальную работу любого уровня сложности и больше свободного времени, в то время как у автора появляется дополнительный заработок и бесценный опыт.