Измерение токов.

Величина тока в проводнике в простейшем случае может быть измерена с помощью амперметра, который включается в цепи последовательно данному проводнику (рис. 3).

По амперметру течет такой же ток, как и в проводнике в данный момент. При этом ток, показываемый амперметром, отличается от того значения тока, который протекал по этому проводнику до его включения. Чтобы отличие

было минимально, т.е. чтобы изменение тока, вносимое включением амперметра в цепь проводника, было минимальным, необходимо, чтобы электрическая мощность, поглощаемая амперметром, имела минимальное значение: Р_А = I²R_A Р_Атiп. Это соответствует условию минимального значения сопротивления амперметра R_A. Реально такое условие достигается, если сопротивление амперметра значительно меньше сопротивления цепи, в которой проводится измерение тока.

Измерение напряжений

Напряжение на концах проводника в простейшем случае можно измерять вольтметром, который присоединяется параллельно к данному проводнику (рис. 4).

R

Тогда напряжение, показываемое вольтметром, равно напряжению на концах сопротивления R, но оно отличается от того значения напряжения на проводнике, которое существовало на его концах до включения вольтметра. Чтобы это отличие сделать минимальным, необходимо, чтобы сам вольтметр поглощал из цепи минимальную мощность, т.е.: Р_V=U²/R_VP_Vmin. Последнее возможно лишь при условии, что сопротивление вольтметра R_V достаточно велико. Реально выполнение этого условия достигается, если R_V значительно превосходит сопротивление того элемента цепи, к концам которого он присоединен.

Сопротивление проводников

Сопротивление проводника R измеряется в омах (Ом). Экспериментально установлено, что сопротивление металлического

проводника зависит от его длины l, площади его поперечного сечения s и материала, из которого изготовлен проводник, т.е.:

(4)

где - удельное сопротивление вещества, из которого изготовленпроводник.

Если в формуле (4) переменные s и l равны соответственно единице площади и единице длины, то сопротивление R станет численно равно . Это означает, что удельное сопротивление показывает, каким сопротивлениемобладает проводник единичной длины и единичного сечения, изготовленный из данного материала. Удельное сопротивление измеряется в единицахОмм.

Зависимость удельного сопротивления металлических проводниковот температуры t (°C) выражается соотношением:

(5)

где - удельное сопротивление вещества приt = 0°С, а - температурный коэффициент сопротивления, зависящий от природы или состава вещества. Учитывая (5), для сопротивления проводника R имеем

(6)

Характеристики источников тока

Каждый источник тока имеет следующие характеристики, определяющие условия его рационального использования: электродвижущая сила или ЭДС и внутреннее сопротивлениеr.

Электродвижущая сила источника тока - это величина, измеряемаяотношением работы, затрачиваемой сторонними силами на перемещение заряда по замкнутой цепи, к величине этого заряда, т.е.:

(7)

ЭДС измеряется в вольтах (В).

Внутреннее сопротивление источника r определяет проводящие свойства той среды, которая имеется внутри источника.