3.Элементы электрических цепей

Электрическая цепь состоит из: источника тока, потребителей тока, регулирующей аппаратуры и электроизмерительных приборов, соединенных проводами. Соединение трех и более проводников называется узлом электрической цепи. Электрическая цепь содержащая узлы, называется разветвленной. Графическое изображение элементов цепи и их соединение называется электрической схемой цепи.

Амперметры

Амперметры – это приборы, служащие для измерения силы тока. При измерениях амперметр, включают последовательно, т.е. так, что весь измеряемый ток проходит через амперметр (рис.8). Поэтому амперметры должны иметь малое сопротивление, чтобы включение их не изменяло заметно величины тока в цепи.

Для измерения сильных токов, кроме амперметров, применяют вольтметры. Вольтметры применяют для измерения количества электричества q, протекающего в цепи за определенный период времени t. Вычисляя q за единицу времени, определяют силу тока

I =

	Слабые токи измеряются магнито­электричес­кими амперметрами, которые имеют конструктивные улучшения и благодаря этому приобретают высокую чувствительность. Такие приборы называются миллиамперметрами (токи до 10-3А) и микроамперметрами (токи до 10-6А).
Рис.8

Вольтметры

Вольтметрами называются приборы, служащие для измерения напряжения. При измерениях вольтметр, включают параллельно тому участку цепи, на концах которого хотят измерить разность потенциалов, т.е. вольтметр соединяют с теми точками М и N цепи, разность потенциалов которых нужно измерить (рис.8). Для того, чтобы включение вольтметра не изменяло режима цепи, сопротивление вольтметра должно быть очень велико по сравнению с сопротивлением R участка цепи МN. Погрешность при измерениях напряжения тем меньше, чем больше сопротивление вольтметра.

Для расширения переделов измерений амперметров и вольтметров, применяются шунты и добавочные сопротивления, а в случае измерений на переменном токе – измерительные трансформаторы тока.

Гальванометры

Гальванометрами называются чувствительные приборы, служащие для измерения весьма малых токов, напряжений и количества электричества (соотношение 10^-6 Ампера, Вольта или Кулона).

По принципу действия и устройству гальванометры бывают магнитоэлектрические с подвижной катушкой, магнитоэлектрические с подвижным магнитом, струнные, термогальванометры, электродинамометры и электрометры.

По роду измеряемого тока гальванометры разделяются на магнитоэлектрические и вибрационные (резонансные). Первые применяются для измерения тока и напряжения в цепях постоянного тока, а вторые употребляются преимущественно в качестве указателей отсутствия тока при измерениях в цепях переменного тока по так называемому нулевому методу. Гальванометры с подвижной рамкой (катушкой) по своему устройству принципиально не отличаются от описанного выше устройства приборов магнитоэлектрической системы.

Шунты

Шунтом называется сопротивление (r_ш), включаемое в цепь параллельно (рис.9) амперметру (или миллиамперметру), вследствие чего в амперметр составляет только часть измеряемого тока.

Рис.9

Например, если необходимо измерить амперметром А ток, в n раз больший максимального возможного для данного прибора, то надо включить сопротивление rш, удовлетворяющее следующему равенству: rш =

где n =(I - величина тока в цепи, I_A- величина тока, идущая через амперметр, r_A - сопротивление амперметра).Следовательно, чтобы измерить амперметром в (n-1) раз меньше сопротивление амперметра. Шунты обычно изготавливаются из магнита, имеющего большое удельное сопротивление и малый термический коэффициент сопротивления, вследствие чего сопротивление шунта практически не зависит от нагрева его током и от измерений температур.