2.1.2 Измерение тока и напряжения

Для измерения тока в каком-либо элементе электрической цепи последовательно с ним включают амперметр (рисунок 2). Собственное сопротивление амперметра должно быть много меньше сопротивления (), чтобы его включение не вносило изменения в величину измеряемого тока.

Цена деления амперметра определяется по следующей формуле:

, (6)

где — конечное значение силы тока, указанное на приборе, — число делений шкалы прибора.

Постоянные токи порядка –А измеряют прямыми и косвенными методами. В первом случае (рисунок 2) ток измеряют приборами непосредственной оценки. Для этого используют миллиамперметры и амперметры магнитоэлектрической, электромагнитной и электродинамической систем. При косвенных измерениях (рисунок 3) в измерительную цепь включают резистор с известным сопротивлением и на нем измеряют падение напряжения компенсационным способом. Искомый ток находят на основании закона Ома, то есть по формуле .

Рисунок 2 – Схема измерения силы тока прямым методом	Рисунок 3 – Схема измерения силы тока косвенным методом

На рисунке 4 показана принципиальная схема измерения неизвестного напряжения компенсационным способом. В верхнем контуре под действием ЭДС вспомогательного источника питания создается рабочий ток , значение которого регулируется резистором и измеряется амперметром . В нижнем контуре измеряемое неизвестное напряжение уравновешивается падением напряжения на компенсирующем резисторе путем изменения положения подвижного контакта. При выполнении условия компенсации, когда , ток в индикаторе становится равным нулю, что соответствует бесконечно большому сопротивлению измерительного устройства. Компенсационная измерительная цепь, следовательно, работает без отбора энергии от объекта измерения, и поэтому, зная величины и , можно определить .

Рисунок 4 – Схема измерения напряжения компенсационным способом	Рисунок 5 – Схема измерения силы тока при наличии шунта

Измерение больших по величине постоянных токов (свыше 100 А) обычно осуществляют амперметрами магнитоэлектрической системы с использованием шунтов (рисунок 5). Шунт — это сопротивление, включаемое параллельно с амперметром и проводящее через себя большую часть тока. Падение напряжения на внутреннем сопротивлении амперметра и сопротивлении шунта равны между собой: , откуда . Подставляя в уравнение (первый закон Кирхгофа), получим

, (7)

где — шунтовый коэффициент.

Для измерения напряжения на каком-либо элементе электрической цепи параллельно с ним включают вольтметр (рисунок 6). Собственное сопротивление вольтметра должно быть много больше сопротивления (), чтобы его включение не изменяло величину тока в цепи и соответственно величину измеряемого напряжения.

Цена деления вольтметра определяется по следующей формуле:

, (8)

где — конечное значение напряжения, указанное на приборе, — число делений шкалы прибора.

Рисунок 6 – Схема измерения напряжения с помощью вольтметра	Рисунок 7 – Схема измерения напряжения при наличии добавочного сопротивления

Постоянные напряжения порядка –В измеряют приборами магнитоэлектрической, электродинамической и электромагнитной систем. Для измерения постоянных напряжений свыше 1кВ применяют в основном электростатические вольтметры, а также приборы других систем с добавочными сопротивлениями (рисунок 7). Добавочное сопротивление включается последовательно с вольтметром, поэтому напряжения на участках распределяются пропорционально внутреннему сопротивлению вольтметра и добавочному сопротивлению : , откуда . Напряжение цепи равно сумме напряжений отдельных участков:

, (9)

где — множитель добавочного сопротивления.