93 Глава 5 . Шь

5. Чему равен общий ток в цепи, изображенной на рис. 5-21? I = ?

т

Е_т = 12 В Rj = 500 Ом R₂ = 1200 Ом R₃ = 2200 Ом.

РЕЗЮМЕ

• Электрическая цепь состоит из источника тока, нагруз­ки и проводника.

• Путь тока в электрической цепи может быть последо­вательным, параллельным или последовательно-парал­лельным.

• Последовательная цепь предоставляет только один путь для протекания тока.

• Параллельная цепь предоставляет несколько путей для протекания тока.

• Последовательно-параллельная цепь обеспечивает ком­бинацию последовательных и параллельных путей для протекания тока.

• Ток электронов протекает от отрицательного вывода ис­точника тока через нагрузку к положительному выво­ду источника тока.

• Протекающий в электрической цепи ток можно изме­нять путем изменения либо напряжения, либо сопротив­ления.

• Закон Ома связывает между собой силу тока, напряже­ние и сопротивление.

• Закон Ома утверждает, что сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна приложенному напряже­нию и обратно пропорциональна сопротивлению цепи.

• Закон Ома применяется ко всем последовательным, па­раллельным и последовательно-параллельным цепям.

• Для определения неизвестных величин в цепи необхо­димо:

• Нарисовать схему цепи и обозначить все величины.

• Провести вычисления для эквивалентных цепей и пе­рерисовать цепь.

• Вычислить все неизвестные величины.

Глава 5. Самопроверка

С помощью закона Ома найдите неизвестные величины в следующих примерах:

1.1 = ? Е = 9 В R = 4500 Ом.

2. I = 250 мА Е = ? R = 470 Ом.

3. I = 10 А Е = 240 В R = ?

4. Найдите полный ток в изображенных цепях.

R-] = 50 Ом

в)

Глава 6. Электрические измерения - измерительные приборы

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в со­стоянии:

• Описать типы измерительных приборов.

• Описать, как используется вольтметр в цепи.

• Описать, как используется амперметр в цепи.

• Описать, как используется омметр для измерения сопро­тивления.

• Точно прочесть отсчет со шкалы аналогового вольтметра.

• Точно прочесть отсчет со шкалы аналогового амперметра.

• Точно прочесть отсчет со шкалы аналогового омметра.

• Описать функции мультиметра.

• Описать, как используется мультиметр для измерения напряжения, тока и сопротивления.

• Описать, как измеряется ток с помощью амперметра.

• Описать, как подсоединяется амперметр к цепи.

• Перечислить меры предосторожности при использова­нии амперметра.

• Описать, как подсоединяется вольтметр к цепи.

• Перечислить меры предосторожности при подсоедине­нии вольтметра к цепи.

• Описать, как измеряются значения сопротивлений с по­мощью омметра.

• Дать определение проверки цепи на непрерывность.

• Описать, как используется омметр для проверки разомк­нутых, замкнутых и короткозамкнутых цепей.»

В области электричества точные количественные изме­рения играют большую роль. Измеряют обычно такие па­раметры цепей, как ток, напряжение и сопротивление. Для проведения измерений используются амперметры, вольт­

метры и омметры. Для проведения электрических измере­ний важно хорошо понимать, как это делается.

В этой главе описаны широко используемые аналоговые измерительные приборы, включая мультиметры или мно­гофункциональные измерительные приборы.

6-1. ВВЕДЕНИЕ

Измерительные приборы являются средством, с помо­щью которого невидимое действие электронов может быть зарегистрировано и измерено. Измерительные приборы необходимы при исследовании работы цепи. Существует два типа измерительных приборов. Первый — это анало­говые приборы, использующие проградуированную шка­лу со стрелкой (рис. 6-1). Другой тип — цифровые прибо­ры, показывающие величину отсчета показаний в виде цифр (рис. 6-2). Показания цифровых приборов легче чи­тать, и они обеспечивают большую точность, чем анало­говые. Однако аналоговые приборы обеспечивают возмож­ность проследить за быстрыми изменениями тока и напря­жения.

Большинство измерительных приборов помещено в за­щитный корпус. Выводы предназначены для подсоедине­ния приборов к цепи. Для правильного подсоединения прибора необходимо обратить внимание на полярность выводов. Цветной или белый выводы являются положи­тельными, а черный вывод — отрицательным (или «зем­лей»).

Рис. 6-1. Аналого­вые измерительные приборы.

4 «I

Рис. 6-3. Расположение винта коррекции нуля на различных аналоговых измерительных приборах.

Перед использованием аналогового прибора его стрел­ка должна быть установлена на ноль. На лицевой стороне любого прибора находится маленький винт, с помощью ко­торого производится установка на ноль (рис. 6-3). Устано­вив стрелку на ноль, разместите прибор там, где он дол­

жен использоваться. Если стрелка не стоит на нуле, ис­пользуйте для поворота винта отвертку. Прибор не должен подключаться к цепи до тех пор, пока не проведена уста­новка стрелки на ноль.

6-1. Вопросы

1. Для чего предназначены измерительные приборы?

2. Какие два типа измерительных приборов существуют?

3. Какими цветами обозначены положительный и отрица­тельный выводы у измерительного прибора?

4. Какая регулировка должна быть сделана перед исполь­зованием аналогового измерительного прибора?

6-2. ТИПЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Амперметр используется для измерения тока в цепи. Амперметр (схематическое обозначение показано на рис. 6-4) может рассматриваться как измеритель потока электронов. Он измеряет количество электронов, протекающих через данную точку цепи. Для получения показаний прибора, электроны должны течь через амперметр. Как показано на рис. 6-5, для этого надо разомкнуть цепь и вставить туда амперметр. Включение в цепь амперметра не должно из­менять величину протекающего там тока, поэтому сопро­тивление амперметра должно быть мало.

Вольтметр используется для измерения напряжения (разности потенциалов) между двумя точками цепи. Вольт­метр подключается параллельно участку, на котором

Амперметр

На­

груз­

ка

I

Источник тока

Рис. 6-4. Схематическое обозначение амперметра.

Рис. 6-5. Размещение амперметра в цепи.

4*

измеряется падение на­пряжения, сопротивление его должно быть велико (рис. 6-6).

ъ

::

(А)

О

(Б)

Рис. 6-6. (А) Вольтметр подсоединя­ется к цепи парадлетьно. (Б) Схема­тическое обозначение вольтметоа.

Сопротивление изме­ряется с помощью оммет­ра. Для измерения сопро­тивления к измеряемому устройству прикладыва­ется некоторое напряже­ние, индуцирующее ток через это устройство (рис. 6-7). Когда сопротивление мало, течет большой ток, и омметр регистрирует низкое сопро­тивление. Когда сопротивление велико, течет маленький ток, и омметр регистрирует высокое сопротивление.

-о

Г

Г _Л омметр!

J

L.

-АААг

(А) ■

■О

(Б)

Рис. 6-7. (А) Оммегр при­кладывает напряжение к измеряемой компоненте и измеряет текущий через нее ток. (Б) Схематичес­кое обозначение омметра.

6-3. ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА

Для того чтобы использовать амперметр для измерения тока, цепь должна быть разомкнута, а измерительный при­бор вставлен последовательно в цепь (рис. 6-8).

^Ri

Ъ

Рис. 6-8. Амперметр включается в цепь последовательно.

При включении амперметра в цепь должна соблюдать­ся полярность. Два вывода на амперметре помечены: по­ложительный — красным, а отрицательный (общий) — черным (рис. 6-9).

Предостережение: всегда отключайте источник питания перед подключением амперметра к цепи.

Отрицательный вывод должен быть подключен к бо­лее отрицательной (с меньпшм потенциалом) точке цепи, а положительный вывод к более положительной (с большим

Рис. 6-9. Амперметр является только час­тью этого измеритель­ного прибора. Черный отрицательный про­вод подключается в общее или отрица­тельное гнездо. Поло­жительный провод подключается в гнез­до со знаком плюс.

Рис. 6-10. Подсоедините по­ложительный вывод ампер­метра к более положительной точке цепи (к точке с боль­шим потенциалом). Подсое­дините отрицательный вывод амперметра к более отрица­тельной точке цепи (к точке с меньшим потенциалом).

потенциалом) точке цепи (рис. 6-10). После подсоединения амперметра, его стрелка переместится слева направо. Если стрелка перемещается в противоположном направлении, поменяйте выводы местами.

Предостережение: Амперметр никогда не должен под­ключаться параллельно какому-либо элементу цепи. Если его подсоединить параллельно, то перемычка в приборе расплавится и серьезно повредит прибор или цепь. Никог­да не подключайте амперметр непосредственно к источ­нику тока.

После установки амперметра в цепь и перед включени­ем питания установите прибор на наивысший предел из­мерения. После включения питания шкалу амперметра можно переключить на наиболее подходящую. Это предот­вратит резкое движение стрелки прибора вправо до упора.

Внутреннее сопротивление амперметра прибавляется к сопротивлению цепи и увеличивает общее сопротивление цепи. Измеренный ток в цепи может быть ниже, чем ток, текущий в отсутствие амперметра. Однако поскольку со­противление амперметра мало по сравнению с сопротивле­нием цепи, ошибкой можно пренебречь.

Амперметр с зажимами (измерительные клещи) не тре­бует подсоединения к измеряемой цепи. Амперметр с за­жимами использует электромагнитное поле, создаваемое током для измерения величины тока в цепи.

2. Что надо сделать перед подсоединением амперметра к

цепи?

2. Что надо сделать, если стрелка отклоняется в обратном направлении?

3. Какую шкалу амперметра надо выбрать перед включе­нием питания?

6-4. ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Напряжение существует между двумя точками, оно не течет через цепь подобно току. Следовательно, вольтметр, используемый для измерения напряжения, подсоединяется параллельно цепи.

Предостережение: если вольтметр включить в цепь пос­ледовательно, через него может пойти большой ток и по­вредить его.

Здесь также важна полярность. Отрицательный вывод вольтметра должен быть подсоединен к более отрицатель­ной точке цепи (с меньшим потенциалом), а положитель­ный вывод — к более положительной точке цепи (с боль­шим потенциалом) (рис. 6-11). Если точки соединения поменять местами, стрелка прибора отклонится влево, и измерение нельзя будет провести. Если это случится, по­меняйте местами выводы.

Для проведения измерений необходимо сначала отклю­чить питание цепи, подсоединить вольтметр, а затем сно­ва включить питание. Сначала установите наивысший пре­дел измерения вольтметра. После того как к цепи будет

О

+ —

R

Рис. 6-11. При под­ключении вольтмет­ра к цепи убедитесь в правильном выбо­ре полярности.

+

Е.

Т

приложено напряжение, установите наиболее подходящую измерительную шкалу прибора.

Внутреннее сопротивление вольтметра подключено па­раллельно к измеряемому элементу цепи. Общее сопротив­ление параллельно включенных резисторов всегда меньше, чем сопротивление наименьшего резистора. В результате напряжение, которое показывает вольтметр, меньше, чем реальное напряжение в отсутствие вольтметра. В большин­стве случаев внутреннее сопротивление вольтметра доста­точно высокое и ошибка настолько мала, что ею можно пренебречь. Однако если напряжение измеряется в цепи с высоким сопротивлением, сопротивление измерительного прибора может давать заметный эффект. Некоторые вольт­метры, предназначенные для таких целей, имеют сверхвы­сокое внутреннее сопротивление.

Рис. 6-12. При ис­пользовании оммет­ра для измерения сопротивления из­меряемая компонен­та должна быть уда-

тена из цепи.

Предостережение: Перед подсоединением омметра к цепи, убедитесь, что питапие выключено.

Когда измеряется сопротивление компоненты в цели, от­соедините один конеа компоненты от дени. Это устраняет па­раллельные пути, которые могут привести к неправильному измерению сопротивления. Для получения точного измере­ния устройство должно быть удалено из цепи. После этого выводы омметра подсоединяются к устройству (рис. 6-12).

Главное назначение омметра — измерение сопротивле­ния. Следовательно, омметр может быть использован для определения, какой является цепь: разомкнутой, закорочен­ной или замкнутой. Разомкнутая цепь имеет бесконечно большое сопротивление, поскольку через нее не течет ток (рис. 6-13). Короткозамкнутая цепь имеет нулевое сопро­тивление, тяк как ток, проходя через нее, не вызывает па­дение напряжения. Замкнутая цепь представляет собой полный путь для прохождения тока. Ее сопротивление зависит от сопротивлений компонентов цепи (рис. 6-14).

Проверка цепи на замкнутость, разомкнутость или за- корсченность называется проверкой цепи на непрерыв­ность. Эта проверка показывает, является ли путь для тока непрерывным. Для того, чтобы определить замкнута цепь или разомкнута, должка быть использована наименьшая чувстзител1 ность шкалы омметра. Сначала убедитесь в том, что в иепи отсутствуют компоненты, которые могут

Рис. 6-13 Омметр может использовать­ся для определения разрыва в цепи. Ра­зомкнутая цепь по­казывает высокое со­противление.

Рис. 6-14. Омметр мо­жет также использо­ваться, чтобы опреде­лить, допускает ли цепь прохождение тока. Замкнутая цепь показывает низкое со­противление.

быть повреждены током от омметра. После этого подсое­дините выводы омметра к точкам измеряемой цепи. Если омметр что-то показывает, то цепь замкнута или закоро­чена. Если омметр ничего не показывает (стрелка не откло­няется) — цепь разомкнута. Эта проверка полезна для ус­тановления причины, по которой цепь не работает.

3. Что является основным предназначением омметра?

4. Для каких других целей может использоваться омметр?