Измерение силы тока и напряжения

Для измерения силы тока и напряжения в электрической цепи предназначены электроизмерительные приборы, называемые амперметрами и вольтметрами. Следует сразу заметить, что и амперметр и вольтметр измеряют силу тока и напряжение в себе самом.

Д ля того, чтобы измерить силу тока в участке цепи надо амперметр подключить так, чтобы он, измеряя силу тока в себе самом, измерил ее и там где надо. Для этого амперметр включается в электрическую цепь последовательно, так как при последовательном соединении сила тока во всех элементах одинакова.

Для того, чтобы измерить напряжение на участке цепи надо подключить вольтметр так, чтобы он, измеряя напряжение на себе самом, измерил его и там, где надо. Для этого вольтметр подключают к участку цепи параллельно, так как при параллельном соединении напряжение на всех элементах одинаковое.

Включая электроизмерительный прибор в электрическую цепь мы изменяем ее и тем самым искажаем измеряемую характеристику. Например, для измерения силы тока мы включили в цепь амперметр. Он измерил силу тока, но она отличается от силы тока, которая была в цепи до включения амперметра. Любой амперметр имеет собственное сопротивление. Поэтому, включив цепь амперметр, мы увеличили общее сопротивление цепи, а значит, уменьшили силу тока в ней. Аналогично получается при подключении к участку цепи вольтметра. Поэтому при изготовлении электроизмерительных приборов стараются свести к минимуму вносимые ими погрешности. Так собственное сопротивление амперметра стараются сделать как можно меньше, а собственное сопротивление вольтметра как можно больше. Существует понятие идеального электроизмерительного прибора. Идеальным амперметром называется амперметр, собственное сопротивление которого равно нулю, а идеальным вольтметром называется вольтметр, собственное сопротивление которого равно бесконечности. Идеальные приборы не вносят погрешности в измеряемую величину. Однако идеальных приборов нет.

К аждый измерительный прибор рассчитан на некоторую максимальную величину измеряемой характеристики. Но имеется возможность увеличить предел измерения прибора. Рассмотрим амперметр. Для увеличения прела измерения амперметра параллельно ему надо подключить дополнительный резистор. Такой резистор называется шунтом. Если через амперметр надо пропустить ток, превышающий максимальный, то соответствующим подбором сопротивления шунта часть тока можно отвести от амперметра через шунт так, чтобы оставшийся ток не превышал максимально допустимый. Пусть максимальный ток через амперметр равен I_A, сопротивление амперметра равно R_A, а сопротивление шунта R_Ш. Так как амперметр и шунт соединены параллельно, то

При этом общий ток равен:

Для того чтобы увеличить предел измерения амперметра в n раз надо подключить к нему шунт, сопротивление которого равно:

При этом цена деления амперметра также увеличивается в n раз.

Т еперь рассмотрим вольтметр. Для увеличения предела измерения вольтметра последовательно к нему надо подключить дополнительный резистор. Так как вольтметр и дополнительное сопротивление соединены последовательно, то

При этом общее напряжение равно:

Для того чтобы увеличить предел измерения вольтметра в n раз последовательно к нему надо подключить дополнительный резистор сопротивлением

Обычно шунты и дополнительные сопротивления к приборам находятся внутри их корпуса.