Как измерить напряжение переменного и постоянного тока

Подробнее об измерении силы тока

В принципе, все, кто учил в школе физику, знает, как измерить силу тока на участке цепи. Необходимо пропустить ток через прибор: то есть, включить его в разрыв цепи. В лабораторных условиях это просто, там выверенные параметры и прибор с запасом прочности. А как, к примеру, проверить утечку тока на автомобильном аккумуляторе?

Для такой работы подойдет не каждый тестер. Предел измерения силы тока, как минимум, должен превышать мощность ламп головного света. Например, у вас в фарах галогенки по 55 Вт. Суммарная мощность 110 Вт, делим на напряжение 12 вольт, получаем значение около 10 ампер. Значит, на бытовом тестере должен быть режим измерения постоянного тока с пределом в 20 ампер.

Далее — стандартное включение (как в школьной лаборатории):

• Отключаем минусовой провод (массу) от аккумулятора.
• Надежно соединяем минусовой измерительный кабель тестера, с минусовой клеммой АКБ.
• Плюсовой измерительный кабель прибора соединяем с минусовым проводом автомобиля.

Видим ток утечки при отключенных потребителях. Если он измеряется амперами, поочередно извлекаем предохранители, и находим узел, который дает паразитную нагрузку.

Нулевого тока быть не должно: под постоянным питанием находится бортовой компьютер, магнитола, сигнализация (при наличии). Но это десятки миллиампер. Если значение на порядок выше — тестер поможет найти проблемный участок.

Как подключить мультиметр к предохранителю и как проверить его тестером

Проверка предохранителей выполняется время от времени в автоматах щитовых комнат квартир или в автомобилях. Сделать это можно с помощью простого тестера или мультиметра.

Для начала нужно разобраться с типом электропредохранителя. Они бывают патронными и плоскими. Первый имеет форму цилиндра, и продолжительное время использовался в домах и в электроприборах. Этот цилиндр имеет два металлических контакта, с помощью которых он и включается в сеть последовательно. Второй часто используется в автомобилях последние несколько десятков лет. Внешне он похож на вилку провода, так как конструктивно он выглядит как кусочек пластика с торчащими из него контактами.

После этого следует понять, как работает мультиметр. Это прибор, который измеряет силу переменного и постоянного тока, сопротивление и напряжение. С его помощью можно проверить работоспособность любых электроприборов и их элементов. Касается это и электропредохранителя.

Цилиндрический стеклянный предохранитель

Важно! У мультиметра и тестера есть два контакта с положительным и отрицательным знаком. Для проверки он пропускает по контурам прибора или его элемента небольшое количество электричества от своей батареи и проверяет, сколько его вернулось на другой контакт

Подробная пошаговая инструкция по проверке выглядит следующим образом:

• Убедиться, что устройство выключено и вынуть предохранитель из прибора или автомобиля;
• Включить мультиметр и должным образом настроить его. Установить переключатель на измерение сопротивления (Ом). Можно заранее скрестить положительный и отрицательный щупы и посмотреть на значение. Параметр измерения электропредохранителя должен получиться практически идентичным. Также можно измерить силу тока вместо сопротивления. Для этого ручка поворачивается в соответствующем направлении (А);
• Прикоснуться обоими щупами мультиметра к ножкам электропредохранителя одновременно и зафиксировать значение измеряемого параметра на экране;
• Если при измерении сопротивления ничего не появилось, то это означает, что элемент расплавился и вышел из строя. При измерении силы тока у нормально функционирующего предохранителя мультиметр должен постоянно издавать пищащие звуки. Если элемент перегорел, и в нем нет контакта, то прибор при прозвонке будет «молчать».

Процесс мультиметровой проверки

Таким образом, электропредохранитель в современной технике — важная и нужная вещь, способная защитить приборы и человека от воздействия большой силы тока, образовавшейся в результате короткого замыкания. Проверить такой элемент цепи на работоспособность можно и простым тестером или мультиметром.

Единица измерения силы тока

Силой тока в физике принято называть величину заряда, пересекающего поперечное сечение проводника за единицу времени. Единица измерения — ампер (А). Силу в 1 А имеет такой ток, при котором за 1-у секунду через сечение проводника проходит заряд в 1 кулон (Кл).

Чем более сильным был напор, тем более производительную мельницу можно было привести с его помощью в движение.

Точно так же и сила тока характеризует работу, которую может выполнить электричество. Простой пример: лампочка при увеличении силы тока в цепи будет гореть ярче.

Зачем нужно знать, какой силы ток протекает в проводнике? От силы тока зависит то, как он будет действовать на человека при случайном контакте с токоведущими частями. Производимый электричеством эффект отобразим в таблице:

А вот еще несколько причин:

Сила тока характеризует нагрузку на проводник. Максимальная пропускная способность последнего зависит от материала и площади поперечного сечения. Если сила тока окажется слишком большой, провод или кабель будет сильно греться. Это может привести к расплавлению изоляции с последующим коротким замыканием. Вот почему проводку всегда защищают от перегрузок автоматическими выключателями или предохранителями

С особым вниманием к протекающей в проводах силе тока следует отнестись владельцам квартир и домов со старой проводкой: ввиду применения все большего количества электроприборов она часто оказывается в перегруженном состоянии.

По соотношению значений силы тока в различных цепях электроприбора можно сделать вывод о его исправности. Например, в фазах электродвигателя должны протекать токи равной силы

Если наблюдаются расхождения, значит двигатель неисправен либо работает с перегрузкой. Таким же способом определяется состояние нагревательного прибора или электрического «теплого пола»: замеряется сила тока во всех составляющих устройства.

Работа электричества, точнее говоря его мощность (количество работы за единицу времени), зависит не только от силы тока, но и от напряжения. Собственно говоря, произведение этих величин и определяет мощность:

W = U * I,

Где

• W – мощность, Вт;
• U – напряжение, В;
• I – сила тока, А.

Таким образом, зная напряжение в сети и мощность прибора, можно рассчитать, какая сила тока будет через него протекать при условии исправного состояния: I = W/U. К примеру, если известно, что мощность обогревателя составляет 1,1 кВт и работает он от обычной сети напряжением 220 В, то сила тока в нем составит: I = 1100 / 220 = 5 А.

Формула измерения силы тока

При этом нужно учитывать, что согласно законам Кирхгофа сила тока в проводе до разветвления представляет собой сумму токов в ветвях. Поскольку в квартире или доме все приборы подключаются по параллельной схеме, то если, допустим, одновременно работают два прибора с током в 5 А, то в подводящем проводе и в общем нулевом будет протекать ток силой в 10 А.

Обратная операция, то есть расчёт мощности потребителя путем перемножения измеренной силы тока на напряжение, не всегда дает правильный результат. Если в устройстве-потребителе имеются обмотки, как например в электродвигателях, которым присуще индуктивное сопротивление, часть мощности будет расходоваться на преодоление этого сопротивления (реактивная мощность).

Чтобы определить активную мощность (полезная работа электричества), нужно знать фактический коэффициент мощности для данного прибора, представляющий собой соотношение активной и реактивной мощностей.

Как пользоваться

Электрический тестер необходим для тестирования бытовых и осветительных приборов, выявления неполадок в электросети, проверки уровня заряда батареек и аккумуляторов, а также для других работ, связанных с электричеством.

Электрический тестер нужен для измерения силы тока, сопротивления и напряжения

Важно! Сегодня чаще встречается мультиметр — это прибор тестер с дополнительными функциями, чаще всего в него входят омметр, амперметр и вольтметр. Мультиметр состоит из 3 частей:

Мультиметр состоит из 3 частей:

1. Пластмассового корпуса с «начинкой»;
2. Блока питания;
3. Двух щупов — красного (плюсовой) и черного (минусовой). Их подключают к измеряемым участкам;
4. Экрана, на котором отражаются результаты. В стрелочных моделях вместо экрана — шкала с делениями и стрелка;
5. Колеса выбора режима, на котором необходимо выбрать параметры.

Мультиметр объединяет вольтметр, омметр и амперметр

На лицевой панели при помощи переключателя можно выбрать следующие параметры:

1. «ACV» — переменная напряжения;
2. «DCA» — постоянный ток;
3. «DCV» — постоянное напряжение;
4. «Омега» — сопротивление.

Перед началом работы необходимо выставить измеряемый параметр. После нужно вставить щупы в розетку или приложить к проводу.

У каждого параметра также есть отдельные деления, отмечающие размеры. Например, «ACV» имеет две отметки — 750 и 200 Вольт. При начале работы необходимо выставить наибольший, например, 750 Вольт. Если на табло будет высвечено значение меньше 200 Вольт, можно переставить значение 200 для более подробного результата.

При помощи переключателя на лицевой панели можно выбрать измеряемый параметр

Разновидности амперметров тока.

Существует два типа устройств, для измерения силы тока, два вида амперметров тока. Тип первый и тип второй.

• Тип первый — аналоговый (он же стрелочный амперметр).
• Тип второй — цифровой.

Тип первый — стрелочный амперметр тока, выглядит он вот таким образом:

Система этого амперметра тока магнитоэлектрическая. А в составе устройства: постоянный магнит, внутри которого вращается катушка из тонкой проволоки. В момент подачи тока катушка направлена на поле при действии момента вращения. Причём величина момента является пропорциональной силе тока. Имеется в устройстве и специальная пружина, которая в момент подачи тока является неким препятствием для вращающейся катушки. Момент упругости пружины в свою очередь пропорционален углу закручивания.

Измерение силы тока происходит таким образом, что при уравновешивании вышеописанных моментов стрелка и показывает искомое значение, равное силе тока, силе воздействия.

Чтобы увеличить предел измерения необходимо параллельно амперметру установить шунт. Резистор, определённой величины, которая рассчитана заранее. Такое устройство названо — резистор шунтирующий.

Для точных измерений с резистором в цепи необходимо придерживаться простых правил. Если в цепи действует измерительный прибор — вольтметр, то входное сопротивление необходимо делать немного больше у самого прибора. В случае работы с амперметром ситуация другая и входное сопротивление прибора следует сделать меньше. В противном случае, если не придерживаться таких правил измерение окажется неверным, и некорректными окажутся показания амперметра. Вся измерительная техника всегда была разработана с учётом неких особенностей и грамотное и правильное использование только залог успешного измерения и результата в целом.

Насколько внимательно отнесётесь к режиму работы устройств мультиметров, настолько правильными окажутся опыты и текущие измерения. Пренебрегая законами и правилами эксплуатации приборов и техники можно не только выяснить неверные результаты измерений, но и испортить устройство, вывести его из строя.

По сей день пользуются аналоговыми амперметрами тока. И это не случайно, их плюсов так много, что люди ещё не скоро смогут от них отказаться. И смогут ли отказаться вообще? Плюсы прибора под названием аналоговый амперметр:

— не нуждаются в независимом питании;

— удобны в отображении информации;

— имеется винтик, на большинстве моделей, который корректирует точность измерения.

Минус тоже есть, но он всего один и очень невзрачный:

— небольшая инертность стрелок может заставить несколько секунд ожидать результаты измерений.

Тип второй — амперметр тока цифровой. В его составе значатся:

— АЦП (аналого-цифровой преобразователь). Именно он преобразует силу тока в данные цифровые, что в дальнейшем можно видеть на дисплее устройства. Дисплей современного ЖК вида.

Огромное отличие таких видов амперметров только в том, что нет стрелки и нет инертности. Результаты измерения можно видеть сразу на дисплее. Разные виды амперметров тока выводят информацию на экран с различной скоростью. Современные виды к тому же и малогабаритны.

Имеются и минусы таких новичков:

— наличие собственного источника питания должно быть непременно.

Деление на этом амперметров не закончилось. Существуют также виды, которые измеряют силу тока переменного напряжения и измеряющие силу тока постоянного напряжения. Но это не значит, что при отсутствии амперметра для измерения переменного тока Вы не сможете её измерить. Измерить можно, и поможет вот такая схема:

Поможет не собирать каждый раз подобную систему мультиметр. Устройство сочетает в себе сразу несколько функций и может измерить силу тока и постоянного и переменного.

Вот схема для измерения силы тока амперметром:

Измерение напряжения вольтметром

Для измерения переменного или постоянного напряжения в цепях переменного и постоянного тока используют прибор, называемый вольтметром. Поскольку напряжение присутствует между разными точками цепи или на полюсах источника напряжения, вольтметр подключается всегда параллельно исследуемому участку цепи или параллельно клеммам источника напряжения.

Можно, конечно, включить вольтметр и последовательно, в разрыв цепи, но тогда будет измерено напряжение источника, а не на участке цепи, так как цепь будет разомкнута, а сам вольтметр имеет при этом очень большое внутреннее сопротивление.

Вольтметры выпускаются как в виде отдельных электроизмерительных приборов, так и в формате одной из функций мультиметров. Во входной цепи современного вольтметра обычно находится резистор номиналом порядка мегаома, последовательно подключенный к электронной измерительной схеме.

Вольтметр, как отдельный измерительный прибор или как одна из функций мультиметра, имеет несколько диапазонов измерения напряжения. Выбор диапазона осуществляется при помощи переключателя, расположенного на лицевой панели прибора.

Обычно на мультиметре можно выбрать одно из следующих значений (максимальное значение для диапазона): 200мВ, 2000мВ (2В), 20В, 200В, 600В и т.д. Как правило у мультиметров есть возможность измерения постоянного и переменного напряжения. Вид напряжения также выбирается на шкале переключателя.

Для измерения тока и напряжения у мультиметров имеются два отдельных гнезда для подключения щупов: одно гнездо — для измерения напряжения, второе гнездо — для измерения тока. Третье — общий провод, который остается на своем месте независимо от того, что измеряется, ток или напряжение.

Подключите щупы к соответствующим гнездам мультиметра или вольтметра. Включите прибор и переведите его в режим измерения напряжения, выбрав вид напряжения и диапазон с помощью переключателя. Если диапазон неизвестен, то стоит начать с самого большого значения из доступных на шкале переключателя, потом можно будет уменьшить.

Схема подключения вольтметра для измерения падения напряжения на лампочке:

Присоедините щупы (соблюдая осторожность!) так, чтобы прибор оказался подключен к нужным точкам цепи, между которыми требуется измерить напряжение. Спустя пару секунд прибор отобразит на своем дисплее действующее значение измеренного напряжения

Если диапазон 600В или более, то значение измеренного напряжения будет отображено в вольтах. Если диапазон например 2000мВ или 200мВ (порядок величин напряжений, но в принципе значения на шкале могут отличаться от этих), то на дисплее будут показания в милливольтах.

Если измеряется постоянное напряжение, то, в зависимости от его полярности и от правильности расположения щупов, на дисплее может отобразиться цифра со знаком минус перед ним.

Это значит, что красный и черный щупы стоит поменять местами, поскольку красный щуп предназначен для установки на положительный полюс, а черный — на отрицательный полюс по отношению к источнику постоянного напряжения, который установлен в исследуемой цепи.

Вольтметр (или мультиметр), не предназначенный для измерения высокочастотных напряжений или более высоких напряжений, чем максимальное на его шкале, легко выйдет из строя, если с помощью него попытаться измерить высокочастотное или более высокое напряжение. В документации к прибору всегда указан род тока и максимально допустимые параметры напряжения, которое можно им мерить.