Меню

Ток измеренный в делениях

Как измерять силу тока в электрической цепи

Для измерения силы тока применяется измерительный прибор, который называется Амперметр. Силу тока приходится измерять гораздо реже, чем напряжение или сопротивление, но, тем не менее, если нужно определить потребляемую мощность электроприбором, то без зная величины потребляемого ним тока, мощность не определить.

Ток, как и напряжение, бывает постоянным и переменным и для измерения их величины требуются разные измерительные приборы. Обозначается ток буквой I, а к числу, чтобы было ясно, что это величина тока, приписывается буква А. Например, I=5 A обозначает, что сила тока в измеренной цепи составляет 5 Ампер.

Обозначение амперметра на схемах

На измерительных приборах для измерения переменного тока перед буквой А ставится знак «

«, а предназначенных для измерения постоянного тока ставится ««. Например, –А означает, что прибор предназначен для измерения силы постоянного тока.

Амперметр

О том, что такое ток и законы его протекания в популярной форме Вы можете прочитать в статье сайта «Закон силы тока». Перед проведением измерений настоятельно рекомендую ознакомиться с этой небольшой статьей. На фотографии Амперметр, рассчитанный на измерение силы постоянного тока величиной до 3 Ампер.

Схема измерения силы тока Амперметром

Согласно закону, ток по проводам течет в любой точке замкнутой цепи одинаковой величины. Следовательно, чтобы измерять величину тока, нужно прибор подключить, разорвав цепь в любом удобном месте. Надо отметить, что при измерении величины тока не имеет значение, какое напряжение приложено к электрической цепи. Источником тока может быть и батарейка на 1,5 В, автомобильный аккумулятор на 12 В или бытовая электросеть 220 В или 380 В.

Схема включения амперметра

На схеме измерения также видно, как обозначается амперметр на электрических схемах. Это прописная буква А обведенная окружностью.

Приступая к измерению силы тока в цепи необходимо, как и при любых других измерениях, подготовить прибор, то есть установить переключатели в положение измерения тока с учетом рода его, постоянного или переменного. Если не известна ожидаемая величина тока, то переключатель устанавливается в положение измерения тока максимальной величины.

Как измерять потребляемый ток электроприбором

Для удобства и безопасности работ по измерению потребляемого тока электроприборами необходимо сделать специальный удлинитель с двумя розетками. По внешнему виду самодельный удлинитель ничем не отличается от обыкновенного удлинителя.

Удлинитель для измерения силы тока электроприборов

Но если снять крышки с розеток, то не трудно заметить, что их выводы соединены не параллельно, как во всех удлинителях, а последовательно.

Измерение силы тока электроприборов

Как видно на фотографии сетевое напряжение подается на нижние клеммы розеток, а верхние выводы соединены между собой перемычкой из провода с желтой изоляцией.

Схема подключение амперметра

Все подготовлено для измерения. Вставляете в любую из розеток вилку электроприбора, а в другую розетку, щупы амперметра. Перед измерениями, необходимо переключатели прибора установить в соответствии с видом тока (переменный или постоянный) и на максимальный предел измерения.

Измерение силы потребляемого тока электроприбора

Как видно по показаниям амперметра, потребляемый ток прибора составил 0,25 А. Если шкала прибора не позволяет снимать прямой отсчет, как в моем случае, то необходимо выполнить расчет результатов, что очень неудобно. Так как выбран предел измерения амперметра 0,5 А, то чтобы узнать цену деления, нужно 0,5 А разделить на число делений на шкале. Для данного амперметра получается 0,5/100=0,005 А. Стрелка отклонилась на 50 делений. Значит нужно теперь 0,005×50=0,25 А.

Как видите, со стрелочных приборов снимать показания величины тока неудобно и можно легко допустить ошибку. Гораздо удобнее пользоваться цифровыми приборами, например мультиметром M890G.

Мультиметр, включенный в режим измерения силы тока

На фотографии представлен универсальный мультиметр, включенный в режим измерения переменного тока на предел 10 А. Измеренный ток, потребляемый электроприбором составил 5,1 А при напряжении питания 220 В. Следовательно прибор потребляет мощность 1122 Вт.

Подключение мультиметра для измерения силы тока

У мультиметра предусмотрено два сектора для измерения тока, обозначенные буквами А– для постоянного тока и А

для измерения переменного. Поэтому перед началом измерений нужно определить вид тока, оценить его величину и установить указатель переключателя в соответствующее положение.

Розетка мультиметра с надписью COM является общей для всех видов измерений. Розетки, обозначенные mA и 10А предназначены только для подключения щупа при измерении силы тока. При измеряемом токе менее 200 мA штекер щупа вставляется в розетку mA, а при токе величиной до 10 А в розетку 10А.

Внимание, если производить измерение тока, многократно превышающего 200 мА при нахождении вилки щупа в розетке mA, то мультиметр можно вывести из строя.

Если величина измеряемого тока не известна, то измерения нужно начинать, установив предел измерения 10 А. Если ток будет менее 200 мА, то тогда уже переключить прибор в соответствующее положение. Переключение режимов измерения мультиметра допустимо делать только обесточив измеряемую цепь.

Расчет мощности электроприбора по потребляемому току

Зная величину тока, можно определить потребляемую мощность любого потребителя электрической энергии, будь то лампочка в автомобиле или кондиционер в квартире. Достаточно воспользоваться простым законом физики, который установили одновременно два ученых физика, независимо друг от друга. В 1841 году Джеймс Джоуль, а в 1842 году Эмиль Ленц. Этот закон и назвали в их честь – Закон Джоуля – Ленца.

Читайте также:  Зависит ли сила индукционного тока от силы магнитного поля

Формула Закона Джоуля – Ленцагде P – мощность, измеряется в ваттах и обозначается Вт; U – напряжение, измеряется в вольтах и обозначается буквой В; I – сила тока, измеряется в амперах и обозначается буквой А.

Рассмотрим, как посчитать потребляемую мощность на примере:
Вы измеряли ток потребления лампочки фары автомобиля, который составил 5 А, напряжение бортовой сети составляет 12 В. Значит, чтобы найти потребляемую мощность лампочкой нужно напряжение умножить на ток. P=12 В×5 А=60 Вт. Потребляемая лампочкой мощность составила 60 Вт.

Онлайн калькулятор для определения потребляемой мощности
Напряжение, В:
Сила тока, А:

Вам надо определить потребляемую мощность стиральной машины. Вы измеряли потребляемый ток, который составил 10 А, следовательно, мощность составит: 220 В×10 А=2,2 кВт. Как видите все очень просто.

Источник

Схемы делителей тока

Параллельную цепь часто называют делителем тока из-за ее способности делить общий ток на дробные части.

Чтобы понять, что это означает, давайте сначала проанализируем простую параллельную цепь, определив токи ветвей через отдельные резисторы.

Рисунок 1 Простая параллельная схема Рисунок 1 – Простая параллельная схема

Зная, что напряжения на всех компонентах в параллельной цепи одинаковы, мы можем заполнить верхнюю строку нашей таблицы напряжение/ток/ сопротивление значением 6 вольт:

Рисунок 2 Табличный метод. Шаг 1 Рисунок 2 – Табличный метод. Шаг 1

Используя закон Ома (I = E/R), мы можем рассчитать ток каждой ветви:

Рисунок 3 Табличный метод. Шаг 2 Рисунок 3 – Табличный метод. Шаг 2

Зная, что токи ветвей в параллельных цепях складываются, чтобы равняться общему току, мы можем получить общий ток, суммируя 6 мА, 2 мА и 3 мА:

Рисунок 4 Табличный метод. Шаг 3 Рисунок 4 – Табличный метод. Шаг 3

Последний шаг, конечно же, – это подсчитать общее сопротивление. Это можно сделать с помощью закона Ома (R = E/I) в столбце «общее» или с помощью формулы сопротивления из отдельных параллельных сопротивлений. В любом случае мы получим один и тот же ответ:

Рисунок 5 Табличный метод. Шаг 4 Рисунок 5 – Табличный метод. Шаг 4

И снова должно быть очевидно, что ток через каждый резистор связан с его сопротивлением, учитывая, что напряжение на всех резисторах одинаково. Здесь соотношение не прямо пропорционально, а, наоборот, обратно пропорционально. Например, ток через R1 в два раза больше, чем ток через R3, который имеет в два раза большее сопротивление, чем R1.

Если бы мы изменили напряжение питания этой схемы, мы обнаружили бы, что (сюрприз!) эти пропорции не меняются:

Рисунок 6 Сохранений пропорций между сопротивлениями и токами Рисунок 6 – Сохранений пропорций между сопротивлениями и токами

Расчет коэффициентов отношений токов

Ток через R1 по-прежнему ровно вдвое больше, чем у R3, несмотря на то, что напряжение источника изменилось. Пропорциональность между токами разных ветвей строго зависит от сопротивлений.

О делителях напряжения напоминает тот факт, что токи ветвей представляют собой фиксированные доли общего тока. Несмотря на четырехкратное увеличение напряжения питания, соотношение между током любой ветви и полным током остается неизменным:

Теперь мы можем сами убедиться в том, что мы сделали в начале этой статьи: параллельную цепь часто называют делителем тока из-за ее способности делить общий ток на дробные части.

Формула делителя тока

Применив немного алгебры, мы можем вывести формулу для определения тока через параллельный резистор, не учитывая ничего кроме общего тока, отдельного сопротивления и общего сопротивления:

Ток через любой резистор:

Напряжение в параллельной цепи:

Подставляем IобщRобщ вместо En в первую формулу.

Ток через любой параллельный резистор:

Отношение полного сопротивления к отдельному сопротивлению равно отношению отдельного тока (ветви) к общему току. Эта формула известно как формула делителя тока и является сокращенным методом определения токов ветвей в параллельной цепи, когда известен полный ток.

Пример формулы делителя тока

Используя исходную параллельную схему в качестве примера, мы можем по этой формуле пересчитать токи ветвей, если мы начнем, зная общий ток и общее сопротивление:

Если вы потратите время на сравнение формул двух делителей, вы увидите, что они очень похожи. Однако обратите внимание, что отношение в формуле делителя напряжения – это Rn (отдельное сопротивление), деленное на Rобщ, а отношение в формуле делителя тока – это Rобщ, деленное на Rn:

Формула делителя тока и формула делителя напряжения

Эти две формулы довольно легко спутать, взяв обратные соотношения сопротивлений. Один из способов помочь запомнить правильную форму – это помнить, что оба отношения в формулах делителей напряжения и тока должны быть меньше единицы. В конце концов, это формулы делителей, а не формулы умножителей! Если дробь перевернута, то соотношение будет больше единицы, что неверно.

Зная, что полное сопротивление в последовательной цепи (делитель напряжения) всегда больше, чем любое из отдельных сопротивлений, мы знаем, что дробная часть для этой формулы должна быть Rn над Rобщ. И наоборот, зная, что полное сопротивление в параллельной цепи (делитель тока) всегда меньше, чем любое из отдельных сопротивлений, мы знаем, что дробь для этой формулы должна быть Rобщ над Rn.

Пример применения схемы делителя тока: электрическая измерительная схема

Цепи делителей тока также находят применение в измерительных схемах, где требуется, чтобы часть измеряемого тока проходила через чувствительный прибор. Используя формулу делителя тока, можно подобрать подходящий шунтирующий резистор таким образом, чтобы через измерительный прибор всегда проходила точно заданная доля общего тока:

Читайте также:  Регулятор частот тока в гц

Рисунок 7 Измерительная схема Рисунок 7 – Измерительная схема

Источник

Измерение тока.

Измерение силы тока (сокращено — измерение тока) полезное умение, которое не раз пригодится в жизни. Знать величину силы тока надо, когда следует определить потребляемую мощность. Для измерения тока применяется прибор под названием Амперметр.

Есть ток переменный и ток постоянный, следовательно, для их измерения применяются различные измерительные приборы. Ток всегда обозначается буквой I, а его сила измеряется в Амперах и обозначается буквой А. Например, I=2 А показывает, что сила тока в проверяемой цепи равняется 2 Амперам.

Рассмотрим подробно, как маркируются различные измерительные приборы для измерения разных видов токов.

  • На измерительном приборе для измерения постоянного тока перед буквой А наносится символ «–».
  • На измерительном приборе для измерения переменного тока, в том же месте наносится символ «

А прибор для измерения переменного тока.

  • –А прибор для измерения постоянного тока.
  • Вот фотография амперметра, предназначенного для измерения постоянного тока.

    фотография амперметра, предназначенного для измерения постоянного тока

    Соответственно закону, сила тока протекающего в замкнутой цепи, в любой его точке равна одной и той же величине. В итоге, чтобы измерить ток, надо разъединить цепь на любом участке удобным для подсоединения измерительного прибора.

    Следует помнить, что величина напряжения присутствующего в электрической цепи, не оказывает никакого влияния на измерение тока. Источником тока может быть, как и бытовая электросеть на 220 В, так и батарейка на 1,5 В и т.д.

    сила тока протекающего в замкнутой цепи

    Собираясь измерять силу тока в цепи обратите тщательное внимание, какой ток протекает в цепи, постоянный или переменный. Возьмите соответствующий измерительный прибор и если не знаете предполагаемую силу тока в цепи, поставьте переключатель измерения силы тока в максимальное положение.

    Рассмотрим подробно как измерить силу тока электроприбором.

    Для безопасности измерения потребляемого тока электроприборами сделаем самодельный удлинитель с двумя розетками. После сборки получим удлинитель очень похожий на стандартный магазинный удлинитель.

    как измерить силу тока электроприбором

    Но если разобрать и сравнить между собой, самодельный и магазинный удлинитель, то во внутренней структуре четко увидим отличия. Выводы внутри розеток самодельного удлинителя соединены последовательно, а в магазином соединены параллельно.

    как измерить силу тока электроприбором

    На фотографии прекрасно видно, что верхние выводы соединены между собой проводом желтого цвета, а на нижние клеммы розеток подается сетевое напряжение.

    как измерить силу тока электроприбором

    Теперь приступаем к измерению тока, для этого вставляем в одну из розеток вилку электроприбора, а в другую розетку, щупы амперметры. Перед измерением тока, не забываем прочитанную информацию про то, как надо правильно и безопасно измерять ток.

    приступаем к измерению тока

    Теперь рассмотрим как правильно интерпретировать показания стрелочного амперметра. При измерении потребляемого тока прибора стрелка амперметра остановилась на делении 50, переключатель был установлен на максимальный предел измерения в 3 Ампера. Шкала моего амперметра имеет 100 делений. Значит, легко определить измеренную силу тока по формуле (3/100) Х 50=1,5 Ампера.

    Формула расчета мощности прибора по потребляемой силе тока.

    Обладая данными о размере силы тока потребляемым любым электроприбором (телевизор, холодильник, утюг, сварка и т.д.), можно с легкостью определить, какая у этого электроприбора потребляемая мощность. В мире существует физическая закономерность, которому всегда подчиняется электричество. Первооткрыватели этой закономерности Эмиль Ленц и Джеймс Джоуль и в честь них, она теперь называется Закон Джоуля – Ленца.

    • I — сила тока, измеряемая в Амперах (А);
    • U — напряжение, измеряемое в Вольтах (В);
    • P — мощность, измеряемая в Ваттах (Вт).

    Проведем один из расчетов тока.

    Измерил ток потребления холодильника и он равняется 7 Амперам. Напряжение в сети равно 220 В. Следовательно, потребляемая мощность холодильника равняется 220 В Х 7 А=1540 Вт.

    Источник

    

    Как найти силу тока?

    Расчет электрических параметров необходим для правильных построений цепей. Поскольку целью использования электричества в электротехнике является задача по выполнению током работы, то встает вопрос о том, как найти силу тока. Данный параметр используют при вычислениях мощности и в расчетах потребления электрической энергии.

    Существуют разные способы определения этого важного параметра, которые мы рассмотрим в данной статье.

    Формулами

    Параметры электрического тока всегда взаимосвязаны. Например, изменение величины нагрузки отображается на показателях других величин. Причем эти изменения подчиняются соответствующим законам, которые выражаются через формулы. Поэтому на практике для нахождения силы тока часто используют соответствующие формулы.

    Через заряд и время

    Вспомним определение (рис.1): электричество – это величина заряда, движимого силами электрического поля, преодолевающего за единицу времени условную плоскость проводника, называемую поперечным сечением проводника.

    Определение понятия сила тока

    Рис. 1. Определение понятия сила тока

    Таким образом, если известен электрический заряд, прошедший через проводник за определенное время, то не трудно найти величину этого заряда прошедшего за единицу времени, то есть: I = q/t

    Через мощность и напряжение

    В паспорте электроприбора обычно указывается его номинальная мощность и параметры электрической сети, для работы с которой он предназначен. Имея в распоряжении эти данные, можно вычислить силу тока по формуле: I = P/U.

    Данное выражение вытекает из формулы для расчета мощности: P = IU.

    Через напряжение или мощность и сопротивление

    Силу электричества на участке цепи определяют по закону Ома. Для этого необходимо знать следующие параметры: сопротивление и напряжение на этом участке. Тогда I = U/R. Если известна мощность нагрузки, то ее можно выразить через квадрат силы тока умноженной на сопротивление участка: P = I 2 R, откуда

    Ток через мощность и сопротивление

    Для полной цепи эту величину вычисляют по закону Ома, но с учетом параметров источника питания.

    Через ЭДС, внутреннее сопротивление и нагрузку R

    Применяя закон Ома, адаптированный для полной цепи, вы можете вычислить максимальный ток по формуле I = ε / (R+r′), если известны параметры:

    • внешнее сопротивление проводников (R);
    • ЭДС источника питания (ε);
    • внутреннее сопротивление источника, обладающего ЭДС (r′).

    Закон Джоуля-Ленца

    Казалось бы, что расчет силы тока по количеству тепла, выделяющегося в результате нагревания проводника, не имеет практического применения. Однако это не так. Рассмотрим это на примере.

    Пусть требуется найти силу тока во время работы электрочайника. Для этого доведите до кипения 1 кг воды и засеките время в секундах. Предположим, начальная температура составляла 10 ºС. Тогда Q = Cm(τ – τ) = 4200 Дж/кг× 1 кг (100 – 10) = 378 000 Дж.

    Закон Джоуля-Ленца

    Рис. 2. Закон Джоуля-Ленца

    Из закона Джоуля-Ленца (изображение на рис. 2) вытекает формула:

    Ток из закона джоуля ленца

    Измерив сопротивление электроприбора и подставив значения в формулу, получим величину потребляемого тока.

    Измерительными приборами

    Если под руками имеются измерительные приборы, то с их помощью довольно просто найти силу тока. Необходимо лишь соблюдать правила измерений и не забывать о правилах безопасности.

    Амперметром

    Пользуясь приборами для измерения ампеража, следует помнить, что они подключаются в цепи последовательно. Внутреннее сопротивление амперметра очень маленькое, поэтому прибор легко выводится из строя, если проводить измерения пределами значений, для которых он рассчитан.

    Схема подключения амперметра показана на рисунке 3. Обратите внимание на то, что на участке измеряемой электрической цепи обязательно должна быть нагрузка.

    Схема подключения амперметра

    Рис. 3. Схема подключения амперметра

    Большинство аналоговых амперметров, например, таких, как на рисунке 4, предназначены для измерений параметров в цепях с постоянными токами.

    Рис. 4. Аналоговый амперметр

    Обратите внимание распределение шкалы амперметра. Цена первого деления 50 А, а всех последующих – 10 А. Максимальная величина, которую можно измерить данным амперметром не должна превышать 300 А. Для измерений электрической величины в меньших либо в больших пределах следует применять соответствующие приборы, предназначенные для таких диапазонов. В этом смысле универсальность амперметра ограничена.

    При измерениях постоянных токов необходимо соблюдать полярность щупов при подключении амперметра. Для подключения прибора требуется разрывать цепь. Это не всегда удобно. Иногда вычисление силы тока по формуле является предпочтительней, особенно если приходится проводить измерения в сложных электротехнических схемах.

    Мультиметром

    Преимущество мультиметра в том, что этот прибор многофункциональный. Современные мультиметры цифровые. У них есть режимы для измерений в цепях постоянных и переменных токов. В режиме измерения силы тока этот измерительный прибор подключается в цепь аналогично амперметру.

    Перед включением мультиметра в цепь, всегда проверяйте режим измерений, а пределы измерения выбирайте заведомо большие предполагаемой силы тока. После первого измерения можно перейти в режим с меньшим диапазоном.

    Для работы с переменным напряжением переводите прибор в соответствующий режим. Считывайте значения с дисплея после того, как цифры перестанут мелькать.

    Примеры

    Покажем на простых примерах, как решать задачи на вычисление силы тока по формуле.

    Задача 1.

    Пример 1

    Рис. 5. Пример 1

    Решение: При параллельном соединении нагрузочных элементов U = const, то есть, напряжение одинаково на всех резисторах и составляет 100 В. Тогда, по закону Ома I = U/R

    Для вычисления искомого параметра на всем участке цепи, нам необходимо знать общее сопротивление этого участка. Учитывая тот факт, что при параллельном соединении нагрузочных элементов в цепи их общее сопротивление равно:

    Паралельное соединение резисторов

    Имеем: 1/R= 1/5 + 1/25 + 1/50 = 13/50; R = 50/13 ≈ 3.85 (Ом)

    Тогда: I = U/R = 100 В/3,85 Ом ≈26 А.

    Ответ:

    • Сила тока на сопротивлениях: I1 =20 А; I2 = 4А; I3 = 2 А.
    • Сила тока, поступающего на рассматриваемый участок цепи равна 26 А.

    Задача 2.

    Решение:

    Воспользуемся формулой для нахождения силы тока, включающей напряжение и мощность: I = P/U.

    • 2 кВт преобразим в ватты: 2 кВт = 2000 Вт.
    • Подставляем данные: I = 2 000 Вт/ 220 В ≈ 9 А
    • Ответ: Нагревательный элемент электрочайника рассчитан на 9 А.

    Задача 3.

    Решение.

    Применяя закон Ома для полной цепи, запишем: I = ε / (R+r′)

    I = 6 В / (5 Ом + 1 Ом) = 1 А.

    Ответ: сила тока 1 А.

    Задача 4.

    Решение:

    За время t электричество выполнит работу A = U*I*t.

    Напряжение сети известно – оно составляет 220 В.Силу тока находим по формуле: I = U/R, тогда A = (U 2 /R)*t или

    A = ((220 В) 2 / 40 Ом) * 2 ч = 2420 Втч = 2,42 кВтч

    Ответ: За 2 часа работы электроплита потребляет 2,42 кВт часов электроэнергии.

    Применяя формулы для вычисления параметров электричества, пользуясь фундаментальными законами физики можно находить неизвестные данные для составных элементов цепей и электроприборов с целью оценки их состояния. В каждом отдельном случае необходимо определить известные параметры тока, которые можно использовать в дальнейших вычислениях. Обычно, это напряжение, мощность или сопротивление нагрузки.

    Если можно обойтись без измерений амперметром – лучше прибегнуть к вычислениям, даже если при этом потребуется измерить напряжение. Такое измерение можно проводить без разрыва электрической цепи, чего нельзя сделать при помощи амперметра.

    Источник