Чему равна сила тока которую показывает миллиамперметр

Чему равна сила тока которую показывает миллиамперметр

Электрический ток представляет собой направленное движение электрических зарядов. Величина тока определяется количеством электричества, проходящего через поперечное сечение проводника в единицу времени.

Одним количеством электричества, проходящим по проводнику, мы еще не можем полностью охарактеризовать электрический ток. Действительно, количество электричества, равное одному кулону, может проходить по проводнику в течение одного часа, и тоже самое количество электричества может быть пропущено по нему в течение одной секунды.

Интенсивность электрического тока ко втором случае будет значительно больше, чем в первом, так как то же самое количество электричества проходит в значительно меньший промежуток времени. Для характеристики интенсивности электрического тока количество электричества, проходящее по проводнику, принято относить к единице времени (секунде). Количество электричества, проходящее по проводнику в одну секунду, называется силой тока. В качестве единицы силы тока в системе принят ампер (а).

Сила тока — количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника в одну секунду.

Сила тока обозначается английской буквой I .

Ампер — единица силы электрического тока (одна из основных единиц СИ), обозначается А. 1 А равен силе не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы на участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2•10 –7 Н на каждый метр длины.

Сила тока в проводнике равна одному амперу, если ежесекундно через поперечное сечение его проходит один кулон электричества.

Ампер — сила электрического тока, при котором через поперечное сечение проводника каждую секунду проходит количество электричества, равное одному кулону: 1 ампер = 1 кулон/1 секунду.

Часто применяют вспомогательные единицы: 1 миллиампер (ма) = 1/1000 ампер = 10 -3 ампер, 1 микроампер (мка) = 1/1000000 ампер = 10 -6 ампер.

Если известно количество электричества, прошедшее через сечение проводника за некоторый промежуток времени, то силу тока можно найти по формуле: I=q/t

Если в замкнутой цепи не имеющей разветвлений, проходит электрический ток, то через любое поперечное сечение (в любом месте цепи) проходит в секунду одно и тоже количество электричества, независимо от толщины проводников. Это объясняется тем, что заряды не могут накапливаться в каком-нибудь месте проводника. Следовательно, сила тока в любом месте электрической цепи одинакова.

В сложных электрических цепях с различными ответвлениями это правило (постоянство тока во всех точках замкнутой цепи) остается, конечно, справедливым, но оно относится только к отдельным участкам общей цепи, которые могут рассматриваться как простые.

Измерение силы тока

Для измерения силы тока служит прибор, который называется амперметром. Для измерения очень малых сил тока применяются миллиамперметры и микроамперметры, или гальванометры. На рис. 1. показано условное графическое изображение амперметра и миллиамперметра на электрических схемах.

Рис. 1. Условные обозначения амперметра и миллиамперметра

Рис. 2. Амперметр

Для того, чтобы измерит силу тока нужно включить амперметр в разрыв цепи (см. рис. 3). Измеряемый ток проходит от источника через амперметр и приемник. Стрелка амперметра показывает силу тока в цепи. Где именно включить амперметр, т. е. до потребителя (считая по направлению тока) или после него, совершенно безразлично, так как сила тока в простой замкнутой цепи (без разветвлений) будет одинакова во всех точках цепи.

Рис. 3. Включение амперметра

Иногда ошибочно считают, что амперметр, включенный до потребителя, будет показывать большую силу тока, чем включенный после потребителя. В этом случае считают, что «часть тока» тратится в потребителе для приведения его в действие. Это, конечно, неверно, и вот почему.

Электрический ток в металлическом проводнике представляет собой электромагнитный процесс, сопровождаемый упорядоченным движением электронов по проводнику. Однако энергия переносится не электронами, а электромагнитным полем, окружающим проводник.

Через любое поперечное сечение проводников простой электрической цепи проходит в точности одно и то же количество электронов. Какое количество электронов вышло от одного полюса источника электрической энергии, такое же количество их пройдет через потребитель и, конечно, поступит к другому полюсу, источника, ибо электроны как материальные частички израсходоваться при своем движении не могут.

Рис. 4. Измерение силы тока с помощью мультиметра

В технике встречаются очень большие силы тока (тысячи ампер) и очень маленькие (миллионные доли ампера). Например, сила тока электрической плитки примерно 4 — 5 ампер, лампы накаливания — от 0,3 до 4 ампер (и больше). Ток, проходящий через фотоэлементы, составляет всего несколько микроампер. В главных проводах подстанций, дающих электроэнергию для трамвайной сети, сила тока достигает тысяч ампер.

Читайте также:  Походные фонари для освещения

Амперметр – не менее важный для мониторинга электрических цепей прибор, чем вольтметр или омметр. Функционал (милли) амперметра входит в состав стрелочного авометра и цифрового мультиметра.

Назначение и принцип работы

Амперметр – зашунтированный параллельно гальванометр. В его схеме есть шунт – полосковая линия на печатной плате или кусок медной проволоки, свёрнутый в несколько небольших свитков. Сопротивление шунта – от десятых до тысячных долей ома. Для миллиамперметра применяют до тысячи раз большее сопротивление – от единиц до десятков омов.

Принцип действия амперметра основан на основном постулате для всех электриков – законе Ома. На измерительную головку аналогового (или на датчик тока цифрового) амперметра подаётся внешний ток из измеряемой цепи. По схеме амперметр включается всегда последовательно – в разрыв цепи, в любом месте, между любыми её соседними компонентами, соединёнными также последовательно. Однако не весь ток проходит через шунт – небольшая его часть следует через датчик тока или стрелочную измерительную головку, что тут же обнаруживается в виде показаний.

Миллиамперметр не может пропускать ток больше, чем несколько единиц, десятков или сотен миллиампер – он не рассчитан на большие токи. Превышение диапазона измерений бессмысленно – стрелка или цифровая шкала миллиамперметра «зашкалит», и окончательную силу тока, проходящего по всей электроцепи, трудно прикинуть даже приблизительно. Назначение миллиамперметра – замеры силы тока именно в этих дольных единицах. А показания тока в микроамперах на миллиамперметре будут едва заметными, очень приближёнными.

Стрелочный миллиамперметр – гальванометр, соединённый с малоомным резистором (конечный предел – до 100 ом). Он выдаёт показания в цепях с силой тока до, скажем, 500 мА. Пример – компактные стрелочные мультиметры, выпускающиеся ещё с 1990-х гг. Они замеряют ток в маломощных цепях от 500 мкА до 500 мА, о чём сообщают обозначения на многопозиционном переключателе диапазонов. Аналогичные приборы используются и в медицине: так, на электрофорезной установке работают миллиамперметры, рассчитанные на измеряемый диапазон токов в 20 мА.

В сеть переменного тока стрелочный миллиамперметр не включается без диодов. Они соединяются последовательно с самим гальванометром. В отличие от постоянного миллиамперметра, у которого шкала линейная, переменный обладает сдвинутой в разных участках шкалой, отдалённо напоминающей логарифмическую.

Точность замеров подтверждена результатами лабораторных тестов, в процессе которых подавались эталонные значения силы тока. Постоянный ток не требует выпрямительных диодов.

Цифровой миллиамперметр реализован в виде обычного мультиметра, в котором есть возможность измерить постоянный или переменный ток до 10 А. А также он собирается на базе всё того же мультитестера, в котором отсутствует режим переменного тока, но есть функция переменного вольтметра – к последнему подключается мощный (до 50 ватт) резистор, служащий шунтом. Сопротивление резистора у постоянного миллиамперметра – от 1 до 100 ом. Стационарные цифровые (милли) амперметры имеют несколько больший, чем классический мультиметр, размер и являются универсальными измерителями тока от единиц микроампер до десятков ампер. Цифровой амперметр оснащён схемами защиты от превышения уровня измеряемого тока.

Щитовые миллиамперметры применяются в стойках с оборудованием, которое работает с разными величинами тока. Они встраиваются в переднюю приборную панель – снять их без специального инструмента невозможно. Щитовые амперметры – стационарные измерители. Могут быть как стрелочными, так и цифровыми. Носить их с собой было бы неудобно. К тому же их шкала круглая со стрелкой, охватывающей 270 градусов по окружности, как у манометра или спидометра – а не 90… 120, как у обычных стрелочных гальванометров.

У астатического (милли) амперметра влияние внешних магнитных полей снижено за счёт одновременного применения двух неподвижных катушек и двух подвижных сердечников. Последние изготавливаются преимущественно из пермаллоя. Астатические миллиамперметры рассчитаны на быстропеременный ток с частотой до 1,5 килогерца. Сила тока замеряется при помощи токового трансформатора.

Читайте также:  Как сделать коврик из веревки

Магнитоэлектрический миллиамперметр может быть выполнен в виде аналогового самописца. Специальная рамка, установленная на резьбовых подпорках, намагничена при помощи постоянного магнита. К ней подвешен первый механизм с приводом, на который подаётся напряжение до 350 В. Запись показаний производится на специальной бумаге. Метод печати напоминает тот, что применяется в термопринтерах. Сопротивление шунта – до 10 до 100 ом, соответственно, сила измеряемого тока – от 10 до 100 мА. Класс точности может колебаться в пределах 1… 2,5% (по погрешности).

Производители

В основном аналоговые приборы, включая и амперметры, выпускает больше десятка китайских фирм, например, Shanghai Ruichi Industry. То же самое касается цифровых табло и USB-вольтамперметров, используемых новичками, собирающими электроосвещение, электрогенераторы и прочие поделки.

Если ваша задача – цифровой мультиметр, в состав которого входит и функционал (милли) амперметра, то выбор здесь широк – от брендовых Fluke до малоизвестных китайских фирм, например, Patriot. Популярные DT-модели выпускаются в Китае. Амперметр сетевой – на DIN-рейку – может измерять ток до десятых или сотых долей ампера, в качестве миллиамперметра он также сгодится. DIN-амперметры, сочетающие в себе функции вольтметра, в России представлены марками «Мегеон», «Ресанта» и «Меандр».

Как выбрать?

Критерии выбора миллиамперметра:

  • класс точности;
  • пределы измерений (от единиц до сотен миллиампер);
  • классы защиты от влаги и поражения током;
  • тип, вид, разновидность исполнения, встраиваемость (если возможна);
  • допустимое сетевое (питающее) напряжение в электроцепях.

Для нещитовых миллиамперметров не последнее значение имеют габариты и вес. Носимый прибор должен помещаться в карман или небольшой кейс.

Правила эксплуатации

Схема соединения любого амперметра только последовательная. Она определяется внутренним сопротивлением прибора. Оно, в свою очередь, всегда мало, стремится к минимуму. При включении (милли) амперметра параллельно в сеть с измеряемым током сам измеритель сгорит, чего не скажешь о вольтметре. Цифровой тестер, в котором есть функция миллиамперметра, защищён плавким предохранителем – при превышении замеряемой силы тока тот попросту перегорит, не перегружая датчик тока избыточной силой последнего.

Откалибровать (установить на ноль) прибор необходимо, когда со временем эта калибровка нарушилась: на измерительной головке есть винт, изнутри подтягивающий стрелку за специальное «ушко». Оно немного потянет и сдвинет за собой возвратную пружину, без которой бы стрелка не возвращалась в нулевое положение при отключении тока в электроцепи. Цифровые (милли) амперметры в калибровке не нуждаются – располагающийся на печатной плате датчик тока и электроника тестера или амперметра уже согласованы друг с другом на заводе. Но любой прибор проходит регулярную поверку – и первая выполняется на самом заводе, вторую же опытный пользователь может провести и сам, имея под рукой более новый такой же прибор.

Нельзя пользоваться переносными измерительными приборами в цепях и сетях с напряжением от сотен вольт без средств защиты от поражения электрическим током.

Не подключайте стрелочный амперметр «задом наперёд» – если это не «двусторонний» прибор со шкалой, поделённой на «плюсовую» и «минусовую» части. Цифровой амперметр нечувствителен к смене полярности – он покажет «отрицательное» значение, не влияющее на погрешность.

Не пытайтесь использовать постоянный амперметр в электроцепи с переменным током. Показания цифрового прибора будут меняться каждые полсекунды и «плавать» в широких пределах, становясь то отрицательными, то положительными. В сетях с промышленной частотой тока 50-60 Гц стрелочный амперметр продемонстрирует лишь «вибрацию» стрелки около нуля.

Если ток быстропеременный (от сотен до тысяч герц), то показаний не будет, вообще. Переделка стрелочного постоянного амперметра на переменный заключается в установке диода или диодного моста, включённого параллельно шунту прибора. Диоды должны работать в данном диапазоне частот переменного тока – на каждом из диодов указывается граничная частота, выше которой диод применять нежелательно. Если у вас цифровой тестер, используйте режим переменного вольтметра с резистором в 1 ом, включённым параллельно прибору.

Как измерить ток миллиамперметром, смотрите в следующем видео.

Сила электрического тока характеризует упорядоченное движение электрических зарядов за определенный промежуток времени. В цепи эта величина измеряется по формуле:

I (t) = dQ (t) / dt, где:

  • i (t) – мгновенный ток I в момент времени t в амперах (A);
  • Q (t) – моментный электрический заряд в кулонах (C);
  • t – время в секундах (с).
Читайте также:  Как соединить провода наушников между собой

Моментный ток задается производной электрического заряда по времени.

Приборы для измерения тока

Амперметр представляет собой специальный прибор для измерения тока в цепи, основной единицей измерения которого является ампер. Названа она в честь Андре-Мари Ампера, исследователя из Франции. Отсюда и название прибора. Один ампер равен 1000 миллиамперам. Прибор, используемый для измерения меньших токов, в миллиамперном или микроамперном диапазоне, обозначается как миллиамперметр или микроамперметр. Миллиамперметры предоставляют наиболее точные показания.

Принцип действия

Современные амперметры обычно построены на разных принципах действия (например, пропускание тока через резистор и измерение напряжения, создаваемого на клеммах резистора). Для измерения очень малых токов может потребоваться специальное оборудование, соответствующее ожидаемому уровню: миллиамперметры для миллиампер, микроамперметры для микроампер, пикоамперметры для пикоамперов и т. д.

Важно! Всегда следует помнить о подключении красного провода к положительной клемме и черного провода – к отрицательной клемме. При обратном изменении полярности прибор показывать не будет.

Формулы для расчета

Ток, который протекает через резисторы, подключенные последовательно, равен во всех резисторах.

I = I 1 = I 2 = I 3 = …, где:

  • I – общий ток (A);
  • I 1 – ток нагрузки № 1(A);
  • I 2 – ток нагрузки № 2(A);
  • I 3 – ток нагрузки № 3(A).

Общий ток, протекающий через параллельно соединенные нагрузки, представляет собой сумму параллельных токов каждой нагрузки:

I = I 1 + I 2 + I 3 + …

В более сложных соединениях резисторов итоговое значение может быть рассчитано путем систематической группировки звеньев.

Виды миллиамперметров

Выделяют:

Точность показаний прибора зависит от принципа действия и вида устройства. По принципу действия аналоговые приборы различают:

  • магнитоэлектрический,
  • электромагнитный,
  • электродинамический,
  • ферродинамический.

Аналоговый миллиамперметр

Любой аналоговый миллиамперметр выглядит как на изображении, показанном ниже. Если внимательно посмотреть на дисплей, то можно увидеть прямую линию под буквой « мА », которая показывает, что этот миллиамперметр используется для измерения постоянного напряжения.

Миллиаперметр, показанный выше, имеет два диапазона: 5 мА и 50 мА. Если выбрать диапазон 5 мА, чтобы найти цену деления, нужно просто подсчитать количество делений между «2» и «0» и затем разделить «2» на количество делений.

Например, первое значение равно 2 мА, а количество делений – 4, поэтому наименьшее количество будет 2/4, т.е. 0,5. Аналогично можно рассчитать цену деления для диапазона 50 мА, оно будет равным 5. Такая же процедура может быть применена и для других аналоговых приборов: амперметр, вольтметр, микроамперметр.

Подключение миллиамперметра

Измеритель миллиамперов – это именно тот прибор, с помощью которого можно измерить малые токи в цепях. Процедура осуществляется путем подключения последовательного миллиамперметра к нагрузке, поэтому весь измеряемый ток будет проходить через амперметр. Миллиамперметр имеет очень низкое сопротивление, и он почти не влияет на измеряемую цепь.

После правильного подключения к цепи прибор покажет, какое количество электроэнергии протекает через кабели. При изменении потока электрических зарядов в цепи показания на приборе будут автоматически изменяться.

Благодаря миллиамперметру можно узнать, что:

  • через определенную часть схемы протекает слишком много тока, что может разрушить чувствительную технику;
  • часть кабелей повреждена или отсутствует, если в цепи ничего не происходит.

Применение миллиамперметров

Для радиолюбителей электрические измерения при конструировании технических средств имеют важное значение. Электрические измерения позволяют проверять режимы работы элементов схемы, находить неисправные радиодетали, оборванные или закороченные участки цепи, проверять источники питания и тому подобное. Без миллиамперметра бывает невозможно собрать схему и достичь ожидаемых результатов.

Миллиамперметры также могут применяться:

  • для обучения в школах и ВУЗах в лабораторных установках;
  • для контроля и управления сложных производственных систем;
  • для диагностики неисправности и ремонта электротехники;
  • в качестве контролирующих приборов в медицинских аппаратах;
  • для организации выставочных стендов;
  • для контроля процессов различного характера.

Для информации. В наше время измерение энергопотребления в режиме реального времени, включая измерение входного среднеквадратического тока, становится все более важным. Это может быть использовано для важнейших технологических задач, а также для оптимизации использования энергии.

Схема с двумя миллиамперметрами

Миллиамперметр относится к измерительным системам, с помощью которых можно контролировать процессы в электрических цепях.

Видео

Ссылка на основную публикацию
Чем укрыть фундамент на зиму
Из-за недостатка времени, проблем с финансами, других обстоятельств возведение загородного дома может затянуться на два года и даже дольше. Пришла...
Чем поливать компостную кучу для быстрого созревания
Компост для дачников и огородников иногда является единственно доступным органическим удобрением. Его производство осуществимо даже на малых территориях, но нужно...
Чем полить булочки с корицей
При необходимости приготовить десерт на скорую руку, можно воспользоваться быстрым рецептом булочек с глазурью. Мучная основа подбирается на свой вкус,...
Чем утеплить пол под ламинатом
В большинстве квартир утепление пола под ламинат производить особого смысла не имеет. Но если укладка напольного покрытия выполняется в комнатах...
Adblock detector