Электрический ток имеет несколько измеряемых величин. Статья раскрывает тему — что такое амперметр, разновидности этого прибора и принцип действия амперметра.
Физическая величина
Амперметром измеряется физическая величина Ампер.
Ампер определяет силу тока. Силой тока является скорость прохождения заряженных частиц объемом 1 Кулон через 2 параллельных проводника длинной 1 метр. Этот закон был открыт французским физиком Андре-Мари Ампером.
Первое же функциональное устройство для измерения силы тока изобрел Йохан Швейгер в 1820 году. Тогда оно носило название гальванометр.
Амперметр
Амперметр — это прибор, который используется для измерения силы тока. Он представляет собой устройство со шкалой и стрелкой. Внутри устройства располагается металлическая или магнитная рама. Внутри рамы установлена катушка. Принцип работы амперметра следующий:
- Через катушку проходит электрический ток.
- Ток создает магнитное поле, которое сдвигает стрелку прибора.
Измерение имеет практически нулевую погрешность, по причине того, что сопротивление амперметра совсем незначительное. Оно не может влиять или изменять параметр проходящего напряжения.
Табло каждого механического амперметра имеет шкалу. Шкала показывает предел измерения амперметра. Подобными устройствами можно измерять от высокой величины 10 Ампер, до самой низкой в единицах до 200 микроампер. При работе необходимо учитывать предел измерений. Его можно расширить путем подключения трансформатора или шунтирующего элемента.
При работе также необходимо знать, для измерения какого тока предназначен амперметр. Они бывают: постоянными и переменными. На шкале каждого устройства есть обозначение, для какого вида напряжения предназначено устройство.
Амперметр постоянного тока используется для замера силы тока в приборах, которые работают через понижающий трансформатор и диодный мост. Часто потребители оснащаются амперметрами для контроля величины нагрузки. В принципиальной схеме очень легко найти амперметр — он обозначается буквой «А», заключенной в круг.
Амперметры переменного тока используются для замера нагрузки бытовых или высоковольтных сетей. Они работают при параллельном подключении трансформатора или шунтирующего резистора с большой величиной сопротивления. Таким образом удается снизить нагрузку на сам измерительный прибор. Далее будут рассмотрены основные типы амперметров.
Разновидности
Описываемый измерительный прибор прошел долгий путь и множество модернизаций. На сегодняшний день существуют аналоговые и цифровые виды этих устройств. Также существуют: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, ферродинамические типы амперметров. Каждый тип имеет свои особенности устройства и работы с ним. Далее будет описан более подробно каждый тип.
Магнитоэлектрический прибор
Особенностью этих приборов является магнитная катушка, которая приходит в движение при воздействии электрического напряжения.
Все подобные устройства используются для измерения силы постоянного тока. Преимуществом является очень высокая чувствительность и точность измерения.
Электромагнитный
Прибор не имеет в своей конструкции вращающейся катушки.
Изменение угла положения стрелки на циферблате происходит за счет магнитного поля, воздействующего на сердечники катушек. Подобные амперметры универсального типа. С их помощью можно замерять силу постоянного и переменного тока. Главным недостатком является наличие погрешности.
Электродинамический
Прибор по конструкции схож с магнитоэлектрическим. Основное отличие заключается в наличие подвижной и неподвижной катушек.
При подключении, магнитные поля двух элементов воздействуют друг на друга, что приводит к изменению положения стрелки. Прибор достаточно точный. Единственный недостаток в том, что на его работу могут влиять посторонние магнитные поля.
Ферродинамический
Этот измерительный прибор считается наиболее точным. Устройство амперметра, включает в себя провод из феррита, металлический сердечник и катушку.
Работает прибор по принципу вращения катушки, за счет образования магнитного поля. Основной особенностью является полная независимость от воздействий посторонних магнитных полей. Обладает высокой чувствительностью.
Электронный
С развитием электроники, амперметры стали выпускать в цифровых вариациях. Наиболее известны 2: простой бытовой мультиметр и тестер с токоизмерительными клещами.
Основным преимуществом подобных приборов является простота и универсальность измерения силы тока. Они не восприимчивы к воздействию внешних магнитных полей, не боятся ударов, мелких повреждений и тряски. Близок к идеальному амперметру.
Для информации! Идеальный амперметр — амперметр с нулевым собственным сопротивлением.
Все описанные приборы используются и по сей день, в приборостроении, лабораториях, промышленности и отдельными энтузиастами.
Проверка
Точность показаний любого измерительного прибора зависит от калибровки. На аналоговых устройствах ставился штамп, который подтверждал проверку в лаборатории. На современных цифровых мультиметрах с режимом замера силы тока, таких штампов нет, и проверку они не проходили. Многие начинающие электрики не знают, как проверить амперметр. Для проверки точности измерения необходимо:
- Тестируемый прибор подключить параллельно с эталонным. Желательно, чтобы это был механический амперметр.
- В цепь подключить переменный резистор.
- К переменному резистору подключить резистор с мощным сопротивлением.
- Подключить схему к источнику питания.
- При помощи переменного резистора «R2» установить порог напряжения таким образом, чтобы стрелка механического прибора встала точно на середине своей шкалы.
- Включить мультиметр на измерение силы тока.
- Сопоставить результаты.
- Переменным резистором регулировать отклонение стрелки механического прибора в сторону максимума.
- При отклонении на каждое следующее значение, сравнить результаты теста.
Таким образом можно проверить точность цифрового мультиметра при измерении силы тока. Для увеличения нагрузки, можно добавить в схему несколько ламп накаливания. Далее будет дано подробное описание, как пользоваться амперметром.
Подключение
Далее рассмотрим 2 варианта замера силы тока: для цепи с переменным и постоянным напряжением. Перед тем как подключить измерительное устройство, нужно вспомнить, что любой амперметр имеет очень низкое собственное сопротивление. Измерять силу тока без нагрузки со стороны стороннего элемента нельзя. Это особенно важно при работе с переменным напряжением. Все инструкции будут даны на примере цифрового мультиметра в режиме замера силы тока.
Переменный ток
Для того чтобы замерить силу переменного тока необходимо:
- Перевести переключатель мультиметра в режим замера силы переменного тока.
- Выбрать наибольшую величину.
- Красный измерительный щуп подключить в гнездо «10–20 А», в зависимости от типа прибора.
- Черный щуп вставить в гнездо «COM».
- К трансформатору подключить провод питания (запрещено включать в розетку).
- К клемме «+» от трансформатора подключить один контакт контрольной лампы.
- Второй контакт от лампы соединить с красным измерительным щупом тестера.
- Черный измерительный щуп соединить со второй клеммой трансформатора.
- Подать на трансформатор напряжение.
Амперметр покажет значение потребления контрольной лампой в амперах. Подключать измерительные щупы без лампы строго запрещено.
Переменный ток также можно измерить при помощи токоизмерительных клещей. Для этого необходимо:
- Вынуть из гнезд контрольные щупы.
- Перевести тестер в режим замера силы тока.
- Обхватить клещами жилу провода.
Амперметр выдаст значение потребления.
Постоянный ток
Для замера постоянного тока также используется параллельное подключение тестера. Далее необходимо:
- Перевести прибор в режим замера силы постоянного напряжения.
- Красный измерительный щуп вставить в гнездо «mA».
- Черный оставить в гнезде «COM».
- Выбрать наибольший параметр замера в миллиамперах.
- Вход «минус» измеряемого прибора подключить к клемме «минус» аккумулятора.
- Вход «+» прибора подключить к черному измерительному щупу.
- Красный измерительный щуп соединить с клеммой «+» аккумулятора.
Таким образом можно узнать пороговое потребление прибора или устройства, работающего от постоянного напряжения.
Заключение
В статье рассматривалась тема назначения и использования амперметра. При работе требуется строго соблюдать порядок подключения и технику безопасности. Особенно это важно, при замерах переменных токов.