Краткая теория

В настоящее время различают два типа электроизмерительных приборов: аналоговые и цифровые. Ниже рассматриваются аналоговые электроизмерительные приборы для измерения постоянного тока и напряжения.

Приборы, показания которых зависят от силы тока, получили общее название гальванометров. В основе их принципа действия могут лежать различные действия тока: магнитное, тепловое и другие.

Наиболее распространенными являются гальванометры магнитоэлектрической системы, основанные на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с рамкой (катушкой) с током, по которой протекает измеряемый ток. Более подробные данные об их конструкции можно найти во многих учебниках, например, школьном.

Гальванометр является высокочувствительным электроизмерительным прибором. С его помощью измеряют очень малые величины силы тока порядка миллиампера и менее. Так как катушка гальванометра имеет некоторое сопротивление, то протекающий по ней ток создает на нем небольшое напряжение. Его величину можно найти воспользовавшись законом Ома: U = IR.

Гальванометр является основой амперметра и вольтметра. Подключая к нему дополнительные сопротивления различными способами: параллельно или последовательно, получаем амперметр или вольтметр соответственно. Ниже рассматриваются способы расчета указанных сопротивлений.

Внимание! В настоящее время термин «гальванометр» в технике практически не употребляется. Исторически, его возникновение связано с именем Луиджи Гальвани (1737-1797). Как известно, электрический ток измеряется в амперах, миллиамперах и микроамперах. Около шкал указанных приборов (посередине) ставят следующие соответствующие символы: А, mA, mA. Обычно термин «гальванометр» отождествляется с термином микроамперметр.

Измерение токов. Амперметры включаются в цепь последовательно и для того, чтобы не изменять величину измеряемого тока, их изготовляют с возможно малым внутренним сопротивлением. Для расширения пределов измерений к амперметру параллельно присоединяется проводник, называемый шунтом.

Расчет шунта. По закону Кирхгофа в разветвленной цепи сумма токов равна току до разветвления (Рис.1.):

I=I _а +I _ш (1)

Если разность потенциалов между точками А и В равна U, то по закону Ома для однородного участка цепи:

U=I _а R _a =I _ш R _ш (2),

где R _а -сопротивление амперметра, R _ш -сопротивление шунта.

Подставляя I _ш в формулу (2), найденное из

выражения (1), получим: I _a R _a = (I-I _a) R _ш,

откуда I = I _a ( +1) (3)

Таким образом, по формуле (3) сила тока I может быть легко вычислена, если известны R _a, R _ш и I _а - показание амперметра.

Из формулы (3) вытекает также условие для выбора шунта. Пусть вся шкала измерительного прибора рассчитана на ток I _a и нам необходимо присоединить шунт, чтобы пределы измерения увеличить в N раз, т.е. так, чтобы