Амперметр. Измерение силы тока (Ерюткин Е.С.)

Введение

В повседневной жизни человек постоянно сталкивается с электрическими приборами: лампами, зарядными устройствами, телевизорами, компьютерами. Все они работают благодаря движению электрических зарядов, то есть электрическому току. Однако для того чтобы управлять электрическими цепями, проектировать их и обеспечивать безопасность работы, нужно не только знать, что ток существует, но и уметь измерять его силу.

Сила тока — одна из основных физических величин, характеризующих электрический ток. Для измерения этой величины используют специальный прибор — амперметр. Важно понимать, как он устроен, как работает и как правильно включается в электрическую цепь, чтобы измерения были точными и безопасными.

Измерение силы тока — это не просто лабораторная процедура. Это основа понимания процессов, происходящих в любой электрической цепи. Например, по величине силы тока можно судить о том, насколько мощно работает прибор, исправен ли он, не превышает ли нагрузка допустимые пределы. Изучая амперметр и принципы измерения тока, вы закладываете фундамент для дальнейшего понимания электротехники и электроники.

Амперметр и принцип его действия

Амперметр — это измерительный прибор, предназначенный для измерения силы электрического тока, протекающего по цепи. Название прибора происходит от единицы измерения силы тока — ампера.

Принцип действия амперметра основан на взаимодействии магнитного поля с током, проходящим через катушку. Когда по катушке прибора проходит электрический ток, в ней возникает магнитное поле. Это поле взаимодействует с магнитом прибора, и в результате стрелка амперметра отклоняется на определённый угол, пропорциональный силе тока. Чем больше сила тока, тем сильнее отклоняется стрелка.

Современные амперметры могут быть аналоговыми (со стрелкой и шкалой) или цифровыми (с электронным табло). Независимо от конструкции, все они выполняют одну задачу — определяют, какой ток проходит через участок цепи.

Обозначение амперметра в электрической цепи

На схемах электрических цепей амперметр обозначается кружком с буквой «A» внутри. Это стандартное условное обозначение, используемое во всех странах мира.

Пример:

Такое обозначение показывает, что через прибор протекает ток, сила которого измеряется.

Чтобы измерение было корректным, прибор должен быть включён в цепь последовательно с элементом, силу тока через который нужно определить. Это связано с тем, что ток в последовательной цепи одинаков во всех её участках.

Виды амперметров и отличительные черты

Существует несколько типов амперметров, которые различаются принципом действия и назначением:

1. Магнитоэлектрический амперметр — работает на взаимодействии магнитного поля катушки с постоянным магнитом. Применяется для измерения силы постоянного тока. Отличается высокой точностью.

2. Электромагнитный амперметр — используется для измерения силы как постоянного, так и переменного тока. В нём магнитное поле создаётся самим током, проходящим по обмотке.

3. Электродинамический амперметр — основан на взаимодействии двух токов, протекающих по неподвижной и подвижной катушкам. Используется в лабораториях для точных измерений.

4. Термоэлектрический амперметр — применяет тепловое действие тока. Используется для измерения силы переменного тока высокой частоты.

5. Цифровой амперметр — современный электронный прибор, преобразующий измеряемый ток в цифровое значение, отображаемое на экране.

Главное отличие амперметра от других измерительных приборов (например, вольтметра) заключается в том, что амперметр включается в цепь последовательно и имеет малое внутреннее сопротивление, чтобы не искажать реальное значение силы тока.

Как включается в цепь амперметр

Чтобы измерить силу тока в каком-либо участке электрической цепи, амперметр включают в разрыв цепи, то есть последовательно с прибором или элементом, через который протекает ток.

Если амперметр подключить неправильно — например, параллельно вместо последовательного включения — через него пройдёт слишком большой ток, что может привести к перегоранию прибора или короткому замыканию.

Правила подключения амперметра:

1. Перед включением убедись, что цепь обесточена.

2. Включай амперметр последовательно с нагрузкой.

3. Соблюдай полярность: положительный вывод прибора подключай к положительному полюсу источника питания.

4. Не превышай предел измерения прибора — при необходимости используй переключатель диапазонов или шунт.

Практическое применение

Амперметр широко применяется в различных сферах — от школьных лабораторий до промышленных установок. С его помощью можно:

• определить исправность электрического прибора;

• проконтролировать потребление тока в цепи;

• подобрать подходящие провода и предохранители;

• следить за состоянием аккумуляторов и генераторов.

Вопросы для самопроверки

1. Что измеряет амперметр и в какой единице выражается измеряемая величина?

2. На каком принципе основано действие амперметра?

3. Почему амперметр должен иметь малое внутреннее сопротивление?

4. Как обозначается амперметр на схеме электрической цепи?

5. Почему амперметр включают в цепь последовательно, а не параллельно?

6. Какие виды амперметров вы знаете и чем они отличаются друг от друга?

7. Что произойдет, если амперметр подключить неправильно?

8. Как нужно соблюдать полярность при подключении амперметра?

9. Для чего используется амперметр в электротехнике и быту?

10. Почему измерение силы тока имеет большое значение в изучении электрических цепей?