Как определить мощность тока с помощью амперметра

Измерение силы тока амперметром

Для измерения величины тока (силы тока) в цепях постоянного и переменного тока используют электроизмерительный прибор амперметр. Амперметр включается в цепь последовательно с источником тока.

Поскольку ток — это упорядоченное движение заряженных частиц вдоль проводника (через поперечное сечение проводника), то для измерения его величины необходимо пропустить измеряемый ток еще и через амперметр. Поэтому амперметр включается именно в разрыв исследуемой цепи, когда нужно измерить ток, а ни в коем случае не параллельно ей.

В выходной цепи современного амперметра обычно находится шунт — калиброванный резистор повышенной точности и довольно малого сопротивления (считанные доли ома), на котором электронная схема прибора измеряет падение напряжения, и по нему косвенным путем вычисляет ток (или как говорят — силу тока).

Амперметр, как отдельный измерительный прибор или как одна из функций мультиметра, имеет несколько диапазонов измерения тока. Выбор диапазона осуществляется при помощи переключателя, расположенного на лицевой панели прибора.

Обычно на мультиметре можно выбрать одно из следующих значений (максимальное значение для диапазона): 200мкА, 2мА, 20мА, 200мА, 10А и т.д. Кроме того у некоторых мультиметров есть возможность измерения постоянного, переменного, либо и постоянного и переменного тока.

Вид тока также выбирается на шкале переключателя. Для измерения тока и напряжения у мультиметров имеются два отдельных гнезда для подключения щупов: одно гнездо — для измерения напряжения, второе гнездо — для измерения тока. Третье — общий провод, который остается на своем месте независимо от того, что измеряется, ток или напряжение.

Подключите щупы к соответствующим гнездам мультиметра или амперметра. Включите прибор и переведите его в режим измерения тока, выбрав вид тока и диапазон с помощью переключателя. Если диапазон неизвестен, то стоит начать с самого большого значения из доступных на шкале переключателя, потом можно будет уменьшить. Обесточьте цепь, в которой необходимо будет измерить ток.

Присоедините щупы (соблюдая осторожность!) так, чтобы прибор оказался включен в разрыв цепи. Подайте ток в цепь. Спустя пару секунд прибор отобразит на своем дисплее действующее значение измеренного тока.

Если диапазон 10А или более, то значение измеренного тока будет отображено в амперах. Если диапазон например 200мА, 20мА или 2мА (порядок величин таков, но в принципе значения на шкале могут отличаться от этих), то на дисплее будут показания в миллиамперах. Если выбран диапазон 200мкА (или такого же порядка) — на дисплее будут показаны микроамперы.

Амперметр никогда нельзя подключать параллельно источнику тока, ибо в этом случае ток короткого замыкания пройдет через измерительный шунт внутри прибора и если ток окажется больше предельно допустимого для прибора, то прибор мгновенно сгорит.

Если источником тока является, например, розетка или другой источник с низким внутренним сопротивлением, это может закончиться трагедией с жертвами, а в самом лучшем случае — быстрым выходом прибора из строя.

Если вам необходимо измерить ток короткого замыкания пальчиковой батарейки — такое может пройти для амперметра безвредно, но правилом включения амперметра лучше не пренебрегать никогда.

Амперметр включается всегда последовательно в цепь и только в тот момент, когда эта цепь обесточена! Потребители в исправной цепи сами ограничат ток рабочей величиной.

Особенной разновидностью амперметра являются электроизмерительные токовые клещи. Они имеют очень большой диапазон измеряемых токов, и их невозможно включить неправильно. Токовые клещи просто накидываются в обхват участка цепи, ток в которой нужно измерить, и сразу показывают ток. Более распространены токовые клещи для измерения переменного тока, но существуют и модели для измерения постоянного тока (на базе датчика холла).

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

2. Методика эксперимента

Данный метод магнитных измерений в переменных магнитных полях является одним из наиболее простых и распространенных. Он позволяет определять мощность удельных потерь и основную кривую намагничивания, т.е. зависимость амплитудного значения индукции от амплитудного значения магнитного поля B_m(H_m).

Принципиальная блок-схема измерительной установки показана на рис.3. Как следует из названия метода, в нее входят вольтметры эффективных (V) и средних значений (V_ср.в), амперметр (А), ваттметр (W), а кроме того испытуемый образец (О) замкнутой формы с двумя навитыми на него обмотками. Вольтметр (U) играет вспомогательную роль. Иногда в цепь включается частотомер.

Рис. 3. Электрическая схема, реализующая метод амперметра, вольтметра, ваттметра: А – амперметр;
V – вольтметр эффективных значений; V_ср.в – вольтметр средневыпрямленных значений; W – ваттметр;
N₁ , N₂ – намагничивающая и измерительная обмотки.

Определение мощности потерь сводится к следующему. Из электротехники известно, что мощность, выделяемая на элементе цепи, в частности, в намагничивающей (или первичной) обмотке с числом витков N₁, определятся выражением

где ε₁ – эффективное значение э.д.с. в первичной обмотке, I_o – эффективное значение тока в первичной обмотке при условии, что измерительная обмотка с числом витков – N₂ разомкнута, ϕ_o – сдвиг фаз между э.д.с. и током. Без образца обмотка имеет только индуктивное сопротивление, поэтому ϕ_o = 90, P = 0. Наличие образца, в котором происходит потеря энергии, эквивалентно дополнительному активному сопротивлению в цепи. В результате изменяется ϕ_o и P ≠ 0.

Ваттметр в схеме на рис. 3. включён так, что измеряет мощность

где U₂ – эффективное значение напряжения во вторичной обмотке, I₁ – эффективное значение тока в первичной обмотке при замкнутой вторичной обмотке, ϕ₁ – разность фаз между указанными напряжением и током. Заметим, что I₁ ≠ I_o. Теперь выделим величины, измеряемые на опыте. В соответствии с уравнением трансформатора, каковым фактически является образец с обмотками, токи I₁, I_o и ток I₂ во вторичной обмотке связаны следующим образом:

Кроме того, имеется взаимосвязь между значениями э.д.с. в первичной ε₁ и вторичной ε₂ обмотках:

Заменим ε₂ на соответствующее значение напряжения. По правилу Кирхгофа

где r – общее сопротивление цепи вторичной обмотки, r₂ – сопротивление самой вторичной обмотки. Подставив (18) в (17), получим окончательную расчетную формулу

Поясняя выражение (19), можно сказать следующее. Мощность потерь энергии в образце равна показанию ваттметра умноженному на отношение витков в обмотках, за вычетом мощности потерь в цепи измерительной обмотки. Вторая скобка в (19) появляется в связи с заменой э.д.с. напряжением на соответствующих элементах. Эта поправка невелика, и в большинстве случаев ей можно пренебречь.

Как было отмечено выше, данная методика позволяет определить ос-новную кривую намагничивания. Амплитуда магнитного поля вычисляется по формуле

где l – длина первичной обмотки, I_m – амплитуда тока в ней. Амплитуда индукции рассчитывается по следующей формуле

Здесь (U_ср.в) – средневыпрямленное значение напряжения в измерительной обмотке, S – площадь сечения образца при плотной навивке обмотки на образец. Используя показания вольтметров эффективных и средних значений, можно определить коэффициент формы напряжения U₂(t) во вторичной обмотке

Фактически именно этот коэффициент входит в формулу (10), описывающую «классические» потери на вихревые токи.

Как определить мощность тока с помощью амперметра

Определение мощности электрического тока, выделяемой на резисторе.

Мощность — очень важная характеристика любого потребителя электрического тока. Чем выше мощность устройства, тем большую работу оно может совершать в единицу времени и выделять большее количество теплоты.

В данной лабораторной работе предлагается определить мощность электрического тока, выделяемого на резисторе. Для этого мы воспользуемся формулой: P = IU,

где P — мощность электрического тока, Вт;

I — сила тока, А;

U — напряжение, В;

Для измерения силы тока используется амперметр, напряжения — вольтметр.

Урок на тему: «Мощность электрического тока» (8 класс)

· воспитывают потребность и интерес к предмету, добросовестное отношение к учебе, умение слушать и быть услышанными.

Тип урока : урок изучения нового материала

Методы урока : словесный , наглядный

I. Орг. момент.

Приветствие, проверка присутствующих. Объяснение хода урока.

II. Проверка и актуализация знаний

1. Что называют работой?

2. Как рассчитать работу?

3. Формула работы электрического тока.

4. Единица измерения работы.

III. Сообщение темы и постановка целей урока

Тема сегодняшнего урока : “Мощность электрического тока”. Цель урока: Познакомиться с новой физической величиной, научиться решать задачи на мощность электрического тока.

IV. Изучение нового материала

Мощность электрического тока равна отношению работы ко времени, за которое она совершена: Р = A/t или Р = IUt/t => Р = IU .

Мощность электрического тока равна произведению напряжения и силы тока в цепи.

Единицей мощности является ватт (1Вт): [Р] = 1А • 1В = 1Вт.

Используя закон Ома, можно получить другие формулы для расчета мощности тока: Р = U 2 P/R = I 2 R .

Значение мощности электрического тока в проводнике можно определить с помощью амперметра и вольтметра. Но можно для измерения мощности использовать специальный прибор — ваттметр. В нем объединены амперметр и вольтметр.

V. Закрепление изученного материала

Работа с учебником. Стр.120. Таблица 9. «Мощности различных электрических устройств, кВт». Рассмотрите таблицу и сравните мощности устройств, применяемых в быту, технике, на производстве.

1. По таблице назовите мощность некоторых источников и потребителей, н-р минимальную и максимальную мощности .

2. Сила тока в паяльнике 4,6 А при напряжении 220 В. Определите мощность тока в паяльнике.

3. Определите мощность тока в электрической лампе, включенной в сеть напряжением 220 В, если известно, что сопротивление нити накала лампы 484 Ом.

4. Н еобходимо рассчитать месячные затраты на освещение лестничной клетки подъезда дома лампой мощность 80 Вт при условии горения 8 часов в сутки. Стоимость 1 кВт энергии 5 руб. 15 копеек.

Сборник задач Лукашик В.И., Иванова Е.В. стр.172. № 1402, 1407, 1408, 1414, 1415, 1429

VI. Рефлексия

· Все ли было понятно на уроке? Что вызвало трудности?

· Что мы сегодня изучили?

VII. Домашнее задание : параграф 51, вопросы и задания к параграфу. Упр. 25.