Методика измерения тока и напряжения различными приборами

Для замкнутой цепи

Замкнутая цепь означает закрытое электросоединение, по которому циркулирует ток. Когда существует ряд проводов, соединяющих друг с другом и замыкающих цепь так, что I проходит от одного конца круга к другому, это будет замкнутая цепь.

ЭДС (Е) — обозначается и измеряется в вольтах и имеет отношение к напряжению, генерируемому батареей или магнитной силой по закону Фарадея, утверждающего, что изменяющееся во времени магнитное поле будет индуцировать электроток.

Тогда: Е = IR + Ir

Е = I(R + r)

I = Е/(R + r)

Где: r — сопротивление источника тока.

Это выражение известно, как закон Ома цепей с замкнутым контуром.


Неоднородная цепь

Напряжение в цепях трёхфазного тока

В цепях трёхфазного тока различают фазное и линейное напряжения. Под фазным напряжением понимают среднеквадратичное значение напряжения на каждой из фаз нагрузки относительно нейтрали, а под линейным — напряжение между подводящими фазными проводами. При соединении нагрузки в фазное напряжение равно линейному, а при соединении в (при симметричной нагрузке или при глухозаземлённой нейтрали) линейное напряжение в 3{\displaystyle {\sqrt {3}}} раз больше фазного.

На практике напряжение трёхфазной сети обозначают дробью, в числителе которой стоит фазное при соединении в звезду (или, что то же самое, потенциал каждой из линий относительно земли), а в знаменателе — линейное напряжение. Так, в России наиболее распространены сети с напряжением 220/380 В; также иногда используются сети 127/220 В и 380/660 В.

Как найти падение напряжения и правильно рассчитать его потерю в кабеле

Одним из основных параметров, благодаря которому считается напряженность, является удельное сопротивление проводника. Для проводки от станции или щитка к помещению используются медные или алюминиевые провода. Их удельные сопротивления равны 0,0175 Ом*мм2/м для меди и 0,0280 Ом*мм2/м для алюминия.

Рассчитать падение электронапряжения для цепи постоянного тока в 12 вольт можно следующими формулами:

  • определение номинального тока, проходящего через проводник. I = P/U, где P – мощность, а U – номинальное электронапряжение;
  • определение сопротивления R=(2*ρ*L)/s, где ρ – удельное сопротивление проводника, s – сечение провода в миллиметрах квадратных, а L – длина линии в миллиметрах;
  • определение потери напряженности ΔU=(2*I*L)/(γ*s), где γ – это величина, которая равна обратному удельному сопротивлению;
  • определение требуемой площади сечения провода: s=(2*I*L)/(γ*ΔU).

Важно! Благодаря последней формуле можно рассчитать необходимую площадь сечения провода по нагрузке и произвести проверочный расчет потерь. Таблица значений индуктивных сопротивлений


Таблица значений индуктивных сопротивлений

В трехфазной сети

Для обеспечения оптимальной нагрузки в трехфазной сети каждая фаза должна быть нагружена равномерно. Для решения поставленной задачи подключение электромоторов следует выполнять к линейным проводникам, а светильников – между нейтральной линией и фазами.

Потеря электронапряжения в каждом проводе трехфазной линии с учетом индуктивного сопротивления проводов подсчитывается по формуле

Формула расчета

Первый член суммы – это активная, а второй – пассивная составляющие потери напряженности. Для удобства расчетов можно пользоваться специальными таблицами или онлайн-калькуляторами. Ниже приведен пример такой таблицы, где учтены потери напряжения в трехфазной ВЛ с алюминиевыми проводами электронапряжением 0,4 кВ.

Пример таблицы

Потери напряжения определены следующей формулой:

ΔU = ΔUтабл * Ма;

Здесь ΔU—потеря напряжения, ΔUтабл — значение относительных потерь, % на 1 кВт·км, Ма — произведение передаваемой мощности Р (кВт) на длину линии, кВт·км.

Вам это будет интересно Определение полярности


Однолинейная схема линии трехфазного тока

На участке цепи

Для того, чтобы провести замер потери напряжения на участке цепи, следует:

  • Произвести замер в начале цепи.
  • Выполнить замер напряжения на самом удаленном участке.
  • Высчитать разницу и сравнить с нормативным значением. При большом падении рекомендуется провести проверку состояния проводки и заменить провода на изделия с меньшим сечением и сопротивлением.

Важно! В сетях с напряжением до 220 в потери можно определить при помощи обычного вольтметра или мультиметра. Базовым способом расчета потери мощности может служить онлайн-калькулятор, который проводит расчеты по исходным данным (длина, сечение, нагрузка, напряжение и число фаз)

Базовым способом расчета потери мощности может служить онлайн-калькулятор, который проводит расчеты по исходным данным (длина, сечение, нагрузка, напряжение и число фаз).


Образец калькулятора для вычисления потерь

Таким образом, вычислить и посчитать потери напряжения можно с помощью простых формул, которые для удобства уже собраны в таблицы и онлайн-калькуляторы, позволяющие автоматически вычислять величину по заданным параметрам.

Важные правила

Измерение напряжения

  1. Вставляем щупы в гнёзда, обозначенные символами: «СОМ» сommon (общий провод) — черный щуп; «VΩ» — красный щуп.
  2. Поворотным переключателем устанавливаем режим работы и предел измерения: «V-» или «V DC» — режим работы с постоянным U; «V~» или «V AC» — режим работы с переменным U.

Предел устанавливается уровнем выше, чем предполагаемое измеряемое напряжение. Например, если вы предполагаете, что напряжение выше 20, но ниже 200В, то следует установить переключатель напротив 200В. В ситуации, когда параметры цепи неизвестны, лучше начать с максимального предела. Неправильный выбор предела, при слишком большой разнице установленного и фактического U, может привести к выходу вольтметра из строя. Модели с автоматическим пределом, как у прибора, изображённого справа, выбор предела осуществляется самим прибором автоматически.

Установка щупов по цветам не имеет физического смысла, щупы одинаковые. Так делается потому, что традиционно черный цвет считается проводом отрицательной полярности (минус), красный — положительной (плюс). При соблюдении этой условности проще ориентироваться в показаниях. Если дисплей прибора перед показанием не содержит знак «-», значит полярность соответствует цветам проводов, как указано выше.

Вольтметр обладает высоким входным сопротивлением, поэтому подключается параллельно источнику питания или измеряемому участку схемы

Дисплей прибора покажет:

  • рисунок 1 — напряжение источника питания;
  • рисунок 2 — падение напряжения на участке цепи.

Краска эпоксидная

Возникновение наводки в бытовых условиях

По мнению многих специалистов возникновение наведенного напряжения вполне возможно и в бытовых условиях, в домашней электрической сети напряжением 220 вольт.

Чаще всего это явление возникает в проводе, проложенном рядом с другим проводником, находящимся под напряжением. Визуально это проявляется чуть заметным свечением диодных лампочек, когда выключатель находится в отключенном состоянии и означает, что рядом с обесточенным проводом очень близко проложена фазная жила. Под действием электромагнитного поля возникает наводка незначительной величины. В некоторых случаях наведенное напряжение может появиться и в розетке из-за обрыва нулевого проводника.

Литература и документация

Программа работы:

3.1.
Измерение постоянного напряжения

(приборами В7-26, Щ4313).

3.1.1.
Измерить ЭДС источника питания прибором
В7-26
.

а)
Подготовка
вольтметра В7-26

к измерению напряжения.

Включить
“Сеть” прибора. Переключатель рода
работы установить в положение “+U”
или “-U”.
После прогрева (515
минут) закоротить (соединить проводником)
входы «U»
и «*» прибора (рис. 13). Переключатель
поддиапазонов измерения напряжения
поставить в положение 0,3(0,1)В. Регулировкой
“Устан. «0»” добиться «0» по шкале «U».
Рис. 13

Затем
перевести переключатель поддиапазонов
в положение 3(10)В. Снять закоротку.

б)
Включить источник питания и установить
необходимую
величину Э.Д.С.
E.

в)
Подключить В7-26 к источнику питания
(рис.14). Измерить ЭДС.Записать
конечное значение шкалы вольтметраUK
и его класс точности (указан на лицевой
панели).

Рис. 14

R — электрическое сопротивление

Сопротивление — величина обратная напряжению, ее можно сравнить с эффектом перемещения тела против движения в проточной воде. Единицей R принят «Ом», который обозначается заглавной греческой буквой «Омега».

Обратная величина сопротивления (1 /R) известна как проводимость, которая измеряет способность объекта проводить заряд, выраженную в единицах Siemens.

Используемая геометрически независимая величина называется удельным сопротивлением и обычно обозначается греческим символом r.

Дополнительная информация. Закон Ома помогает установить три важные показателя работы электросети, что упрощает расчет мощности. Он не применим к односторонним сетям имеющих такие элементы, как диод, транзистор и аналогичные им. И также он не применим к нелинейным элементам, примерами которых являются тиристоры, поскольку значение сопротивления этих элементов изменяется при разных данных напряжения и тока.

На более высоких частотах распределенное поведение становится доминирующим. То же самое происходит с очень длинными линиями электропередач. Даже на такой низкой частоте, как 60 Гц, очень длинная линия электропередачи, например, 30 км имеет распределенную природу. Основная причина заключается в том, что действующие электрические сигналы, распространяющиеся в цепях, представляют собой электромагнитные волны, а не вольт и ампер, которые инфицируются электромагнитной волной. Проводники просто действуют как направляющие для волн. Так, например, коаксиальный кабель будет показывать Z = 75 Ом, даже если его сопротивление постоянному току незначительно.

Закон Ома — это фундаментальный закон электротехники. Он имеет большое количество практических применений во всех электроцепях и электронных компонентах.

Наиболее распространённые примеры применения закона Ома:

  1. Мощность, подаваемая на электрический нагреватель. При условии сопротивления катушки нагревателя и приложенного напряжения, можно рассчитать мощность, подаваемую на этот нагреватель.
  2. Выбор предохранителей. Они являются компонентами защиты, которые соединяются последовательно с электронными устройствами. Предохранители/ CB рассчитаны в амперах. Текущий рейтинг предохранителя рассчитывается по закону Ома.
  3. Дизайн электронных устройств. Для электронных устройств, таких как ноутбук и мобильные телефоны, требуется источник питания постоянного тока сопределенным номинальным током. Типичные аккумуляторы для мобильных телефонов требуют 0,7-1 А. Резистор используется для контроля скорости тока, протекающего через эти компоненты. Закон Ома используется для расчета номинального тока в типовой схеме.

В свое время выводы Ома стали катализатором новых исследований в области электричества и сегодня они не утратили свою значимость, поскольку на них базируется современная электротехника. В 1841 году Ом был удостоен высшей награды Королевского общества, медали Копли, а термин «Ом» был признан единицей сопротивления еще в 1872 году.

Закон Ома для участка цепи от bezbotvy

Закон Ома для участка цепи от bezbotvy

Проверка кабеля по потере напряжения

Всем известно, что протекание электрического тока по проводу или кабелю с определенным сопротивлением всегда связано с потерей напряжения в этом проводнике.

Согласно правилам Речного регистра, общая потеря электронапряжения в главном распределительном щите до всех потребителей не должна превышать следующие значения:

  • при освещении и сигнализации при напряжении более 50 вольт – 5 %;
  • при освещении и сигнализации при напряжении 50 вольт – 10 %;
  • при силовых потреблениях, нагревательных и отопительных систем вне зависимости от электронапряжения – 7 %;
  • при силовых потреблениях с кратковременным и повторно-кратковременным режимами работы вне зависимости от электронапряжения – 10 %;
  • при пуске двигателей – 25 %;
  • при питании щита радиостанции или другого радиооборудования или при зарядке аккумуляторов – 5 %;
  • при подаче электричества в генераторы и распределительный щит – 1 %.

Вам это будет интересно Обозначение ват

Исходя из этого и выбирают различные типы кабелей, способных поддерживать такую потерю напряжения.


Пример калькулятора для автоматизации вычислений

Последовательное соединение элементов цепи

Строительный словарь Диагностика электрической цепи — » Распечатать Прежде чем разобраться в том, что такое схема электрической цепи, необходимо ввести несколько определений: Параметр электрической цепи — это число, которое устанавливает зависимость тока и напряжения на каком-то участке цепи на рисунке 1a r — это сопротивление, на рисунке 1б L — это индуктивность, на рисунке 1в C — это емкость. При анализе электрической цепи рассматривают следующие режимы работы: холостого хода, номинальный, короткого замыкания и согласованный. Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, называется контуром электрической цепи.

Также нужно знать, что если напряжение ниже нуля, это значит, что резисторами активного двухполюсника расходуется энергия источника, связанного по цепи, а также резерв самого прибора.


Например, контуры зануления или заземления ими не признаются, так как в обычном режиме в них нет тока. Источник тока действует по-другому. Для данной цепи запишем соотношение по второму закону Кирхгофа 1. Она целиком описывает процесс работы устройства, показывает все элементы цепи и то, как они взаимодействуют между собой.


Не все контуры считаются электрическими цепями. Работа и мощность в цепи постоянного тока.


Распечатать Прежде чем разобраться в том, что такое схема электрической цепи, необходимо ввести несколько определений: Параметр электрической цепи — это число, которое устанавливает зависимость тока и напряжения на каком-то участке цепи на рисунке 1a r — это сопротивление, на рисунке 1б L — это индуктивность, на рисунке 1в C — это емкость. Пособие для автора Рябов Сергей Раздел 9. Урок 7. ЗАКОН ОМА простыми словами с примерами

Как измерить напряжение мультиметром

Начнем с основ. Любым прибором и в любом случае вольтметр подключается параллельно элементу, на котором измеряют напряжение. Любой мультиметр в режиме измерения напряжения – это вольтметр. Последовательно подключают только амперметр при измерении силы тока.

В дешевых мультиметрах (и во многих дорогих) есть 3 или 4 разъёма для подключения щупов, обычно это:

  • COM – общий, обычно черного цвета и в него всегда вставляют щуп (соответственно тоже черный);
  • VΩmA – для измерения напряжения, сопротивления, проверки диодов и или тока малой величины (до 200 мА), обычно красного цвета;
  • 10А (20А) – для измерения тока большой величины.

На рисунке ниже вы видите самую распространенную модель китайского мультиметра (DT-830 или просто «830-й»). Стрелками показаны разъёмы для подключения щупов, а зеленым цветом выделен разъём, в который нужно вставить красный щуп если вы хотите измерить напряжение.

Для того, чтобы измерить напряжение в цепи, необходимо произвести несколько манипуляций с прибором. Для начала нужно определится с видом напряжения: постоянное (DC или знак =) или переменное (AC или знак ~), и установить переключатель в нужное положение.

Далее выставить тем же переключателем предел измерения. Если на приборе он меньше, чем измеряемая величина то провести измерение не получится.

Поэтому первое измерение производят с максимального предела, постепенно снижая его до получения значения нужной размерности. Например, если вы не знаете какое напряжение в цепи, ставьте максимальный предел, на приведенном фото — 1000 Вольт, проведите измерение, если на экране показало «12 Вольт», то снизьте предел до 20В, чтобы узнать точное значение до десятых или сотых долей.

Некоторые устройства автоматически определяют предел и вид напряжения, поэтому переключение не требуется.

Подключение прибора в цепь производится с помощью щупов: один (красный) к плюсу (или фазе), второй (черный) к минусу (или нулю). Если щупы подключены в обратной последовательности — черный к плюсу, а красный к минусу, то значение на дисплее будет с минусом.

Какой выбрать?

Приступая к выбору светильника для бани, нужно учитывать не только технические характеристики, хотя они, безусловно, в приоритете, но и эстетическую составляющую.

Стилистика помещения и светильника тоже должны совпадать. Для современных интерьеров бань интересным решением будет сочетание сразу нескольких типов световых источников. Например, использование комбинированного светодиодного и оптоволоконного освещения создаст красивую иллюминацию, а подсвеченная таким образом вода в бассейне внутри сауны создаст неповторимую атмосферу.

Выпуском специализированных осветительных приборов для бань и саун, способных выдерживать большие температурные нагрузки занимаются ряд известных фабрик:

продукция шведской компании Tylo и финской Harvia заслуженно пользуется повышенным спросом у покупателей. В изделиях, производимых ими, учтены все технические требования к светильникам, эксплуатирующихся в экстремальных условиях повышенной влажности и высоких температур. Изделия влагозащищённые, поэтому их можно размещать в любом месте, даже на потолке. Благодаря прочности и герметичности такие светильники способны работать длительное время. Помимо надёжности, долговечности и безопасности, все модели Tylo и Harvia имеют привлекательный дизайн и выпускаются в широком ценовом диапазоне. Это позволяет приобрести осветительный прибор, который будет отвечать запросам даже самого требовательного потребителя;

  • компания Linder. Модели, произведённые на фабриках этой компании, немного уступают в своих эксплуатационных качествах изделиям Tylo и Harvia, но благодаря невысокой цене, герметичному корпусу, который без опасений можно использовать в моечных и душевых, светильники этого производителя так же востребованы на рынке осветительных приборов для бань;
  • осветительные приборы немецкой компании Steinel набирают популярность у потребителей. Благодаря встроенному в них сенсорному датчику движения свет зажигается только по мере необходимости, что значительно экономит электроэнергию и позволяет устанавливать светильники, не используя выключателей, гарантируя безопасное использование. Производитель гарантирует долгий срок службы и надёжность изделий, которые отличаются оптимальным соотношением цены и качества.

Закон Ома для участка цепи

Георг Ом работал преподавателем математики в университете в Кельне, когда начал проводить свои основные опыты. Он посвятил себя изучению электричества, начав публиковать свои первые работы о свойствах гальванической цепи.

На тот момент многие ученые бились над загадкой природы электричества, многие сведения уже были открыты, многое уже было известно, но далеко не все. Именно в этот период Ом начал проводить опыты с прохождением электрического тока по цепи, так он смог найти зависимость напряжения и силы тока.

Однако на тот момент из-за неточности приборов, ученый не смог получить достоверные данные, но уже в 1826 году он написал очередной свой труд, где уже смог сформировать этот закон. Из-за неточности в расчетах многие ученые того времени отказались принимать его, и лишь через восемь лет была доказана его абсолютная правота и научная состоятельность.

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению:

\(I = \frac U R; \).

Ом установил, что сопротивление прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника.

\(R = \frac {ρl }{ S}\), где ρ – удельное сопротивление, \(I\) – длина проводника, \(S\) – площадь поперечного сечения проводника.

Закон Ома для полной цепи

Назначение:

Определяет электрический ток в замкнутой цепи, исходя из ЭДС \(\varepsilon \)- (Электродвижущей силы) и внутреннего сопротивления r источника тока (например, аккумулятора).

Устройство:

Ток в полной (замкнутой) цепи зависит не только от внешнего сопротивления \(R\), но и от внутреннего сопротивления r источника тока:

\(I = \frac {ε} {R + r}\).

Принцип действия:

Смысл в том, что в реальной электрической цепи ток не может возрасти до бесконечности при снижении сопротивления нагрузки до нуля (например, при коротком замыкании).

Закон Ома для однородного участка цепи

Участок цепи, на котором не действуют сторонние силы, приводящие к возникновению ЭДС (рис. 1), называется однородным.

рис. 1

Закон Ома для однородного участка цепи был установлен экспериментально в 1826 г. Г. Омом. Согласно этому закону, сила тока I в однородном металлическом проводнике прямо пропорциональна напряжению \(U\) на концах этого проводника и обратно пропорциональна сопротивлению R этого проводника.

На рисунке 2 изображена схема электрической цепи, позволяющая экспериментально проверить этот закон. В участок MN цепи поочередно включают проводники, обладающие различными сопротивлениями.

рис. 2

Напряжение на концах проводника измеряется вольтметром и может изменяться с помощью потенциометра. Силу тока измеряют амперметром, сопротивление которого ничтожно мало (\(RA ≈ 0\)). График зависимости силы тока в проводнике от напряжения на нем – вольт-амперная характеристика проводника – приведен на рисунке 3. Угол наклона вольт-амперной характеристики зависит от электрического сопротивления проводника R (или его электропроводимости G):

рис. 3

Формулировка закона

Закон относится к базовому положению в электротехнике.

Формула Ома для участка цепи:

V = IR, где:

  • V — напряжение между 2-мя точками, В;
  • R — сопротивление, свойство материала, используемого для описания противодействия потоку тока, Ом;
  • I — сила тока на участке цепи — поток электронов или электронно-дефицитных атомов, определяемая в А.

Закон Ома

Преобразование пропорциональности в уравнение, приводит к постоянной «R» — сопротивлению.

Зависимость тока и сопротивления

В 1-м случае, закон Ома для участка цепи выражается формулой: I = V/R, понятно, что электроток рассчитывают делением V на R. 2-й вариант утверждает, что V рассчитывают, если известны I и R в цепи. Из уравнения очевидно, что если растут I или R, в то время как другой не изменяется, напряжение также должно возрасти.

Зависимость тока и напряжения

Третий вариант подтверждает, что можно рассчитать R в цепи, перед тем, как найти сопротивление участка цепи по формуле нужно знать два других показателя. Если ток поддерживается постоянным, то рост напряжения приведет к увеличению сопротивления.

Замкнутая сеть

Формулировка закона

Закон относится к базовому положению в электротехнике.

Формула Ома для участка цепи:

V = IR, где:

  • V — напряжение между 2-мя точками, В;
  • R — сопротивление, свойство материала, используемого для описания противодействия потоку тока, Ом;
  • I — сила тока на участке цепи — поток электронов или электронно-дефицитных атомов, определяемая в А.

Закон Ома Преобразование пропорциональности в уравнение, приводит к постоянной «R» — сопротивлению.

Зависимость тока и сопротивления

В 1-м случае, закон Ома для участка цепи выражается формулой: I = V/R, понятно, что электроток рассчитывают делением V на R. 2-й вариант утверждает, что V рассчитывают, если известны I и R в цепи. Из уравнения очевидно, что если растут I или R, в то время как другой не изменяется, напряжение также должно возрасти.

Зависимость тока и напряжения

Третий вариант подтверждает, что можно рассчитать R в цепи, перед тем, как найти сопротивление участка цепи по формуле нужно знать два других показателя. Если ток поддерживается постоянным, то рост напряжения приведет к увеличению сопротивления.

Замкнутая сеть

Измерение силы переменного тока вольтметром

Если надо измерить силу переменного тока, но под рукой есть только бюджетный мультиметр, в котором нет такого функционала, то выйти из положения можно воспользовавшись методом измерения с помощью шунтирования. Его смысл отображается формулой I = U / R, Где I – сила тока, которую нужно найти, U – напряжение на локальном участке проводника, а R – сопротивление этого участка. Из формулы понятно, что если R будет равно единице, то сила тока на участке цепи будет равна напряжению.

Для измерения надо найти проводник с сопротивлением 1 Ом – это может быть достаточно длинный провод от трансформатора или кусок спирали от электропечки. Сопротивление провода, т.е. его длина, регулируются тестером в соответствующем режиме проверки.

В итоге получится следующая схема (в качестве нагрузки лампа накаливания):

  1. От первого разъема розетки провод идет к началу шунта, сюда же подключается один из щупов мультиметра.
  2. Второй щуп мультиметра подсоединяется к концу шунта и от этой точки провод идет к первому контакту цоколя лампы.
  3. От второго контакта цоколя лампы провод идет ко второму разъему розетки.

Мультиметр устанавливается в РЕЖИМ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ. По отношению к шунту он подключен параллельно, так что все правила соблюдены. При включении питания он будет показывать напряжение, равное силе тока, проходящего через шунт, которая в свою очередь такая же, как и на нагрузке.

Наглядно про этот метод измерения на видео:

Измеряем переменный ток, когда у мультиметра нет такой функции.

Измеряем переменный ток, когда у мультиметра нет такой функции.

В дифференциальной форме

Формулу очень часто представляют в дифференциальном виде, поскольку проводник обычно неоднородный и потребуется разбить его на минимально возможные участки. Ток, проходящий через него, связан с величиной и направлением, поэтому считается скалярной величиной. Всякий раз, когда нужно найти результирующий ток через провод, берут алгебраическую сумму всех отдельных токов. Поскольку это правило действует только для скалярных величин, ток принимают также в качестве скалярной величины. Известно, через сечение проходит ток dI = jdS. Напряженье, на нем равняется Еdl, тогда для провода с постоянным сечением и равной протяженности будет верно соотношение:


Дифференциальная форма

Поэтому, выражение тока в векторном виде будет: j = E.

Важно! В случае металлических проводников с ростом температуры проводимость падает, а для полупроводников — растет. Омовский закон не демонстрирует строгую пропорциональность

Сопротивление большой группы металлов и сплавов исчезает при температуре, близкой к абсолютному нулю, а процесс называется сверхпроводимостью.

Что такое падение напряжения на резисторе

Электрический ток, проходя по цепи, испытывает сопротивление, которое может изменяться под воздействием разнообразных условий внешней среды (экстремально низкие температуры или нагрев) и может зависеть от характеристик конкретного проводника. Например, чем тоньше проводник или длиннее – тем оно выше.

На значение его величины влияют следующие факторы:

  • сила тока;
  • длина проводящих частей;
  • напряжение;
  • материал проводниковых элементов;
  • нагрев (температура);
  • площадь поперечного сечения.

Резисторы можно разделить на постоянные, переменные и подстроечные. Главное их отличие друг от друга – возможность изменения показателя сопротивления. Чаще всего встречаются постоянные резисторы – данный показатель в них нельзя изменить, поэтому они и получили такое название. Переменные отличаются тем, что величину сопротивления в них можно настраивать. В подстроечном резисторе её также можно изменять, но отличие данной разновидности в том, что он не рассчитан на частое изменение параметра. Подстроечные резисторы выполняются в более компактном корпусе по сравнению с переменными.

Чтобы вычислить падение напряжения на резисторе, нужно помнить, что снижение нагрузки, приложенной ко всей цепи (то есть, напряжения, подключённого к контуру) может быть получено как для всего контура, так и для любого элемента цепи. Напряжение понижается за счёт сопротивления, которым обладают проводники.

Падение напряжения на резисторе зависит от силы проходящего тока и характеристик проводников. Температура и показатели тока также имеют значение. Например, напряжение, измеренное вольтметром на лампочке, подключённой к сети 220 В, будет немного ниже за счёт сопротивления, которым обладает лампочка.

Источники питания имеют разную величину напряжения. Это значение может превышать то, которое бывает необходимо на выходе. Чтобы нагрузка, которую требуется запитать, не сгорела, часто возникает необходимость в понижении вольтажа, в том числе с помощью резисторов.

Сравнительная таблица напряжений

Источник питания Напряжение
NiCd аккумулятор 1,2 В
Литий-железо-фосфатный аккумулятор 3,3 В
Батарея типа «Крона» 9 В
Автомобильный аккумулятор 12 В
Аккумулятор для грузовых автомобилей 24 В

В этом случае резистор должен уменьшить протекающий по цепи ток. При этом ток не превращается в тепло, происходит именно его ограничение. То есть при включении резистора в цепь ток упадёт – в этом и состоит работа резистора, при совершении которой элемент нагревается.

В общем случае падения напряжения можно рассчитать, используя простую формулу, связывающее показатели между собой.

Но в ряде случаев, например, при параллельном подключении сопротивлений, посчитать необходимую величину уже сложнее. В этом случае по специальной формуле потребуется привести сопротивление параллельных веток к одному числу:

R = R1*R2 / (R1+R2)

При необходимости также учитываются другие сопротивления, суммирующиеся с этим значением (например, сопротивление провода и источника питания).

Какие параметры можно измерить мультиметром

Такой ручной измерительный прибор предназначен для различных тестовых проверок касающихся электричества.

Мультиметр является многофункциональным устройством, которым можно определить такие технические параметры:

  • напряжение – постоянное и переменное;
  • диапазон сопротивления;
  • емкость;
  • частоту;
  • индуктивность;
  • силу постоянного и переменного тока;
  • температурный режим;
  • коэффициент усиления транзисторов;
  • проверка диодов и транзисторов;
  • вычисление электросопротивления с передачей сигнала пониженного сопротивления цепи.

Во многих моделях на передней панели находится ручка, которая способствует переключению величин.

Некоторые мультиметры имеют дополнительное оснащение и могут измерять массу, метраж или время в секундах

Результаты измерений видны на встроенном мониторе. Сбоку прибора находятся два гнезда для щупов – красного (плюсового значения) и черного (с минусовым потенциалом).

Необходимость регулярных проверок

Необходимость поддержания исправности заземляющего контура считается обязательным условием для эффективного функционирования системы. Поэтому нужна периодическая проверка заземления мультиметром (как самого доступного тестера для обывателя), по результатам которой будет определяться работоспособность контура.

При нормальной исправности заземления, любая возникшая аварийная ситуация приведёт к отводу электрического тока по заземляющему проводнику в токоотводящие элементы, которые расположены в грунте, от которых электрический разряд быстро и равномерному разойдётся вглубь почвы.


Схема заземления частного домаИсточник sovet-ingenera.com

Надёжность любой электрической цепи обратно пропорциональна количеству соединений проводников – чем их меньше, тем лучше. Но в любом случае, избавиться от них полностью нельзя. Кроме того, надо учитывать, что часть соединений находятся в грунте и от длительного с ним контакта на металле токоотводящих электродов образовывается окисная прослойка, приводящая к неотвратимому возникновению коррозийного слоя.

Результатом может стать возрастание сопротивления элементов устройства и возникновение препятствий при движении тока. Плюс, наличие любого вещества с повышенной химической активностью на участке грунта, в который входит заземление, приводит к максимально быстрому возникновению ржавчины, так как металлические части контура взаимодействуют с почвой постоянно.

Со временем коррозия приводит к возникновению отдельных чешуек, начинающих процесс отслоения от металла, и, следовательно, тем самым ухудшается электрический контакт. Из-за этого сопротивление контура возрастает, т.к. количество этих коррозийных участков становится большим. Заземляющее устройство теряет показатели электропроводимости, повышается вероятность неполного отведения электротоков в почву и общий уровень защиты понижается.

Как итог, проверка обычно начинается с оценки технического состояния контура и его составляющих.


Пример коррозии заземляющего устройстваИсточник gidpokraske.ru

Измерение сопротивления контура заземления даёт возможность проверить безопасность системы. Технически этот вычисление сопротивления по закону Ома, известному всем ещё по школьному курсу физики. Если известны напряжение и сила тока в источнике тока, или мы можем из измерить, то достаточно просто определить сопротивление, разделив напряжение на силу тока. Но практика несколько сложнее и имеет ряд особенностей и правил по измерению, требующих их неукоснительного выполнения.

U — напряжение

Напряжение является еще одной важной единицей закона Ома, которая устанавливает объем работы, необходимой для перемещения заряда. Напряжение «V» измеряет электрический потенциал «Вольт», которым объект обладает по отношению к заряду

Подавая напряжение, выполняется работа, которая обеспечивает движение заряда. Количество заряда, известный как точечный заряд, его определение может быть выполнено следующим образом:

V = kq / (r • r), где:

  • V — электрический потенциал (V);
  • k — кулоновская постоянная = 8,99 × 10 9Н • м 2 • С −2;
  • q — заряд точки;
  • r — расстояние от точечного заряда (м).

Вам это будет интересно Особенности трехфазного тока

Маркировка шкалы мультиметра

У различных моделей устройств есть свои особенности, но основные возможности у них примерно одинаковые, особенно у бюджетных моделей.

Самые простые приборы могут измерять:

  • ACV – переменное напряжение. Установка переключателя на это деление превращает мультиметр в тестер напряжения, обычно до 750 и 200 Вольт;
  • DCA – силу постоянного тока. Здесь надо быть внимательным – на шкале многих бюджетных приборов есть предельные значения измерений 2000µ (микроампер) и 200m (миллиампер) и штекер надо оставлять в той же клемме, что и при измерении напряжения, а если измеряется сила тока до 10 Ампер, то штекер переставляется в другую клемму с соответствующим обозначением.
  • 10A – сила постоянного тока от 200 миллиампер до 10 Ампер. Обычно на приборе нарисовано, что при включении этого режима надо переставить штекер.
  • hFe – проверка транзисторов.
  • >l – проверка целостности диодов, но чаще всего этой функцией пользуются как прозвонкой проводов.
  • Ω – измерение сопротивления проводов и резисторов. Чувствительность от 200 Ом до 2000 килоом.
  • DCV – постоянное напряжение. Чувствительность выставляется от 200 милливольт до 1000 Вольт.

К разъемам мультиметра обычно подключается два провода – черный и красный. Штекера на них одинаковые, а расцветка разная исключительно для удобства пользователя.

Как итог

Даже бюджетный универсальный измерительный прибор – мультиметр позволяет проводить измерения в достаточно широких пределах, достаточных для домашнего использования. Но при покупке устройства надо хотя бы в общих чертах представлять себе для каких целей он будет использоваться – может будет правильнее немного переплатить но в результате иметь «на подхвате» тестер, способный выполнить любую поставленную перед ним задачу. Также перед его применением не помешает хотя бы в общих чертах освежить в памяти азы построения электрических цепей и использования в них электроизмерительных приборов.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий