Электро – Измерения

Тема: единицы измерения силы тока, напряжения, сопротивления, мощности.

Наиболее значимые и используемые параметры, повсеместно применяемых в сфере электрики и электроники, являются четыре базовых величины — сила тока, напряжение, электрическая мощность и сопротивление. Именно они обуславливают главные процессы, происходящие внутри электрических схем. Их связь между собой тесно переплетена в определённую зависимость между собой. Фундаментальным законом их взаимоотношений является закон Ома, который формулируется следующим образом: сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна величине напряжения в этой цепи, и обратно пропорционально электрическому сопротивлению. Мощность же равна произведению силы тока на напряжение. Давайте с вами разберём электрические единицы измерения тока, напряжения, сопротивления и мощности.

Единицей измерения силы электрического тока является «Ампер» (названная в честь своего первооткрывателя). Обозначается буквой «А». Она равна отношению количества электрического заряда «Q», который прошёл за определённое время «t» через сечение проводника (поперечное), к величине данного промежутка времени. Или один Ампер (А) = одному кулону (Q) делённому на одну секунду (t). Для проведения измерений силы электрического тока используют устройство «Амперметр». Помимо основной единицы «Ампер» на практике применяют «миллиампер = 0,001 А» и «микроампер = 0,000001 А».

Единицей измерения напряжения является «Вольт». Напряжение обозначается буквой «В или V». Электрическое напряжение, возникающее между некоторыми точками «а» и «б» электроцепи либо же электрического поля — это основная физическая величина, значение которой равно отношению работы электрического поля, что совершается при перемещении одного пробного заряда (электрического) из точки «а» в точку «б», к величине имеющегося пробного заряда. Для измерения напряжения применяется устройство под названием «вольтметр». В определённом смысле, простым языком, напряжение можно описать, как силу стремления заряженных частиц притянуться либо отталкиваться друг от друга.

Электрической единицей измерения сопротивления является «Ом». Обозначается данная физическая величина также «R либо r». Электрическое сопротивление — это физическая величина, обуславливающая свойства того или иного проводника мешать прохождению тока (электрического), которая равная отношению электрического напряжения на концах данного проводника к имеющейся силе тока, текущему по нему. Обратной величиной электрическому сопротивлению является проводимость — способность проводника беспрепятственно пропускать электрические заряды внутри себя. Прибором для измерения сопротивления служит «омметр».

Электрической единицей измерения мощности является «Ватт». Она обозначается так — «P». Мощность (электрическая) — это физическая величина, обуславливающая скорость передачи либо же преобразования электроэнергии. Её также можно выразить как — отношение работы электрического поля, которая совершается при перемещении пробного заряда (электрического) из точки «а» в точку «б», к величине этого пробного заряда. Иными словами говоря — мощность, это совершаемая работа в единицу времени. Прибором для измерения электрической мощности является «ваттметр». Следует учитывать, что даже электрическая мощность имеет несколько разновидностей. К примеру: мощность активная, реактивная, мгновенная, постоянная и т.д.

Тема: средства для электрических измерений, приборы и устройства.

Для проведение тех или иных измерений в электрике и электронике существует не мало устройств. Каждый отдельно взятый электрический параметр нуждается в специфическим способе его вычисления (выявления конкретной меры). Для практического использования становится проблематичным наличия множества приборов для измерений. Следовательно, придумываются и создаются такие системы, которые объединяют в себе множественность функций. Такие устройства принято называть мультиметрами. Но пока речь не про них. А остановимся на конкретных средствах измерения вполне определённых и главных.

Итак, основными величинами, повсеместно встречаемых в области электрики являются: сила тока, напряжение, мощность, сопротивление, ёмкость, индуктивность, частота. Это главные показатели, что повсеместно встречаются в работе электрики и электроники (особенно первые четыре). Давайте вкратце рассмотрим каждый из них.

Сила тока представляет собой энергию потока электронов, которые упорядоченно текут в проводнике. Средством электрического измерения силы тока является амперметр. Единица измерения тока — Ампер (А). Они бывают, как впрочем и все остальные средства для измерений, электромеханические и электронные. Но смысл данных измерительных средств сводится к общему — это уловить, преобразовать и вывести изменения параметров, которые связаны с потоком заряженных частиц, движущихся в электрическом проводнике. Сила тока существует не сама по себе, а тесным образом связана с другими величинами (в первую очередь с напряжением и сопротивлением). Ток в цепи измеряется в разрыв этой самой цепи. И сопротивление амперметра должно быть минимальным, что бы не снижать силу тока своим внутренним сопротивлением.

Средством электрических измерений для напряжения является вольтметр. Именно благодаря ему электрики меряют наличие и величину разности потенциалов между двумя точками в электрических схемах. Единица измерения напряжения — это Вольт. Если электрический ток характеризует силу упорядочено движущихся заряженных частиц, то напряжение обуславливает потенциальную силу стремления этих частиц относительно двух различных точек в общей электрической цепи. Для измерения напряжения достаточно прикоснутся щупами измерительного прибора двух контактных мест, относительно которых и производится данное электрическое измерение разности потенциалов. При измерении напряжения сопротивление вольтметра должно быть максимально большим (что бы не вносить погрешность в значениях).

Из теоретического курса по электрофизики известно, что перемножение напряжения на силу тока даёт такой параметр как мощность. Средством электрического измерения мощности является ваттметр. Единица измерения мощности — Ватт. Следовательно, прибор для измерения этой самой мощности должен строится на принципе совмещения методов измерения, как силы тока, так и электрического напряжения. То есть, задачей ваттметра является перемножение этих основополагающих величин. В электромеханических ваттметрах присутствуют две измерительные катушки, одна для напряжения, которая включена параллельно, а вторая — катушка тока, включаемая в цепь последовательно. В электронных ваттметрах данные операции производятся логическим способом.

Средством измерения электрического сопротивления является омметр. Поскольку сопротивление напрямую связанно с напряжением и током, то изменение этих параметров приводит к изменению и значения сопротивления. Это и используется в устройствах измерения. Единица измерения сопротивления — Ом. Такие величины как ёмкость, индуктивность, частота больше используются в электронике. Их измерения требуют более сложных устройств. Но в наше время, с бурным развитием электронно-цифровых систем, благодаря небольшой электронной схеме удаётся получить многофункциональный измеритель, которому точное измерение электрических величин вполне по силам.

Тема: чем электрик пользуется в деле, электрические измерения и приборы.

Сфера электрофизики не мыслима без процесса измерения электрических величин. И чем точнее будут эти самые значения величин, тем сложнее и совершеннее можно будет сделать то или иное устройство. Электрические измерения осуществляют с помощью различных электротехнических приборов, что в наше время приобрели электронно-цифровой характер. Если раньше, в начале развитие электротехники и электроники, основными средствами электроизмерения были электромеханические приборы, то сейчас их можно встретить всё реже и реже.

Итак, давайте с вами перечислим и рассмотрим те варианты электрических измерений и приборов, благодаря которым электрик делает своё благое дело. К основным измерительным величинам, повсеместно используемых в электрике (фундамент электричества), относятся: сила тока, электрическое напряжение, мощность, сопротивление, индуктивность, ёмкость, частота. Именно эти параметры и определяют работы всех электротехнических устройств (особенно первые 4).

Прибор, измеряющий силу электрического тока называют амперметром. Для измерения постоянного тока применяют способ, при котором устройство измерения ставится в разрыв измеряемой цепи. То есть, рабочий ток протекает непосредственно через амперметр, что и даёт возможность уловить и зафиксировать ту величину силы тока, которая течёт в данный момент в конкретном месте электрической схемы. Измерение переменного тока можно совершать иным способом, а именно по средствам обхвата токонесущего проводника специальными клещами, работающие по принципу трансформатора. Вокруг проводника с переменным электрическим током существует переменное электромагнитное поле, что создаёт поток в магнитопроводе клещей и индуцирует некоторое напряжение на измерительной обмотки переменного амперметра.

Электрические измерения и приборы для напряжения многообразны и различны. Они называются вольтметрами и бывают как переменного, так и постоянного типа. Если нужно не само численное значения напряжения, а просто убедится — есть или нету, то можно при измерениях использовать обычный светодиодный или неоновый индикатор. Если лампочка или светодиод на пробнике горит, это свидетельствует о наличии напряжения в электросети, если нет, то оно отсутствует (состояние сети либо выключено либо обрыв). При нужде в конкретных и точных числовых значения напряжения использовать стрелочный электромеханических вольтметр либо электронный мультиметр (с наличием функции вольтметра).

Электрические измерение сопротивления осуществляются приборами, которые работают по принципу треугольника Ома. То есть, электрическое сопротивление напрямую зависит от тока и напряжения. Чем больше сопротивление в цепи, тем меньше сила тока в ней, при условии постоянного значения напряжения. Раньше для измерения сопротивления широко применялись стрелочные электромеханические омметры. Сейчас же практически все электрики пользуются цифровыми электронными мультиметрами, которые могут измерять сопротивление с высокой точностью и больших приделах (от единиц Ом до сотен мОм).

Электрические измерения и приборы для индуктивности, ёмкости, частоты больше применяются в электронике. В электрике они встречаются крайне редко. Сами же устройства и принципы измерения этих величин более сложны, чем в случае тока, напряжения, мощности и сопротивления. Для их вычисления используются электронные мультиметры, частотомеры, осциллографы и прочие устройства.

Тема: что собой представляют измерения, электромеханические измерения.

Начну тему с общего пояснения данного термина и его смысла. Итак, что такое измерение в целом? Это, следуя книжным определениям: некая совокупность различных операций, для установления определённых отношений одних измеряемых величин к другим, что ранее были приняты за основу измерения этой величины.

А теперь простыми словами. Давайте подумаем с Вами, что значит, измерить что-либо? По сути, мы при измерении совершаем некоторое преобразование, какого либо явления, события, процесса, действия и т.д., которое нами подразумевается как нечто существующее, при помощи определённых приспособлений и механизмов, в наглядное число (целое или дробное, положительное или отрицательное) с дальнейшим названием этой измеряемой величины (В, А, Ом и т.д.).

Приведу простой пример, для наилучшего понимания. Мы захотели измерить напряжение на выходе трансформатора. Подадим на первичную обмотку переменное напряжение от электросети. Нам известно, что теоретически оно должно появится и на выходе, но наглядно этого невидно, разве что прикоснутся проводами вторички друг к другу и увидеть искру, либо прикоснутся руками (нежелательно по электробезопасности).

Но не первый и не второй способ, нам с Вами не даст точного значения, а лишь поможет увидеть и почувствовать признаки наличия да и только, по которым можно сказать только «много или мало». Однажды поняв это, люди придумали более наглядный способ осуществлять электротехнические измерения (и не только), путём выражения в числовом эквиваленте, используя переходные процессы и явления, при помощи различных устройств и механизмов.

Напряжение, это разность потенциалов, а проще говоря, сила взаимодействия между двумя точками с наличием электрических потенциалов. В нашем случае этими точками являются выходные клеммы трансформатора. Зрительно мы это не увидим, а значит нужно каким-то косвенным путём, через определённые преобразования, перевести эту данность в наглядность.

Для этого давайте мы воспользуемся теми процессами, что происходят при взаимодействии с напряжением и их может быть несколько различных вариантов. Кстати, различные измерительные приборы, могут быть построены именно на таких принципах и различаются этим друг от друга. Давайте с Вами рассмотрим, как работает простой электромеханический вольтметр, для того что-бы понять суть измерений. А начнём с азов. Нам известно, что подав напряжение на катушку, в ней начинает течь ток, в результате чего создаётся вокруг неё электромагнитное поле. Это есть основы физики.

Возникшее поле способно отталкивать либо притягивать предметы, обладающие магнитными свойствами (постоянный магнит, некоторые металлы и вещества), то есть, если мы соберём прибор, состоящий из проволочной катушки (с большим сопротивлением, чтобы не создавать значительное падение напряжения), постоянного магнита, компенсаторов в виде пружинок, размеченным циферблатом, стрелкой и соединить всё воедино, то получим простой вольтметр.

А подсоединив выводы катушки этого простейшего вольтметра к концам вторичной обмотки нашего трансформатора, мы заметим следующее: напряжение от трансформатора породило небольшой ток в катушки вольтметра, в результате чего возникшее магнитное поле начнёт действовать на постоянный магнит, толкая его. Этот магнит закреплён на одной оси со стрелкой, которая движется вдоль размеченного циферблата, причём, чем больше будет измеряемое напряжение, тем сильней сдвинется стрелка. Зависимость здесь относительно прямолинейна.

При снятии же напряжения, возвратные пружины вернут стрелку в исходное положение. В итоге мы создали способ, который путём преобразования электрической величины (у нас это напряжения), даёт возможность в наглядном виде, судить о численном значении этого напряжения. Как Вы сами поняли, подобный принцип преобразования одного свойства в другое, даёт возможность не ощутимые органами чувств, явления, преобразовывать в наглядные числовые величины и с весьма точными результатами, хотя погрешность присутствует всегда.

Этим примером, я хотел продемонстрировать не сам принцип действия вольтметра, а показать Вам, как происходит ход событий и саму идею, преобразования неявного в наглядное. На этом и данную тему, электромеханические измерения, понятие измерения. До следующих статей и всего хорошего.

Тема: Понятие точности и погрешности в электрических измерениях, основы.

Данная тема направлена, в первую очередь, на общее ознакомление с этими очень взаимосвязанными и в месте с тем совершенно противоположными понятиями. Именно от них многое зависит при самом создании, ремонте, профилактике любых электротехнических устройств и электрооборудования в целом.

Точность измерения, является качественной характеристикой, что выражает собой близость результата этого измерения к действительному (истинному) значению. Погрешность, в свою очередь, является обратным понятием точности, и является некой характеристикой, которая демонстрирует существующие отклонения показаний от имеющегося идеального значения.

Как мы с Вами уже выяснили в предыдущей статье, что всякое измерение, будь то электрического, механического, физического и любого иного характера, это не что иное как попытка выразить в численном виде, то или другое событие, явление, процесс, свойство и т.д. в определенной мере с наглядным, явным числовым значением. Причем, это всего лишь попытка, поскольку, истинное значение будь какой величины, узнать просто невозможно. По причине естественной непознаваемости.

Существует некие определенные способы вычисления по среднему значению, который из себя представляют выполнение ряда либо серий тестовых измерений, из которых в итоге выводится такое самое среднее значение. Следовательно, данный результат не является точным, а представляется наиболее вероятным и всё. Да, кстати, само понятие погрешности уже начала устаревать, и было принято решение изменить его на более корректное, под названием «Неопределенность измерений». Теперь давайте с Вами посмотрим, что влияет на точность измерений, в последствии чего и вызывая эту самую погрешность в виде неточностей.

При любом измерении происходит ряд действий, у каждого из которых имеются свои источники дополнительного влияния. К примеру, при измерении обычной длинны простой линейкой, существует такие источники влияния как: не идеальная разметка меток деления, не точное прикладывание этой линейки к измеряемому объекту, угол зрения самого наблюдателя, который так же вносит свои искажения и много подобного. В результате все эти факторы суммируются (опять же в среднее значение) и тем самым увеличивают общую погрешность этого измерения.

Допустим мы возьмем прибор чтобы измерить электрический ток. Что происходит в нём при этом самом измерении? Вам должно быть известно, что электрический ток измеряется в разрыве электрической цепи. То есть измерительный прибор пропускает через себя этот электроток. Итак, мы разорвали участок электрической цепи и к нему подсоединили щупы амперметра, в результате этот ток потёк по проводу и пройдя по катушки амперметра, создал магнитный поток, который привёл в движение стрелку. В итоге нам будет показан готовый результат на циферблате.

Нужно обязательно знать и учитывать то, что сам амперметр обладает внутренним сопротивлением, а это влияет на конечный результат. Далее, сама катушка не может быть сделана идеально одинаково во всех приборах, что в следствии выдаст немного разные результаты при измерении одной и той же цепи, разными приборами. Большое влияние оказывается и внешней средой, в которых проводятся данные измерения, а именно: температура, давление, влажность, механическое воздействие в виде тряски и т.д.

Электронные измерительные приборы, имеют свои факторы, влияющие на точность измерения. Это к примеру различные материалы из которых собран прибор, не идеальность деталей, которые вносят свои шумы и тем самым вызывая разные погрешности. Конечно учитывая эти факторы, делается определенная компенсация, повышающая общую точность измерений, но и она всего лишь увеличивает на определённый класс точности, а не помогает избавится вовсе.

И последнее что стоит Вам сказать, это о самой потребности в определённой степени точности. Идеальная точность нужда там, где требуется очень тонкая настройка или так сказать, есть сверх чувствительные процессы. Но имея дело с обычными делами, где важен сам факт, а не идеальность и не высокая точность, то вполне сгодятся и менее точные измерения.

К примеру, зачем вылавливать миллиамперы для измерения тока на мощномобогревателе или двигателе? Здесь вполне подойдёт приблизительное значение. Хотя вот для расчёта схемы предназначенной для космической станции, конечно следует производить точнейшие измерения, поскольку результаты погрешности могут сыграть решающую роль в её работе. А на этом пожалуй и завершу данную тему: Точность и Погрешность измерений в электричестве.

Тема: какие используют методы и методики в измерениях, электроизмерениях.

В этой теме я постараюсь перечислить наиболее распространенные способы, которые обычно применяются при различных измерениях в сфере электричества, да и не только в нём. Все они, или по крайней мере большая их часть, широко используется при создании всевозможных измерительных приборов (точнее на их принципиальной основе). Что естественно в итоге позволяет иметь огромное многообразие разных видов измерительных устройств, со своей индивидуальной спецификой измерения.

Довольно простой и практичный в своём применении метод, будет метод непосредственной оценки. Он предполагает определение некой неизвестной величины, по некоторому отсчетному прибору с прямым действием. Это может быть измерение веса на циферблатных весах, либо измерение размера деталей, при помощи микрометра. Измерение при помощи данного метода выполняется довольно быстро и просто и при этом не нужны особые знания оператора. Но непосредственная точность подобных измерений является весьма низкой, по причине собственных погрешностей, что зависят от самой разметки на шкале подобных устройств, а также, непосредственного воздействия косвенных (внешних) причин.

Для получения более точных результатов измерений, обычно создаются способы, основанные на методике прямого сравнения с определённой мерой. Методика сравнения с мерой, по сути заключающийся в следующем: измеряемая величина, а так же величина создаваемая эталонной мерой, одновременно действуют на измерительное устройство сравнения. После чего появляется некоторое отношение между ними в виде разности результата. Это получило такое называние как —метод противопоставления. Исходя из названия, думаю яснен его смысл.

Пожалуй наглядным примером данного варианта является взвешивание на равноплечих весах. Измеряемая масса, будет приравниваться к общей сумме массы определенных гирек, которые уравновешивают её. Устройство выдачи результата прибора измерения реагирует на разность значений, из-за чего погрешности в определённой степени могут компенсировать друг друга.

Иным примером методики сравнения с некой мерой, может быть нулевой метод измерения. Если в предыдущем примере разница между эталонной мерой и измеряемой величиной как раз давала нам представление о конечном результате, то в этом способе, наоборот, при равенстве сравниваемой величины и искомой, будет, показывать ноль. При таком измерении, компенсация различных влияний на величины оказывается более широкой, а само значение искомой величины, приравнивается к значению эталонной меры.

Дифференциальный метод измерения — он представляет собой измерительное устройство, на которое подается разность величины, воспроизводимой мерой и измеряемой величины. Такая методика используется в тех случаях, когда имеется возможность просто и точно произвести операцию вычитания величин, таких как электрические напряжения, длина, перемещение и т.д. Но он непригоден для температуры, твердости тел и всего подобного.

Метод замещения, довольно широко используется для точных исследований в метрологии. Его суть заключается в том, что измеряемая величина заменяется в измерительном приборе на некую известную величину, воспроизводимой эталонной мерой. Данный метод замещения, бывает полным и неполным. Преимуществом этого метода, является его хорошая точность.

Метод совпадений — он представляет собой разновидность методики сравнения с определённой мерой. А в результате измерений методом совпадений, существующая разность между воспроизводимой мерой и измеряемой величиной, используется некое совпадение определённых отметок шкалы либо специальных сигналов (применимо в электронике).

Это, что касалось самих методов, ну а к ним, для повышения степени точности, дополнительно используют различные компенсационные средства и способы. В комплексе они способны выдавать хорошие и точные результаты в различных своих видах исполнения и вариантах использования. А на этом, буду завершать краткий обзор данной темы, методы и методики измерений, общие принципы. До следующих статей и удачи.

Тема: основные электрические параметры встречаемые в электроизмерениях.

Существование науки не мыслимо без измерений, и раздел физики «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО» также не является исключением. Среди множества физических величин, параметров, характеристик, в любой сфере, существуют наиболее значимые и часто встречаемые. Естественно, и такое ответвление от науки физики, как электричество имеет свои основные параметры. В данной статье мы их перечислим и разберём. Итак, это электрическое напряжение, ток (сила тока), сопротивление, мощность. В электронике к этому ещё добавляются — ёмкость, индуктивность, частота, температура.

Как известно, основа электрической теории держится на четырёх мерах — напряжение (разность потенциалов), сила тока, сопротивление и мощность. Эти величины тесно связаны между собой определённой зависимостью. Изменение хотя бы одной из них приводит к изменению других. Напряжение — это разность потенциалов между двумя точками (относительно которых производятся электрические измерения). Оно выражает силу стремления заряженных частиц притянутся или оттолкнуться друг от друга. Единицей измерения электрического напряжения является «вольт» (в честь первооткрывателя).

Электрический ток — упорядоченное движение заряженных частиц, а сила тока, это величина заряда (сила и количество зарядов), прошедшего за единицу времени через определённое поперечное сечение электрического проводника. Когда просто говорят — электрический ток, то в большинстве случаев электриками подразумевается именно сила тока, поскольку при электрических измерениях важна именно эта характеристика. Сила тока измеряется в «амперах». Произведение силы тока на напряжение (разность потенциалов) рождают третью важную и основополагающую электрическую величину — мощность.

Электрическая мощность — это ток перемноженный на напряжение. Единица измерения электрической мощности является «ватт». Следует учитывать, что данный параметр имеет не одну разновидность, а именно мощность бывает активная и реактивная, номинальная и максимальная, постоянная и пиковая, мощность для переменного тока и постоянного. Если переводить этот параметры на простой язык, то можно сказать следующее — если у вас есть две лампочки, одна из которых 40 Ватт, а вторая 100 Ватт, то вторая будет сильнее светить, греться и больше потреблять электроэнергии из сети. Питаемое напряжение у этих лампочек одинаковое 220 вольт, а почему мощность разная? Потому что не одинаковая сила тока, которая зависит от электрического сопротивления!

Электрические измерения немыслимы без сопротивления. Электрическое сопротивление — это некое противодействие электрическим зарядам, передвигающиеся внутри проводника. Сопротивление обусловлено самим материалом, по которому течёт ток. Единицей измерения сопротивления является «ом». Это является также основным электрическим параметром, который находится во взаимозависимой связке напряжения, тока и мощности. Чем больше сопротивление, тем меньше сила тока, а следовательно, и мощность (при постоянном напряжении).

Это были основополагающие электрические параметры, которые повсеместно используются в электрике. Но существуют множество и других характеристик. При использовании переменного тока возникает потребность в измерениях ёмкости (присущая конденсаторам), индуктивности (существующая в катушках), частоты (характеризуемой количество колебаний в единицу времени). Помимо этого не стоит забывать даже и об обычной температуре. Ведь она является неотъемлемым спутником электрического тока. Абсолютно при любом протекании заряженных частиц по тому или иному материалу (проводнику или полупроводнику) неизбежно выделяется тепло. А это и вызывает повышение температуры этого проводника.

Тема: каков принцип электроизмерений, измерение электрических величин.

Что бы понять, что собой представляют электроизмерения для начала следует чётко представлять, что именно происходит внутри электрических цепей! Тем, кто этого не знает. Итак, проводники представляют собой структуру атомов, у которых имеются свободные электроны. Именно они обязаны движению электрического тока. Следовательно, основным процессом, протекающим внутри проводников — это упорядоченное движение заряженных частиц (в газах и жидкостях передвижением занимаются ионы, но суть та же). Измерение электрических величин представляют собой всевозможные способы численного выражения этих мер.

Иными словами говоря, электроизмерения — это измерения основных и важных электрических величин, таких как сила тока, напряжение (разность потенциалов), электрическая мощность, сопротивление, ёмкость, индуктивность, электромагнитный поток и т.д. Каждая из данных электрических характеристик требует определённого способа своего измерения. Если в начале развитие электрики, электротехники, электроники основными способами измерения электрических величин были электромеханические устройства, то с развитием электроники электроизмерения больше стали вычисляться цифровыми системами.

Допустим, давайте разберём, как именно происходит измерение той или иной электрической величины. К примеру, измерение силы тока. Если измерения производить электромеханическим путём, то процесс будет выглядеть следующим образом. В некоторой электрической цепи протекает ток, то есть внутри проводника имеется упорядоченный поток электрических частиц (электронов). Вокруг каждого электрона имеется электромагнитное поле, что воздействует на другие электромагнитные поля соседних заряженных частиц. Если мы разорвём имеющуюся электрическую цепь, и к концам присоединим медную катушку, то это ток будет уже протекать и через неё. Естественно, вокруг этой катушки образуется электромагнитное поле определённой величины.

Известно, что электромагнитное поле способно притягивать железные предметы. Крепим нашу катушку к основанию, около неё устанавливает железную стрелку, один конец которой будет взаимодействовать с электромагнитным полем катушки, а другой будет передвигаться на поле размеченного циферблата. В результате мы имеем простейший электроизмерительный прибор, что показывает величину силы тока, протекающего в той или иной электрической цепи. Данный процесс является последовательностью преобразований и действий, что взаимосвязаны внутри измерительного устройства. Проще говоря, мы одно физическое явление дополняем другим, а в итоге имеем численный результат.

Измерение электрических величин с применением электронной, цифровой электротехники в общем также использует ряд физических преобразований, но там процессы более сложные. Одна величина может несколько раз преобразоваться, а в результате выводиться на экранили сохраняться в виде цифровой информации в памятиэлектронных устройств. Элетроизмерения позволяют численно выражать количественность, что даёт возможность создавать более точные и сложные электрические системы. Чем с большей точностью можно измерить те или иные электрические величины, тем качественней получится сделать устройство.

Точность измерения электрических величин зависит от многих факторов — это выбранный метод измерения, качество элементов устройства, надёжность сборки прибора, условия эксплуатации электроизмерителя, класс точности и т.д. К счастью, не во всех случаях важна точность измерений. Они нужна там, где от её зависит непосредственная надёжность работы при суровых условиях и тонкой и сложной сборки. Если же процессы не требуют претенциозности, то вполне сгодится самый простой и доступный измерительный прибор.

Тема: Измерение электрических параметров тока, напряжения, сопротивления.

Попробуем разобраться и чётко уяснить, каким образом осуществляется измерение таких первостепенных электрических параметров, как напряжение, сила тока и сопротивление. Между собой они взаимозависимы. К примеру, если в электрической цепи имеется постоянное значение напряжения, а сила тока увеличилась, то обязательно в этой цепи уменьшилось сопротивление. Либо же при понижении величины напряжения, но при постоянном сопротивлении, будет понижаться и сила тока в электрической цепи. Зная это можно не проводить все три измерения электрических параметров сопротивления, тока и напряжения, а измерив два — посчитать третье. Следует использовать закон Ома.

А теперь о самих электрических измерениях. Начнём с измерения напряжения. Итак, как известно, электрическое напряжение — это разность потенциалов между двумя точками, оно обуславливает непосредственное различие в величинах силы электрических зарядов, находящихся на разных участках цепи. Следовательно, и измерять напряжение следует относительно этих двух точек, что бы выяснить наличие и числовое значение данной разности в потенциалах. Для этого на специальных измерительных приборах, называемые вольтметрами, прежде выставляют диапазон измерений (так как на практике встречаются рабочие напряжения от милливольт и до киловольт, что представляет собой довольно широкий спектр мерности). Далее касаются щупами вольтметра измеряемых контактом, где проводится снятие значений электрического напряжения. Данное измерение проводится в параллель цепи схемы. Учтите, что измерение постоянного и переменного напряжения, это не одно и тоже.

Измерение электрических параметров силы тока отличается от рассмотренного выше измерения напряжения. Если в первом случае щупы просто прикладывались к двум точкам электрической схемы, то в случае с силой тока возникает необходимость разрыва того участка электрической цепи, где проводятся измерения, а к месту разрыва и присоединяются измерительные щупы прибора. Этот прибор, для измерения силы тока, называется амперметром. Данный разрыв цепи можно не делать, если у вы имеете дело с переменным током, и у вас имеется специальные токовые клещи. При таком измерении достаточно обхватить токовыми клещами тот проводник с током, где имеется необходимость в проведении измерения и выяснения значений электрического параметра. Следует учитывать, постоянный и переменный ток — разные вещи, и измеряют их по разному.

Теперь что касается измерения электрических параметров сопротивления. Измерительный прибор называется омметр. Для проведения измерений сопротивления следует также выбрать наиболее подходящий диапазон (предел) на приборе и щупами прикоснутся к измеряемому элементу. Если заранее не известно примерное значение измеряемого сопротивление, то начинайте с максимально возможного. То есть, выставляете на омметре (мультиметре, тестере) наибольший предел измерения (это обычно мегаомы) и смотрите на индикатор. Нет показаний, ставите на более низкий предел измерения, и так пока измеритель не выдаст конкретное значение величины сопротивления. Измерения сопротивления следует проводить независимо от электрической цепи, то есть прежде чем померить сопротивления детали, элемента, проводника его следует отсоединить от имеющейся схемы, так как велика вероятность, что омметр покажет неверное значение из-за захвата лишних участков электрической цепи.

В целом же, в настоящее время существует огромное количество электронных универсальных измерительных устройств, имея под рукой которые можно легко при необходимости измерить тот или иной электрический параметр с максимальной скоростью, точностью и удобством. Приобретите, если у вас ещё нет, обычный электронно-цифровой мультиметр (стоимость у него вполне доступная). На нём имеются все «жизненно» необходимые функции — измерения постоянного и переменного тока и напряжения, сопротивления, проводимости полупроводниковых элементов (проверка работоспособности диодов, транзисторов), прозвонка наличия обрыва в цепи. На более совершенных моделях помимо основных возможностей измерения электрических параметров имеются вдобавок — измерение ёмкости, частоты, индуктивности, температуры и т.д.

Тема: как измерить электрическую мощность, способы, методы вычисления.

А что такое мощность? Вы помните из уроков школьной физики? Данная физическая величина выражает проделанную работу за определённый промежуток времени. В общем случае мощность можно выразить как скорость изменения энергии той или иной системы. Касательно электрической мощности данное выражение будет иметь иную форму: физическая величина обуславливающая скорость преобразования или передачи электроэнергии. Формула электрической мощности ещё проще, чем сказанные слова — P=U×I. То есть, она равна напряжение умноженное на силу тока. Следовательно и измерения электрической мощности будут производится по данному принципу.

Для проведения измерений электрической мощности на практике используют два способна. Первым будет применение специального измерительного устройства, который называется ваттметр (для измерения мощности постоянного тока) и варметр (для измерения мощности переменного тока). Второй способ является более распространён среди электриков и является косвенным. Это обычное измерение базовых величин тока и напряжения с последующим их перемножением. К примеру, на постоянном электродвигателе стёрлась надпись, на которой была указанна номинальная электрическая мощность данного электрического двигателя. Что делать? Берём, и подключаем этот движёк к питанию. Далее замеряем напряжение на входных клеммах и силу тока, что в данным момент протекает. Первое перемножаем на второе, и получаем в результате среднюю электрическую мощность этого электродвигателя.

Измерение электрической мощности при помощи электротехнических устройств больше можно встретить в специальных измерительных лабораториях, цехах изготовления, бюро разработок и т.д. На практике редко возникает нужда проводить измерения мощности с помощью специальных устройств. Что касается классификации ваттметров. Их можно разделить на три основных типа (по назначению и частотному диапазону): постоянного тока (низкочастотные), радиочастотные и оптические. В зависимости от непосредственного варианта функционального преобразования информации (измерительной) и её последующего вывода ваттметры бывают аналоговые и цифровые. Для электрических нужд наиболее подходящим является первый вид — низкочастотные (постоянного тока). Именно они производят измерение электрической мощности в силовых системах.

Ваттметры постоянного (и варметры низкочастотного тока) преимущественно применяют в электрических сетях питания промышленной частоты (50Гц) для измерения потребляемой электрической мощности. Они бывают однофазные и трехфазные. Варметры составляют отдельную группу — измерители реактивной электрической мощности. Электронно-цифровые устройства как правило объединяют в себе измерения, как активной, так и реактивной мощности. Аналоговые ваттметры (постоянного и низкочастотного типа) ферродинамической либо электродинамической системы имеют в своём устройстве две медные катушки, одна включается последовательно электрической нагрузке, а другая же параллельно ей. Взаимодействие электромагнитных полей этих катушек порождает вращающий момент, двигающий стрелку измерительного прибора.

Для проведения измерений электрической мощности приборами, их подсоединяют следующим образом. Как мы знаем, напряжение в электрических цепях измеряют в параллель цепи, а для измерения силы тока возникает необходимость разрыва непосредственного участка цепи, в которой происходит измерения. Если для получения электрической мощности нужно перемножать напряжение с силой тока, то и измерения приборами производятся по тому же принципу, что и отдельное измерение тока и напряжение. Следовательно, ваттметр подсоединяется одновременно, как в разрыв электрической цепи, так и в параллель.

Тема: как измерить электрическое сопротивление, методы и приборы (омметр).

На любое действие в мире найдётся своё противодействие. Сфера электричества не является для этого закона исключением. Если имеется сила, упорядочивающая и толкающая электрические заряженные частиц, то найдётся явление и сила, которая этому движению будет препятствовать. Данный феномен носит названия электрического сопротивления. Именно оно стремится свести эффект сверхпроводимости к нулю. Если есть явление, значит его каким то образом можно измерить. За единицу электрического сопротивления отвечает «Ом» (названная в честь великого первооткрывателя).

Теперь давайте разберёмся, как осуществляется непосредственное измерение электрического сопротивления. Итак, нам как всегда приходит на помощь базовый закон электричества — закон Ома. Как известно, напряжение, сила тока и сопротивление очень тесно связаны между собой. При изменении хотя бы одного из этих параметров следует изменение и остальных. Если закон Ома говорит, что сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна напряжению, и обратно пропорционально сопротивлению, то из данной формулы можно вычислить любую из трёх величин, зная две из них. Для измерения электрического сопротивления можно использовать принципы измерения вольтметров и амперметров. Подав на тот или иной электрический проводник определённое значение напряжения можно легко вычислить его сопротивление по возникшей силе тока.

Иными словами говоря, если проводник имеет своё внутреннее сопротивление, то при неком значении напряжения через него пройдёт определённое значение тока. На этом проводнике часть энергии электрических зарядов будет теряться, естественно на данном участке цепи появится падение напряжения, которого меньше станет в других частях электрической цепи. По данным распределениям напряжения и общего значения силы тока можно легко найти величину сопротивления. Наиболее простым прибором для измерения электрического сопротивления является электромеханический омметр. Он работает по принципу отклонения медной катушки, находящейся в электромагнитном поле, при прохождении через ней тока. Источник питание делит своё напряжение между измерительной катушкой и измеряемым сопротивлением, что и указывается стрелкой на размеченной шкале.

Современные способны измерения электрического сопротивления более инновационные. Современная электроника и цифровая техника позволили сделать такой электронный прибор как цифровой мультиметр. Он содержит в себе множество функций, среди которых имеется и измерение сопротивления. Причём данный мультиметр позволяет проводить измерения довольно в больших пределах (от нуля до сотен мегаОм). Для того, что бы произвести обычное измерение того или иного сопротивления достаточно установить переключатель мультиметра в положение «измерение сопротивления» (выбрав наиболее подходящий предел). Далее надо дотронутся щупами мельтиметра к концам измеряемого сопротивления и результат сразу отобразится на экране вашего тестера.

Учтите следующий момент, существует два вида электрического сопротивления — активное и реактивное. Активным сопротивлением принято считать то обычное электрическое сопротивление, которое существует в проводнике и независящее от типа тока (постоянное или переменное). Это сопротивление обусловлено внутренним строением кристаллической решётки имеющегося материала, его способностью проводить через себя электрические заряды. Реактивное сопротивление имеет иную природу. Оно возникает в проводниках при прохождении переменного тока. Его значение напрямую зависит не только от напряжение, но ещё и от частоты переменного тока.

Тема: как измерять электрическое напряжение, прибор вольтметр.

Пожалуй наиболее значимой и часто измеряемой величиной в электрике является напряжение. От его наличие и значения зависят многие процессы и явления. При отсутствии его, там где оно должно быть, электрическая система неможет функционировать, а его наличие, тогда когда оно вроде бы отключено, может привести к травматизму и несчастному случаю. Знание точных значений электрического напряжения в цепях даёт возможность контроля и управления теми процессами, что протекают в работающих электротехнических системах. Оно является своего рода потенциальной движущей силой всех тех действий и явлений, которые и заставляют функционировать различные электрические схемы и устройства.

Измерение электрического напряжения производят несколькими способами. То есть, если нужно просто узнать, есть ли напряжение между двух определённых точек или нет, то используют более простые устройства, которые принято называть пробниками, тестерами, «контрольками» и т.д. Обычно они содержат в качестве индикатора обычные сигнальные лампочки, светодиоды, пищалки. Когда электрик касается щупами подобного пробника электрических клемм в схеме, то при наличии напряжения загорается индикатор, если напряжение отсутствует, естественно пробник никак не отреагирует.

В том случае, когда имеется необходимость в измерении электрического напряжения с точным числовым значением, то используют более сложные приборы. К ним относятся различные вольтметры, мультиметры. Раньше наиболее популярным измерительным прибором электрика был стрелочный электромеханический вольтметр. На его циферблате имелись соответствующие деления. При измерении стрелка подобного вольтметра отклонялась и показывала действительную величину электрического напряжения. С развитием электронной и цифровой техники измерительные устройства также обрели новый вид. Сейчас самым популярным и применяемым на практике прибором, при измерении напряжений, является цифровой мультиметр. Он представляет собой многофункциональное устройство, что позволяет измерять в широком диапазоне не только переменное и постоянное напряжение, но и много других параметров.

Непосредственное измерение электрического напряжения производится путём касания измерительных щупов вольтметра к контактам, относительно которых и производится измерение. Присоединение щупов вольтметра осуществляется параллельно тому месту, где снимаются показания (в отличие от измерения силы тока, при котором приходится разрывать цепь и подсоединятся последовательно цепи). Стоит учесть, что для измерения электрического напряжения постоянного и переменного значения применяют разные устройства. Точнее говоря, это разные принципы измерения, что выражены в той или иной конструкции измерительного устройства. К примеру, мультиметр содержит в себе, как возможность измерения постоянного, так и переменного напряжения. Перед непосредственным измерением следует просто выбрать переключателем соответствующий режим.

Измерительный прибор вольтметр, помимо переключения режимов переменного и постоянного напряжения, имеет и выбор величины измерения. То есть, обычно электрику приходится иметь дело с переменным напряжением до 380 вольт. Следовательно его диапазон измерений будет от 0 до 1000 вольт (стандартный вариант диапазона измерения в вольтметрах). Электронщику такие большие значения напряжения ненужны, ему чаще всего приходится иметь дело с величинами постоянного напряжения до 24 вольт. На вольтметре ему нужно выбирать диапазон 200 (или 100) вольт. Выставление слишком большого диапазона уменьшает точность измерения напряжения, а слишком малого — ведёт к отсутствию показаний на экране.

Тема: как правильно измерять силу тока, измерение электрического тока.

Помню такой случай из своего опыта начинающего электрика — как-то захотелось мне собрать простенькую схемку электронного передатчика. Собрал детали, намотал катушки, спаял всё воедино по имеющейся электрической схеме. Включаю, а он не работает. Естественно, мне стало интересно, что к чему, и какие процессы протекают внутри схемы. Вижу на схеме указаны рабочие значения силы тока перечёркнутым крестиком на цепях. Не мог понять, что это за схематическое обозначение. Пришёл ко мне друг и подсказал, что к чему. После измерений нашёл ошибку и передатчик заработал. Теперь хочу с такими же новичками поделится «великим секретом» измерения электрического тока, и растолковать, как правильно измерять силу тока.

Итак, электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц внутри того или иного электропроводника. Это сродни протоку воды внутри водопроводной трубы. Если в случае воды ставятся движущиеся лопасти, которые вращает этот поток, то в случает электрического тока поток заряженных частиц пропускают через дополнительную электрическую цепь, находящаяся в измерители этого пока. На этой цепи появляются определённые электрические параметры, такие как падение напряжения на данном участке (определённое значение разности потенциалов) и сопротивление. Поскольку эти значения напряжения уже принадлежать схеме измерителя, то он легко может их преобразовать в числовую наглядную форму.

На практике измерения электрического тока производят так. В случае измерения постоянной силы тока измерительный прибор (амперметр) включают в разрыв конкретного участка электрической цепи (именно это обозначает крестик на принципиальной схеме с указанием нормального рабочего значения силы тока, про что я говорил выше), в которой производятся измерения. Ток начинает протекать через электрический элемент амперметра и реагировать на изменение электрических параметров внутри себя. В случае измерения переменного тока возникает ещё один способ измерения — по средствам токовых клещей.

Они действуют так — главная часть представлена в виде раздвижного трансформатора, который обхватывает токонесущий провод. Вокруг проводника с переменным током существует переменное электромагнитное поле, что при протекании вокруг магнитопровода индуцирует в нём магнитный поток. На другом конце этого трансформатора имеется измерительная катушка, на которой появляется значение напряжения. Оно преобразовывается и выводится на экран.

Как электрики измеряют на деле силу тока? Они имеют два вида амперметров. Для электроизмерений силы тока относительно небольших значений (в обычных электрических схемах управления электрооборудование) электрик имеет при себе обычный мультиметр, внутри которого присутствует функция измерения силы тока (и переменного и постоянного) через разрыв электрической цепи. На таких приборах максимальное значение силы тока лежит в пределах 20 ампер. Если существует необходимость измерить токи больших значений, да при условии работающей электрической системы, да без возможности разрыва той или иной части электроцепи, то тут на помощь приходят токовые клещи. Ими достаточно обхватить нужный токонесущий провод или шину, как они сразу же покажут рабочее значение силы переменного тока на данном участке силовой цепи.

Следует не забывать, что сам амперметры при его подсоединении к разорванному участку цепи вносит в схему дополнительное электрическое сопротивление. Если она не критично для работы системы, то на это можно не обращать внимания. Но если даже небольшие падения напряжения имеют решающее значение для работы электротехники, то следует использовать амперметры с минимальным внутренним сопротивлением. И не забывайте после измерения силы тока переключать провода мультиметра на клеммы измерения напряжения, так как в противном случае может оказаться, что вы измеряете величину напряжения прибором, у которого внутреннее сопротивление равно нулю. Это, естественно, вызовет короткое замыкание, и неприятности.