Как найти показания прибора вольтметра

Амперметр

Для измерения силы тока используется амперметр. В идеале собственное сопротивление амперметра стремится к нулю, и оно никак не влияет на значение силы тока. Он включается в цепь последовательно с соблюдением полярности:

Вольтметр

Для измерения напряжения участка цепи используется вольтметр. В идеале собственное сопротивление вольтметра стремится к бесконечности, и устройство не проводит через себя ток. Он включается в электрическую цепь параллельно участку, в котором будет измеряться напряжение, с соблюдением полярности:

Как правильно записывать показания измерительных приборов с учетом погрешности

При записи величин (с учетом погрешности) следует пользоваться формулой:

A=a±Δa 

где A — измеряемая величина, a — результат измерений, Δa — погрешность измерений.

Важно!

Погрешность измерений равна половине цены деления шкалы измерительного прибора, если в задаче не указана другая величина погрешности.

Цена деления шкалы — разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Чтобы найти цену деления шкалы, нужно:

1. Найти два ближайших штриха шкалы, возле которых написаны значения величин.
2. Вычесть из большего значения меньшее.
3. Полученное число разделить на число делений (промежутков), находящихся между ними.

Пример №1. Определите показания вольтметра (см. рисунок), если погрешность прямого измерения напряжения составляет половину цены деления вольтметра.

Видно, что стрелка вольтметра встала на значении «2,0» Вольт. Она немного не дотягивает до штриха «2», но к нему она находится ближе, чем к предыдущему штриху.

Два ближайших штриха шкалы с указанными значениями имеют значения 1 и 2 В. Всего между ними 5 промежутков. Следовательно, цена деления шкалы равна: (2 – 1)/5 = 0,2 (Вольт).

Так как по условию задачи погрешность равна половине цене деления шкалы, то она равна 0,1 Вольтам. Следовательно, вольтметр показывает: 2,0 ± 0,1 В.

Задание EF18821

Определите показания вольтметра (см. рисунок), если погрешность прямого измерения напряжения равна цене деления вольтметра.

Ответ: (____± ____) В.

---

Алгоритм решения

1.Определить цену деления шкалы измерительного прибора.

2.Определить погрешность измерений.

3.Определить показания прибора.

4.Записать показания прибора с учетом погрешности измерений.

Решение

Так как два ближайших штриха, обозначенными числовыми значениями, показывают 1 и 2 Вольта, а между ними 5 делений, то цена деления шкалы равна:

2−15=0,2 (В)

Согласно условию задачи, погрешность измерений равна цене деления шкалы. Стрелка вольтметра стоит в трех делениях от штриха, обозначенном цифрой «1». 3 деления по 0,2 Вольта равны 0,6 Вольтам. Следовательно, вольтметр показывает 1,6 В. С учетом погрешности: V = 1,6 ± 0,2 В.

Внимание! При записи ответа нужно использовать только десятичные числа без пробелов и знака «±».

Ответ: 1,60,2

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF18883

Определите показания амперметра (см. рисунок), если погрешность прямого измерения силы тока равна цене деления амперметра.

Ответ: ( ____± ____) А.

---

Алгоритм решения

1.Определить цену деления шкалы измерительного прибора.

2.Определить погрешность измерений.

3.Определить показания прибора.

4.Записать показания прибора с учетом погрешности измерений.

Решение

Так как два ближайших штриха, обозначенными числовыми значениями, показывают 0 и 0,2 Ампера, а между ними 10 делений, то цена деления шкалы равна:

0,2−010=0,02 (А)

Согласно условию задачи, погрешность измерений равна цене деления шкалы. Стрелка амперметра стоит на штрихе, обозначенном числом «0,2». Следовательно, амперметр показывает 0,2 А. Так как при измерении учитываются сотые доли Амперов, правильно результат измерения записывается так: I = 0,20 А. С учетом погрешности: I = 0,20 ± 0,02 А.

Внимание! При записи ответа нужно использовать только десятичные числа без пробелов и знака «±».

Ответ: 0,200,02

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF19038

Определите напряжение на лампочке (см. рисунок), если погрешность прямого измерения напряжения равна цене деления вольтметра.

Ответ: ( ____±____ ) В.

---

Алгоритм решения

1.Определить цену деления шкалы измерительного прибора.

2.Определить погрешность измерений.

3.Определить показания прибора.

4.Записать показания прибора с учетом погрешности измерений.

Решение

Так как два ближайших штриха, обозначенными числовыми значениями, показывают 2 и 4 Вольта, а между ними 10 делений, то цена деления шкалы равна:

4−210=0,2 (В)

Согласно условию задачи, погрешность измерений равна цене деления шкалы. Стрелка вольтметра стоит в пяти делениях от штриха, обозначенном цифрой «2». 5 делени1 по 0,2 Вольта равны 1 Вольту. Следовательно, вольтметр показывает 3 В. Так как при измерении учитываются сотые доли Вольтов, правильно результат измерения записывается так: U = 3 В.С учетом погрешности: U = 3,0 ± 0,2 В.

Внимание! При записи ответа нужно использовать только десятичные числа без пробелов и знака «±».

Ответ: 3,00,2

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Алиса Никитина | Просмотров: 7.3k

Стрелочный вольтметр

Параметры и особенности стрелочных вольтметров

И хоть мы уже давно привыкли к цифровым вольтметрам, в природе всё ещё встречаются и стрелочные.

В некоторых случаях их применение может быть более удобным и практичным, чем использование современных цифровых.

Если в ваши руки попал стрелочный вольтметр, то желательно узнать его основные характеристики. Их легко определить по шкале и надписях на ней. В мои руки попал встраиваемый вольтметр М42300.

Внизу, под шкалой, как правило, есть несколько значков и указана модель прибора. Так, значок в виде подковы (или изогнутого магнита) означает, что это прибор магнитоэлектрической системы с подвижной рамкой.

На следующем снимке можно разглядеть такую подковку.

Горизонтальная чёрточка указывает на то, что данный измерительный прибор рассчитан на работу с постоянным током (напряжением).

Тут же стоит уточнить, почему речь идёт о постоянном токе. Не секрет, что стрелочными бывают не только вольтметры, но и огромное количество других измерительных приборов, например, тот же аналоговый амперметр или омметр.

Действие любого стрелочного прибора основано на отклонении катушки в поле магнита при прохождении постоянного тока по этой самой катушке. Чтобы отобразить с помощью стрелки показания на шкале прибора, ток должен быть постоянным.

Если он будет переменным, то стрелка будет отклоняться вправо-влево с частотой переменного тока, который протекает через обмотку катушки. Чтобы измерить величину переменного тока или напряжения в измерительный прибор встраивают выпрямитель.

Именно поэтому, под шкалой прибора указывается тип тока, с которым он способен работать: постоянным или переменным.

Далее на шкале прибора можно обнаружить целое или дробное число, вроде 1,5; 1,0 и подобное. Это класс точности прибора, выраженный в процентах %. Понятно, чем меньше число, тем лучше – показания будут точнее.

Также можно увидеть такой знак – две пересекающиеся черты под прямым углом. Этот знак указывает на то, что рабочее положение прибора вертикальное.

При горизонтальном положении показания могут быть менее точные. Иными словами прибор может “врать”. Стрелочный вольтметр с таким значком лучше устанавливать в прибор вертикально и исключить существенный наклон.

А вот такой знак говорит о том, что рабочее положение прибора – горизонтальное.

Ещё один интересный знак – пятиконечная звезда с цифрой внутри.

Данный знак предупреждает о том, что между корпусом прибора и его магнитоэлектрической системой напряжение не должно превышать 2кВ (2000 вольт). На это стоит обращать внимание при эксплуатации вольтметра в высоковольтных установках. Если вы планируете использовать его в блоке питания на 12 – 50 вольт, то беспокоиться не стоит.

Как считывать показания со шкалы стрелочного вольтметра?

Для тех, кто впервые видит шкалу прибора, возникает вполне резонный вопрос: “А как же считывать показания?” На первый взгляд ничего непонятно .

На самом деле всё просто. Чтобы определить минимальное деление шкалы нужно определить ближайшее число (цифру) на шкале. Как видим на шкале нашего М42300 – это 2.

Далее считаем количество промежутков между чёрточками до первого числа или цифры – в нашем случае до 2. Их оказывается 10. Далее делим 2 на 10, получаем 0,2. То есть, расстояние от одной маленькой чёрточки до соседней, равно – 0,2 вольта.

Вот мы и нашли минимальное деление шкалы. Таким образом, если стрелка прибора отклонится на 2 маленьких деления, то это будет означать, что напряжение равно 0,4V (2 * 0,2V = 0,4V).

Практический пример.

В наличии уже знакомый нам встраиваемый вольтметр модели М42300. Прибор предназначен для измерения постоянного напряжения до 10 вольт. Шаг измерения – 0,2 вольта.

Прикручиваем к клеммам вольтметра два провода (соблюдаем полярность!), и подключаем севшую батарейку на 1,5 вольта или любую попавшуюся.

Вот такие показания я увидел на шкале прибора. Как видим, напряжение батарейки равно 1 вольту (5 делений * 0,2V = 1V). Пока фотографировал, стрелка вольтметра упорно двигалась к началу шкалы – батарейка отдавала последние “соки”.

Кроме этого мне стало интересно, какой ток потребляет сам стрелочный вольтметр. Поэтому вместо батарейки я подключил блок питания и выставил на выходе 10 вольт – чтобы стрелка прибора отклонилась на всю шкалу. Далее я подключил в разрыв цепи цифровой мультиметр и измерил ток.

Оказалось, ток, потребляемый стрелочным вольтметром, составил всего 1 миллиампер (1 мА). Его достаточно, чтобы стрелка отклонилась на всю шкалу. Это очень мало. Поясню свой намёк.

Получается, что стрелочный вольтметр экономичнее цифрового. Посудите сами, любой цифровой измерительный прибор имеет дисплей (ЖК или светодиодный), контроллер, а также буферные элементы для управления дисплеем. И это только часть его схемы. Всё это потребляет ток, садит батарею или аккумулятор. И если в случае вольтметра с жидкокристаллическим дисплеем потребляемый ток невелик, то при наличии активного светодиодного индикатора, потребляемый ток будет уже существенный.

Вот и получается, что для портативных приборов с автономным питанием иногда разумнее использовать классический стрелочный вольтметр.

При подключении вольтметра к цепи следует помнить о нескольких простых правилах.

• Во-первых, вольтметр (любой, хоть цифровой, хоть стрелочный) необходимо подключать параллельно той цепи или элементу, напряжение на котором планируется измерять или контролировать.

• Во-вторых, следует учитывать рабочий диапазон измерений. Узнать его легко – достаточно взглянуть на шкалу и определить последнее число на шкале. Это и будет граничное напряжение для измерения данным вольтметром. Естественно, есть и универсальные вольтметры, с выбором предела измерения, но сейчас речь идёт о встраиваемом стрелочном вольтметре с одним пределом измерения.

  Если подключить вольтметр, например, со шкалой измерения до 100 вольт, в цепь, где напряжение превышает эти 100 вольт, то стрелка прибора будет уходить за пределы шкалы, “зашкаливать”. Такое положение дел рано или поздно приведёт к порче магнитоэлектрической системы.

• В-третьих, при подключении стоит соблюдать полярность, если вольтметр рассчитан на измерение постоянного напряжения. Как правило, на клеммах (или хотя бы у одной) указывается полярность – плюс “+” или минус “-” . При подключении вольтметров, рассчитанных на измерение переменного напряжения, полярность подключения не имеет значения.

Надеюсь, теперь вам будет проще определить основные характеристики стрелочного вольтметра, а самое главное, применить его в своих самоделках, например, встроив его в блок питания с регулируемым выходным напряжением . А если сделать светодиодную подсветку его шкалы, то он будет выглядеть вообще шикарно! Согласитесь, такой стрелочный вольтметр будет смотреться стильно и эффектно.

Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

• Как измерить сопротивление цифровым мультиметром?

• Как узнать мощность трансформатора?

Определение показаний вольтметров.

На рис.3 представлена схема с
вольтметрами и с соединением R6
и E6.

Рассмотрим контур a–R3-d–V1-o–E6-R6-a
и составим для него уравнение по второму
закону Кирхгофа:

E6
= I3R3
+ Udo,
здесь Udo
и есть показание вольтметра V1,

Udo
= E6
– I3R3.

Для нахождения показания второго
вольтметра, рассмотрим контур

f–R2-c–E4-R4-b–V2-f
и составим для него уравнение по второму
закону Кирхгофа:

E4
= I2R2
+ I4R4
+ Ubf,
здесь Ubf
и есть показание вольтметра V2,

Ubf
= E4
– I2R2
– I4R4.

Определение методом эквивалентного
генератора

величины дополнительной э.д.с.,

которую нужно включить во вторую
ветвь,

чтобы ток в ней увеличился в два раза

и сменил направление.

Составим схему, состоящую из
эквивалентного генератора и второй
ветви. Она представлена на рис.4:

Здесь Г – эквивалентный генератор,

Eг
и Rг
– э.д.с. и собственное сопротивление,
соответственно,

эквивалентного генератора,

E2
и R2
– э.д.с. и резистор второй ветви,

Ex
– искомая э.д.с.,

2I2
– ток во второй ветви, равный удвоенному
значению ранее

найденного тока I2,
и имеющий противоположное ему

направление.

Уравнение по второму закону Кирхгофа
для этой схемы будет иметь вид:

E2
+ EГ
– Ex
= -2I2(R2
+ RГ),

отсюда следует:

Ex
= E2
+ EГ
+ 2I2(R2
+ RГ).

Для того, чтобы найти Ex,
нужно найти э.д.с. эквивалентного
генератора EГ
и его собственное сопротивление RГ.

Определение э.Д.С. Эквивалентного генератора методом узловых потенциалов.

Рассмотрим схему эквивалентного
генератора. Она представлена на рис.5.

Э.д.с. эквивалентного генератора EГ,
которое равно падению напряжения Uac,
при отсоединённой второй ветви, т.е. при
режиме холостого хода эквивалентного
генератора. Для того, чтобы найти Uac,
достаточно знать потенциалы точек a
и c:

Uac
= φa
– φс, здесь
φa
и φс –
потенциалы точек a и
c.

При отсоединённой второй ветви a
и c не являются узлами,
но будем учитывать их узлами при
составлении уравнений по методу узловых
потенциалов. Источник тока I0
преобразуем в источник э.д.с. (рис.6) EI,
хотя в данной схеме это преобразование
не приведёт к уменьшению числа узлов:
EI
= I0R7.

Примем потенциал узла b
за базовый (φb
= 0), а для определения потенциалов других
узлов, записываем уравнения:

a)
φa(G1
+ G3)
– φdG3
= E1G1,

1. φс(G4
   + G7)
   – φdG7
   = –E4G4
   – EIG7,

2. φd(G3
   + G5
   + G7)
   – φaG3
   – φсG7
   = E5G5
   + EIG7,

здесь G1,
G3,
G4,
G5,
G7,
проводимости соответствующих ветвей,

G1
= 1/R1,…,
G7
= 1/R7.
Подставим численные значения в уравнения:

a)
φa(0,2
+ 0,25) – φd0,25
= 130×0,2,

1. φс(0,2
   + 0,5) – φd0,5
   = -60×0,2 -8×0,5,

2. φd(0,25+
   0,33 +0,5) – φa0,25
   – φс0,5
   = 50×0,33+ 8×0,5,

сформируем матрицу из коэффициентов
при φa,
φс и φd
и столбец из правых частей:

0,45 0 -0,25 26

0 0,7 -0,5 -16

-0,25 -0,5 1,08 20,5.

В результате решения системы уравнений
получены значения:

φa
= 80,15 В, φb
= 0 В, φс =
5,906 В, φd
= 40,27 В,

Uac
= φa
– φс =
74,244 В, EГ
= 74,244 В.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Я в школе учился давно, поэтому не совсем уверен, что правильно понимаю термины “идеальный вольтметр” и ” идеальный источник тока”. Возможно это означает, что сопротивление вольтметра – бесконечно, а внутреннее сопротивление источника тока равно нулю. Если это так, то задачу можно решать так:

В приведённой схеме резистор R2 и сопротивление вольтметра (обозначим его R3, хотя оно и не очень нужно, просто для ясности) соединены параллельно. Их эквивалентное сопротивление (R) определяется по формуле 1/R=1/R2+1/R3, Получаем, что R=160 Ом. Ток в цепи равен 32/160=0,2 А. Полное сопротивление цепи 160+240=400 Ом, ЭДС источника*0,2=80 В.

Если сопротивление вольтметра R3 – бесконечное, то он не влияет на параметры цепи. Тогда полное сопротивление цепи равно 240+200=440 Ом, Ток в цепи равен 80/440=(2/11) А, Падение напряжения на резисторе R2 (именно это и покажет вольтметр) составит (2/11)*200=400/11 В, или приблизительно 36,(36) В. (36) обозначает 36 в периоде, т.е. 36,36363636… , или округлённо 36,37 В.

Для характеристики электрического тока в цепи у нас есть уже две физические величины: сила тока ($I$) и напряжение ($U$).

Для измерения силы тока мы используем амперметр. Значит, существует прибор и для измерения электрического напряжения. 

Как называют прибор для измерения напряжения? Он называется вольтметром.
На данном уроке мы рассмотрим его применение, правила подключения в электрическую цепь и другие его характеристики.

Вольтметр

Вольтметр — это прибор для измерения напряжения на полюсах источника тока или на каком-либо другом участке цепи.

Вольтметры по внешнему виду очень похожи на амперметры. Как их различать тогда? Если на шкале амперметра стоит буква $A$, то на шкале вольтметра будет обязательно стоять буква $V$.

Вольтметры бывают разных видов. Это зависит от их назначения. Вы чаще всего будете встречать или демонстрационный вольтметр (рисунок 1, а) или лабораторный (рисунок 1, б).

Как можно догадаться из названий приборов, демонстрационный вольтметр используется для демонстрации опытов, а лабораторный вы будете использовать при выполнении лабораторных работ.

На шкале каждого вольтметра есть высшее (максимальное) значение напряжения, которое он способен измерить. Превышение этого предела может привести к выходу прибора из строя.

Вольтметр в электрической цепи

Вольтметр подключают в электрическую цепь на определенный ее участок, на котором необходимо измерить напряжение. 

Обратите внимание на то, что если амперметр, последовательно подключенный в электрическую цепь, будет показывать одинаковое значение силы тока на всех участках цепи, то с вольтметром у нас совершенно другая история. Он предназначен для измерения напряжения на определенном участке цепи.

Для обозначения на схемах электрических цепей у вольтметра имеется свой условный знак (рисунок 2). Выглядит он, как кружок с буквой $V$ посередине.

Правила подключения вольтметра в электрическую цепь

• Зажимы вольтметра нужно подсоединять к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение. Такое подключение называется параллельным (рисунок 3).

Подробнее об особенностях параллельного подключения приборов вы узнаете в следующих уроках.

• У одного из зажимов вольтметра стоит знак “+”. Провод, подключенный к этому зажиму, необходимо соединять с проводом, идущим от положительного полюса источника тока (рисунок 4). Если подключить прибор неправильно, то стрелка вольтметра просто начнет отклоняться в другую сторону.

Измерение напряжения вольтметром в электроприборе

Используя вышеприведенные правила, давайте попробуем на практическом опыте измерить напряжение. 

Допустим, его необходимо измерить на электрической лампе. Соберем электрическую цепь, состоящую из ключа, электрической лампы, источника тока. Подключим последовательно в эту цепь амперметр. Вольтметр подсоединяем параллельно к зажимам лампы (рисунок 5).

Схема такой электрической цепи будет выглядеть следующим образом (рисунок 6).

Обратите внимание, что амперметром здесь мы измеряем силу тока в электрической лампе. Вольтметром мы измеряем ее напряжение. 

Амперметр подключается последовательно, а вольтметр — параллельно.

А какой должна быть сила тока, проходящего через вольтметр, по сравнению с силой тока в цепи? Отличается ли она от силы тока во всей цепи?

Да, отличается. Вольтметр устроен таким образом, что сила тока, проходящего через него, крайне мала по сравнению с силой тока в самой электрической цепи. Это позволяет исключить изменение напряжения между теми точками, к которым подсоединен вольтметр. Это же и способствует получению более точных значений напряжения.

Измерение напряжения вольтметром на полюсах источника тока

Как с помощью вольтметра измерить напряжение на полюсах источника тока?

Чтобы узнать напряжение на полюсах источника тока, мы можем подключить вольтметр непосредственно к нему (рисунок 7). Не забывайте соблюдать полярность при подключении! Амперметр же включать в подобную цепь нельзя.

Это интересно: вольтамперметр

Упражнения

Определим цену деления такого вольтметра. Возьмем значения 0 и 3. От 0 до 3 у нас всего два деления. Получается, что $frac{3 space В — 0 space В}{2} = 1.5 space В$.
Цена деления этого вольтметра равна $1.5 space В$.

На рисунке 8 изображены показания этого вольтметра при:
$U_1 = 4.5 space В$ (рисунок 8, а);
$U_2 = 7.5 space В$ (рисунок 8, б);
$U_3 = 10.5 space В$ (рисунок 8, в).

Шкала вольтметра на рисунке 5 идентична шкале вольтметра на рисунке 1, а. Ее цену деления мы уже определили в предыдущем упражнении. Цена деления этого вольтметра равна $1.5 space В$.

На рисунке 5 вольтметр показывает значение напряжения, равное $1.5 space В$.

Схема такой цепи изображена на рисунке 9. Обратите внимание, что амперметр подключен в цепь последовательно, а вольтметр — параллельно.