Личный кабинет Выйти Войти Регистрация
Уроки
Математика Алгебра Геометрия Физика Всеобщая история Русский язык Английский язык География Биология Обществознание История России ОГЭ
Тренажёры
Математика ЕГЭ Тренажёры для мозга

Амперметр. Измерение силы тока

Содержание

    Сила тока $I$ — важная характеристика в электричестве. Она напрямую зависит от величины электрического заряда $q$, переносимого частицами, и от времени $t$, за которое этот заряд проходит через поперечное сечение проводника.

    Далеко не всегда есть возможность заглянуть внутрь проводника, измерить переносимый заряд и рассчитать силу тока по формуле $I = \frac{q}{t}$. Зато есть возможность измерить силу тока с помощью специального прибора.

    Этот прибор называется амперметром. На данном уроке вы узнаете, как с его помощью измерять силу тока и как правильно подключать его к электрической цепи.

    Амперметр

    Амперметр — это прибор для измерения силы тока в электрической цепи.

    По принципу работы и внешнему виду амперметр очень похож на гальванометр. Его устройство изменено, чтобы можно было не просто фиксировать наличие тока в цепи, но и измерять его силу

    В каких единицах градуируют шкалу амперметра? Так как он измеряет силу тока, то и его шкала будет проградуирована в амперах.

    Различные виды амперметров могут отличаться друг от друга в зависимости от сферы использования. На рисунке 1, а изображен демонстрационный амперметр. Такие приборы чаще всего используют в школе при демонстрации опытов.

    На рисунке 1, б представлен амперметр, который чаще используют для лабораторных работ.

    Рисунок 1. Демонстрационный и лабораторный амперметры

    Как вы видите, эти два амперметра рассчитаны на измерение определенного диапазона значений силы тока. Шкала первого амперметра покажет максимальное значение в $3 \space А$, а второго — в $2 \space А$. Превышать эти значения не рекомендуется, так как приборы могут выйти из строя.

    Амперметр в электрической цепи

    Амперметр — измерительный прибор. Поэтому, когда мы подключаем его к электрической цепи, он не будет влиять на величину силы тока. Он будет лишь показывать ее значение.

    На схемах электрических цепей амперметр обозначается специальным условным знаком — кружочком с буквой “А” (рисунок 2).

    Рисунок 2. Обозначение амперметра в схеме электрической цепи

    Правила подключения амперметра в электрическую цепь

    1. Амперметр необходимо включать в цепь последовательно с тем прибором/проводником, силу тока в котором нужно измерить (рисунок 3)
    Рисунок 3. Последовательное подключение амперметра в электрическую цепь
    1. У амперметра имеется две клеммы для подсоединения проводников. Клемму, на которой стоит знак “+” нужно соединять с проводом, идущим от положительного полюса источника тока. И, соответственно, клемму, на которой стоит знак “-” нужно соединять с проводом, идущим от отрицательного полюса источника тока (рисунок 4).
    Рисунок 4. Правильное подсоединение амперметра с учетом положительного и отрицательного полюсов источника тока
    1. Нельзя подключать амперметр к цепи, в которой нет потребителя (приемника) тока (рисунок 5). Это может привести к выходу прибора из строя.
    Рисунок 5. Невозможность подключения амперметра в цепь без потребителя электроэнергии

    Измерение силы тока амперметром

    Первое правило подключения амперметра в цепь говорит о его последовательном подключении. А есть ли разница, где именно при таком подсоединении мы расположим амперметр?

    Давайте соберем электрическую цепь. Она будет состоять из источника тока, ключа, электрической лампочки и амперметра (рисунок 6).

    Рисунок 6. Последовательное подключение амперметра (вариант №1)

    После замыкания цепи, зафиксируем силу тока, которую показал амперметр.

    А теперь давайте переместим амперметр в цепи так, чтобы он стоял после лампы, а не до нее (рисунок 7).

    Амперметр покажет нам ту же величину силы тока, что и в предыдущем случае.

    Рисунок 7. Последовательное подключение амперметра (вариант №2)

    А теперь подключим в цепь сразу два амперметра (рисунок 8). И что мы увидим? Они будут показывать одинаковые значения силы тока, точно такие же, как и в предыдущих опытах.

    Рисунок 8. Последовательное подключение двух амперметров в электрическую цепь

    О чем это нам говорит?

    В цепи с последовательным подключением проводников (так, что конец одного проводника соединяется с началом другого) сила тока во всех участках цепи одинакова.

    Почему она одинакова? Дело в том, что заряд, который проходит через любое поперечное сечение проводников цепи за $t = 1 \space с$, одинаков. Ведь ток равномерно протекает по всем проводам цепи, нигде не накапливаясь. Его течение можно сравнить с протеканием воды по трубам.

    Безопасные и опасные пределы значений силы тока

    Работа с электрическими цепями может быть опасной при несоблюдении правил безопасности. Если мы говорим о постоянном токе (величина силы тока и его направление со временем не изменяются), то эффекты воздействия такого тока на человеческий организм приведены в таблице 1.

    $I$, $мА$Воздействие на человеческий организм
    0 — 3Не ощущается
    4 — 7Зуд. Ощущение нагревания
    8 — 10Усиление нагревания
    11 — 25Еще большее усиление нагревания, незначительные сокращения мышц рук
    26 — 80Сильное ощущение нагревания. Сокращения мышц рук. Судороги, затруднение дыхания.
    81 — 100Паралич дыхания
    Таблица 1. Действие постоянного тока на организм человека

    Это интересно: амперметр и Minecraft

    Упражнения

    Упражнение №1

    При включении в цепь амперметра так, как показано на рисунке 9, а, сила тока была $0.5 \space А$. Каковы будут показания амперметра при включении его в ту же цепь так, как изображено на рисунке 9, б?

    Рисунок 9. Варианты подключения амперметра в электрическую цепь

    Сила тока будет точно такая же. Амперметр покажет значение в $0.5 \space А$. Это объясняется тем, что в данной электрической цепи все элементы соединены последовательно. В этом случае сила тока на всех участках цепи одинакова.

    Упражнение №2

    Как можно проверить правильность показаний амперметра с помощью другого амперметра, точность показаний которого проверена?

    Можно собрать цепь, как на рисунке 6, используя точный амперметр. Зафиксировать значение силы тока, которое он покажет. Потом заменить его другим — тем, правильность показаний которого мы хотим проверить. Далее останется просто сравнить показания этого амперметра с полученными ранее.

    Можно сделать это и другим способом. Для этого нужно собрать цепь, как на рисунке 8 с последовательным соединений всех элементов. Мы уже знаем, что в такой цепи два исправных амперметра должны показывать одинаковые значения. Главное при такой проверке — это отметить для себя, какой амперметр показывает точные результаты измерений, чтобы не запутаться.

    Упражнение №3

    Рассмотрите амперметры, данные на рисунке 1. Определите цену деления шкалы каждого амперметра. Какую наибольшую силу тока они могут измерять? Перерисуйте шкалу амперметра (смотрите рисунок 1, а) в тетрадь и покажите, каково будет положение стрелки при силе тока $0.3 \space А$ и $1.5 \space А$.

    Шкала демонстрационного амперметра с рисунка 1, а будет иметь цену деления, равную $0.2 \space А$.

    Шкала лабораторного амперметра с рисунка 1, б будет иметь цену деления, равную $0.05 \space А$.

    На рисунке 10, а мы изобразили шкалу демонстрационного амперметра, который показывает значение $I = 0.3 \space А$,а на рисунке 10, б — $I = 1.5 \space А$.

    Рисунок 10. Значения силы тока на шкале амперметра

    Упражнение №4

    Имеется точный амперметр. Как, пользуясь им, нанести шкалу на другой, ещё не проградуированный амперметр?

    Для этого нужно подключить оба амперметра в электрическую сеть. Например, как на рисунке 8. 

    Сначала перед замыканием ключа на пустую шкалу амперметра нанесем первую отметку — $0 \space А$. 

    Замыкаем цепь. Точный амперметр покажет нам какое-то определенное значение силы тока. Его стрелка отклонится. Например, она покажет значение в $1 \space А$. Стрелка второго амперметра тоже отклонится. Отметим ее положение — $1 \space А$. Мы можем так сделать, потому что сила тока при последовательном соединении элементов в цепи на всех ее участках одинакова.

    Затем можно, используя линейку, самостоятельно нанести дополнительную отметки на шкале амперметра, выбрав удобную для вас цену деления.

    5
    5
    5Количество опыта, полученного за урок

    Оценить урок

    Спасибо, что помогаете нам стать лучше!

    Комментарии

    Получить ещё подсказку

    Трудности? Воспользуйтесь подсказкой

    Верно! Посмотрите пошаговое решение