Mărimi electrice de bază. Ce sunt tensiunea, curentul și rezistența: cum sunt ele utilizate în practică Ce caracterizează tensiunea?

Tensiunea este o cantitate cunoscută utilizată în toate sursele de lumină și baterie. Ce este, ce tipuri există, cum se măsoară tensiunea, în ce unități se măsoară? tensiune electrică si mult mai departe.

Tensiunea se numește electrică forță motrice, care este conceput pentru a împinge tipuri libere de electroni de la un atom la altul într-o anumită direcție. O cerință obligatorie pentru fluxul de sarcini este prezența unui circuit cu o buclă închisă, care creează condițiile pentru deplasarea acestora. Dacă există o întrerupere a circuitului electric, atunci procesul de mișcare direcțională a particulelor se oprește.

Fiţi atenți! Este de remarcat faptul că unitatea de tensiune dintr-un circuit electric depinde de materialul conductorului, de modul în care este conectată sarcina și de temperatura.

Ce este

Soiuri

Există două tipuri: constantă și variabilă. Primul este în tipurile electrostatice de circuite și cele care au curent continuu. Variabila apare acolo unde există energie sinusoidală. Este important ca energia sinusoidală să fie împărțită în efectivă, instantanee și medie rectificată. Unitate de tensiune curent electric volt.

De asemenea, este de remarcat faptul că cantitatea de energie dintre faze se numește fază liniară, iar indicatorul curentului de sol și de fază se numește curent de fază. O regulă similară este utilizată în toate liniile aeriene. Pe teritoriu Federația Rusă in reteaua electrica casnica standardul este de 380 volti, iar faza prima este de 220 volti.

Principalele soiuri

Tensiune constantă

Constanta este diferența dintre potențialele electrice, la care aceeași valoare rămâne aceeași cu modificări de polaritate într-o anumită perioadă. Principalul avantaj al energiei constante este faptul că nu există putere reactiva. Aceasta înseamnă că toată puterea generată de generator este consumată de sarcină, excluzând pierderile de fir. Curge pe toată secțiunea transversală a conductorului.

În ceea ce privește dezavantajele, există dificultatea creșterii odată cu scăderea energiei, adică în momentul conversiei acesteia din cauza designului convertoarelor și a lipsei comutatoarelor semiconductoare puternice. În plus, este dificil să se decupleze energia mare și cea scăzută.

Fiţi atenți! Energia constantă este utilizată în circuite electronice, celule galvanice, baterii, instalații de electroliză, unelte de sudură, convertoare cu invertor și multe alte dispozitive.

D.C

Tensiune AC

Un curent alternativ este un curent care se modifică periodic în mărime și direcție, dar în același timp își menține neschimbat direcția într-un circuit electric. Este adesea numit sinusoidal. O direcție în care se mișcă energia se numește pozitivă, iar cealaltă se numește negativă. Prin urmare, cantitatea rezultată se numește pozitivă și negativă. Acest exponent este o mărime algebrică. Ca răspuns la întrebarea cum se numește unitatea de tensiune, trebuie remarcat faptul că este un volt. Valoarea sa este determinată de direcție. Valoarea maximă este amplitudinea. Se intampla:

• bifazic;

În două faze

• trifazat;

Trifazat

• multifazic.

Multifazic

Este utilizat în mod activ în industrie, la o centrală electrică, la o substație de transformare și este transmis în fiecare casă folosind linii de transmisie electrică. În cea mai mare parte, sunt utilizate trei faze pentru conectare. Acest tip de electrificare este comun pe multe căi ferate.

Fiţi atenți! Este de remarcat faptul că există și unele tipuri de locomotive electrice cu sistem dublu, care funcționează în multe cazuri la o rată variabilă.

AC

Unități de măsură

Tensiunea se măsoară în volți. Este desemnat V sau Volt. O valoare este exprimată ca diferența de mai multe puncte pe câmp electric. O valoare de 220 de volți indică faptul că câmpul electric este proiectat să consume energie pentru a trage sarcini prin întregul circuit electric cu sarcina.

Instrumente de măsurare

Pentru a măsura forța, se folosește un cadran sau un voltmetru analog, digital sau electronic. Cu aceste instrumente, caracteristicile semnalului pot fi măsurate și monitorizate. De asemenea, puteți efectua măsurători cu osciloscoape. Ele funcționează datorită faptului că energia este deviată de un fascicul de electroni și furnizată unui dispozitiv care produce un indicator al unei valori variabile.

Voltmetru ca principal dispozitiv de măsurare

Tensiunea este o mărime fizică care arată cantitatea de curent dintr-un circuit și echipament în volți. Curentul poate fi constant sau alternativ. Diferența este că primul concept înseamnă că curentul își schimbă constant polaritatea și curge alternativ în rețea. În al doilea caz, curentul trece prin circuitul electric fără întrerupere. Măsurat cu un voltmetru.

Curentul electric (I) este mișcarea direcțională sarcini electrice(ioni - în electroliți, electroni de conducere în metale).
O condiție necesară pentru curgerea curentului electric este circuitul închis.

Curentul electric se măsoară în amperi (A).

Unitățile derivate ale curentului sunt:
1 kiloamperi (kA) = 1000 A;
1 miliamp (mA) 0,001 A;
1 microamper (µA) = 0,000001 A.

O persoană începe să simtă un curent de 0,005 A care trece prin corpul său Un curent mai mare de 0,05 A este periculos pentru viața umană.

Tensiune electrică (U) se numește diferența de potențial dintre două puncte câmp electric.

Unitate diferenta de potential electric este volt (V).
1 V = (1 W): (1 A).

Unitățile de tensiune derivate sunt:

1 kilovolt (kV) = 1000 V;
1 milivolt (mV) = 0,001 V;
1 microvolt (µV) = 0,00000 1 V.

Rezistența unei secțiuni a unui circuit electric este o mărime care depinde de materialul conductorului, lungimea și secțiunea transversală a acestuia.

Rezistența electrică se măsoară în ohmi (ohmi).
1 Ohm = (1 V): (1 A).

Unitățile derivate de rezistență sunt:

1 kiloOhm (kOhm) = 1000 Ohm;
1 megaohm (MΩ) = 1.000.000 ohmi;
1 miliOhm (mOhm) = 0,001 Ohm;
1 microOhm (µOhm) = 0,00000 1 Ohm.

Rezistența electrică a corpului uman, în funcție de un număr de condiții, variază de la 2000 la 10.000 de ohmi.

Rezistivitatea electrică (ρ) este rezistența unui fir cu o lungime de 1 m și o secțiune transversală de 1 mm2 la o temperatură de 20 ° C.

Reciprocul rezistivității se numește conductivitate electrică (γ).

Putere (P) este o mărime care caracterizează viteza cu care energia este convertită sau viteza cu care se efectuează munca.
Puterea generatorului este o cantitate care caracterizează viteza cu care energia mecanică sau de altă natură este convertită în energie electrică în generator.
Puterea de consum este o mărime care caracterizează viteza cu care are loc transformarea energie electricaîn anumite secțiuni ale lanțului în alte tipuri utile de energie.

Unitatea de putere a sistemului SI este watul (W). Este egală cu puterea la care se efectuează 1 joule de lucru într-o secundă:

1W = 1J/1sec

Unități de măsură derivate putere electrică sunt:

1 kilowatt (kW) = 1000 W;
1 megawatt (MW) = 1000 kW = 1.000.000 W;
1 miliwatt (mW) = 0,001 W; o1i
1 cal putere (CP) = 736 W = 0,736 kW.

Unitati de masura a energiei electrice sunt:

1 watt-secundă (W sec) = 1 J = (1 N) (1 m);
1 kilowatt-oră (kW h) = 3,6 106 W sec.

Exemplu. Curentul consumat de un motor electric conectat la o rețea de 220 V a fost de 10 A timp de 15 minute. Determinați energia consumată de motor.
W*sec, sau împărțind această valoare la 1000 și 3600, obținem energie în kilowați-oră:

W = 1980000/(1000*3600) = 0,55 kWh

Tabelul 1. Mărimi și unități electrice

Particulele încărcate care intră într-un câmp electric încep să se miște într-o manieră ordonată într-o anumită direcție. Particulele dobândesc o anumită energie, adică se lucrează. Pentru a determina cantitatea de lucru pentru a muta sarcini electrice într-un câmp electric cu o putere E a necesitat introducerea unei alte mărimi fizice – tensiunea electrică U.

Care este munca efectuată de câmpul electric?

Atitudine de muncă O efectuat de orice câmp electric la mutarea unei sarcini pozitive dintr-un punct al câmpului în altul, la cantitatea de sarcină q numită tensiune electrică U intre aceste puncte:

$$ U = ( A \over q ) $$

Putem spune că tensiunea electrică este egală cu munca efectuată pentru a muta o sarcină de 1 coulomb dintr-un punct al câmpului electric în altul.

Apoi, pentru a determina cantitatea de muncă efectuată de teren, putem obține următoarea expresie:

$$ A = ( q * U ) $$

Orez. 1. Electronii într-un câmp electric.

Unități de măsură

În Sistemul Internațional de Unități (sistemul SI), unitatea de tensiune (V) poartă numele exploratorului italian Alessandro Volta (1745-1827), care a adus o contribuție uriașă la înțelegerea naturii electricității. Deoarece munca se măsoară în jouli (J) și sarcina în coulombs (K), atunci:

$$ =( \over ) $$

Tensiunea poate varia într-o gamă largă, astfel încât unități non-sistem, cum ar fi:

• 1 microvolt (µV) = 0,0000001 V;
• 1 milivolt (mV) = 0,001 V;
• 1 kilovolt (kV) = 1000 V;
• 1 MV (megavolt) = 1.000.000 V.

Tensiune DC și AC

Există două tipuri de tensiuni - constantă și alternativă. Exemplu de surse tensiune DC baterii obișnuite utilizate în aparate electrocasnice: telecomenzi, telefoane etc. Simbolurile „−” și „+” sunt întotdeauna prezente pe suprafața bateriilor.

Aceasta înseamnă că direcția câmpului electric creat de baterie va fi constantă tot timpul. Surse Tensiune AC au fost inventate mai târziu și au devenit extrem de răspândite datorită faptului că curentul alternativ este mai ușor de transformat (amplificat, slăbit) și transmis pe distanțe mari.

Orez. 2. Grafice ale tensiunilor continue și alternative.

Graficele arată că tensiunea constantă nu depinde de timp,

$$U(t) = const $$

Tensiunea alternativă se modifică, trecând printr-o valoare zero, schimbând semnul „+” în „−”. Pentru formula tensiunii electrice U(t), funcțiile trigonometrice de sinus sau cosinus sunt bine potrivite:

$$ U(t) = U_А * sin(ω*t) $$

unde U A — amplitudinea tensiunii alternative, adică valoarea maximă a tensiunii;

ω - frecvența tensiunii alternative, care arată de câte ori într-o secundă se schimbă semnul tensiunii, adică „plus” se schimbă în „minus”. Valoarea frecvenței arată cu ce viteză (cât de des) se schimbă polaritatea tensiunii. De exemplu, în prize electriceÎn apartamentele noastre, tensiunea se modifică de 50 de ori pe secundă (cu o frecvență de 50 Herți).

Efectul tensiunii electrice, pornind de la anumite valori, devine nesigur pentru oameni. În încăperile uscate, o tensiune de până la 36 V este considerată sigură Pentru încăperile cu umiditate crescută, această valoare este și mai mică - 12 V. Prin urmare, trebuie să respectați întotdeauna măsurile de siguranță atunci când lucrați și manipulați aparatele electrice.

Cum și cu ce tensiune se măsoară

Tensiunea se măsoară cu ajutorul unui instrument numit voltmetru. Un voltmetru este conectat în paralel cu elementul circuitului electric în care urmează să fie măsurată căderea de tensiune. Un voltmetru este indicat în diagrame ca un cerc cu litera V situată în interiorul său.

Orez. 3. Diverse voltmetre și denumirea lor pe diagrame.

Anterior, toate voltmetrele erau voltmetre cu cadran, iar valoarea tensiunii era afișată printr-o săgeată pe scara instrumentului cu valori digitale imprimate pe ea. Acum majoritatea acestor dispozitive sunt produse cu afișaj electronic (LED sau cu cristale lichide). Voltmetrul în sine nu ar trebui să afecteze rezultatul măsurării, astfel încât propria rezistență este foarte mare, astfel încât practic să nu curgă nicio sarcină (curent electric).

Ce am învățat?

Așadar, am învățat că tensiunea electrică este o mărime fizică care caracterizează munca forței câmpului electric pentru deplasarea sarcinilor electrice. Tensiunea poate fi constantă sau variabilă. Voltmetrele sunt folosite pentru a măsura tensiunea.

Test pe tema

Evaluarea raportului

Evaluare medie: 4.8. Evaluări totale primite: 26.

În acest articol vom analiza în detaliu ce este tensiunea, cum să o reprezentăm și să o măsurăm pur și simplu.

Definiţie

Tensiunea este o forță electromotoare care împinge electronii liberi de la un atom la altul în aceeași direcție.

În primele zile ale energiei electrice, tensiunea era cunoscută ca forta electromotoare(EMF). Acesta este motivul pentru care în ecuații precum , tensiunea este reprezentată prin simbol E.

Alessandro Volta

Unitatea de măsură a potențialului electric este voltul, numit după Alessandro Volta, un fizician italian care a trăit între 1745 și 1827.

Alessandro Volta a fost unul dintre pionierii electricității dinamice. În timp ce explora proprietățile de bază ale electricității, el a inventat prima baterie și a aprofundat înțelegerea energiei electrice.

Reprezentarea tensiunii

Cel mai simplu mod de a înțelege tensiunea este să vă imaginați presiunea dintr-o țeavă. La o tensiune (presiune) mai mare va curge un curent mai mare. Deși este important să înțelegem că tensiunea (presiunea) poate exista fără curent (debit), curentul nu poate exista fără tensiune (presiune).

Tensiunea este adesea numită diferență de potențial deoarece între oricare două puncte dintr-un circuit va exista o diferență în energia potențială a electronilor. Când electronii trec printr-o baterie, energia lor potențială crește, dar când trec printr-un bec, energia lor potențială va scădea, această energie va părăsi circuitul sub formă de lumină și căldură.

Luați de exemplu o baterie AA obișnuită de 1,5 V, există o diferență de potențial de 1,5 V între cele două terminale (+ și -).

Tensiunea sau diferența de potențial este pur și simplu o măsurare a cantității de energie (în jouli) per unitate de sarcină (coulomb). De exemplu, într-o baterie AA de 1,5 volți, fiecare coulomb (încărcare) va primi 1,5 volți sau jouli de energie.

Tensiune = [Joule ÷ Coulomb]

1 volt = 1 joule pe coulomb

100 volți = 100 jouli pe coulomb

1 coulomb = 6.200.000.000.000.000.000 de electroni (6,2 × 10 18)

Cum se măsoară tensiunea?

Măsurăm tensiunea în unități de „Volți”, care sunt de obicei desemnate pur și simplu prin litera „V” pe desene și literatura tehnică. Este adesea necesară cuantificarea mărimii tensiunii, aceasta se face în funcție de unitățile SI, cele mai frecvente mărimi de tensiune pe care le veți vedea sunt:

• megavolt (mV)
• kilovolt (kV)
• volt (V)
• milivolti (mV)
• microvolt (µV)

Tensiunea este întotdeauna măsurată în două puncte folosind un dispozitiv numit voltmetru. Voltmetrele sunt fie digitale, fie analogice, acestea din urmă fiind cele mai precise. Voltmetrele sunt de obicei încorporate în multimetre digitale portabile, așa cum se arată mai jos, și sunt un instrument comun și adesea esențial pentru orice electrician sau inginer electrician. Veți găsi de obicei voltmetre analogice pe panouri electrice vechi, cum ar fi tablouri de distributieși generatoare, dar aproape toate echipamentele noi vor veni cu contoare digitale ca standard.

Pe scheme electrice veți vedea dispozitive voltmetru indicate de literă V în interiorul unui cerc ca mai jos:

Calculul tensiunii

În circuitele electrice, tensiunea poate fi calculată în funcție de triunghiul lui Ohm. Pentru a găsi tensiunea (V), pur și simplu înmulțiți curentul (I) cu rezistența (R).

Tensiune (V) = Curent (I) * Rezistență (R)

V = I *R

Exemplu

Curentul circuitului (I) = 10 A
Rezistența circuitului (R) = 2 ohmi

Tensiune (V) = 10 A * 2 Ohm

Răspuns: V = 20V

Relua

• Tensiunea este forța care mută electronii de la un atom la altul
• Tensiunea este cunoscută și ca diferență de potențial
• Tensiunea se măsoară în unități de „volți” (V)
• Bateriile cresc energia potențială a electronilor
• Becurile și alte sarcini reduc energia potențială a electronilor
• Tensiunea se măsoară cu ajutorul unui voltmetru
• Tensiunea circuitului poate fi calculată prin înmulțirea curentului și rezistenței

Informații generale

Măsurătorile de curent și tensiune sunt efectuate în circuite de curent continuu și alternativ cu o gamă largă de frecvențe și în impulsuri.

Cea mai mare precizie de măsurare se obține în lanţuri DC. La măsurarea în circuite AC precizia măsurării scade odată cu creșterea frecvenței; aici, pe lângă estimarea valorilor rădăcină-medie-pătratică, medie-rectificată, medie și maximă, uneori este necesar să se observe forma semnalului studiat și să cunoască valorile instantanee ale curentului și tensiunii.

Contoarele de curent și tensiune, indiferent de scopul lor, trebuie, atunci când sunt pornite, nu încălca regulile lucru circuitul măsurat obiect; asigură o eroare mică de măsurare, eliminând în același timp influența factorilor externi asupra funcționării dispozitivului, sensibilitate mare de măsurare la limita optimă, disponibilitate rapidă pentru funcționare și fiabilitate ridicată.

Alegerea instrumentelor care efectuează măsurători de curent și tensiune este determinată de o combinație de mai mulți factori, dintre care cei mai importanți sunt: ​​tipul de curent care se măsoară; intervalul de frecvență aproximativ al mărimii măsurate și domeniul de amplitudine; forma curbei de tensiune (curent) măsurată; puterea circuitului în care se efectuează măsurarea; consumul de energie al dispozitivului; posibilă eroare de măsurare (cerințele pentru anumite dispozitive vor fi indicate mai jos).

Dacă precizia de măsurare necesară, consumul de energie permis și alte cerințe pot fi asigurate de ampermetre și voltmetre ale grupului electromecanic, atunci ar trebui să fie prefera această metodă simplă de numărare directă. ÎN de putere redusă Circuitele DC și AC sunt de obicei folosite pentru a măsura tensiunea electronice digitale si analogice voltmetre. Dacă este necesară măsurarea tensiunilor cu o precizie mai mare, ar trebui să utilizați instrumente a căror funcționare se bazează pe metode de comparație, în special metoda contrastului.

Măsurarea curentului este posibilă folosind metoda evaluare directă ampermetre analogice și digitale, precum și indirect. În acest caz, tensiunea este măsurată la rezistor model cu rezistență cunoscută. Pentru a studia forma și definiția valori instantanee se aplică tensiunea și curentul osciloscoape.

Măsurarea tensiunii în circuite DC

Metoda de evaluare directă. Când se utilizează metoda de evaluare directă, voltmetrul este conectat în paralel cu secțiunea circuitului în care trebuie măsurată tensiunea; La măsurarea tensiunii de sarcină într-un circuit cu o sursă de energie a cărei fem si rezistenta interna , voltmetrul este conectat în paralel cu sarcina (Fig. 7.1). Dacă rezistenţa internă a voltmetrului , atunci va apărea următoarea eroare relativă de măsurare a tensiunii:

Unde - valoarea reală a tensiunii la sarcină înainte de a porni voltmetrul; - valoarea măsurată a tensiunii de sarcină .

Raport de rezistență invers proporțional cu raportul dintre puterea consumată a voltmetrului la puterea circuitului , De aceea

(7.2)

(atât la, cât și la).

Pentru scădere metodologic erori măsurători de tensiune putere consumul de voltmetru ar trebui fi micși intern rezistenţă grozav .

Măsurarea tensiunii în circuitele de curent continuu poate fi efectuată cu orice tensiometru care funcționează pe curent continuu (voltmetre magnetoelectrice, electrodinamice, electromagnetice, electrostatice, analogice și electronice digitale). Alegerea unui tensiometru este determinată de puterea obiectului de măsurat și de precizia necesară. Gamă tensiunile măsurate variază de la microvolt până la zece kilovolt. Dacă obiectul de măsurat este puternic, utilizați electromecanice voltmetrele și consumul lor de putere nu sunt luate în considerare, dar dacă obiectul de măsurat este de putere redusă, atunci trebuie luat în considerare consumul de energie sau electronic voltmetre.

Metode de comparare. Metoda de compensare (metoda opoziției) măsurarea constă în echilibrare, efectuată prin pornirea indicatorului de echilibrare fie a două tensiuni sau feme, fără legătură electrică, dar direcționate opus, fie a doi curenți controlați separat. Metoda de compensare este utilizată pentru a compara direct tensiuni sau fem, curent și indirect pentru a măsura alte mărimi electrice și neelectrice convertite în mărimi electrice.

Figura 7.2 – Circuitul de compensare a tensiunii

Aplicați urmatoarele diagrame compensare: a) tensiune sau EMF (Fig. 7.2); b) curenţii electrici (Fig. 7.3).

Diagrama prezentată în Fig. 7.2, cel mai comun. Conține tensiunea măsurată este compensată de o tensiune cunoscută egală, dar cu semn opus . Căderea de tensiune este creat de un curent pe o rezistență de referință compensatoare care variază în valoare . Schimba se întâmplă până când nu va fi egal . Momentul de compensare este determinat de absența curentului în circuitul galvanometrului magnetoelectric; în acest caz, nu se consumă energie de la obiectul de măsurat.

Figura 7.3 – Circuitul de compensare a curentului

Metoda de compensare asigură o precizie ridicată de măsurare.

Sunt numite dispozitivele utilizate pentru efectuarea măsurătorilor folosind metoda de compensare potențiometre sau compensatorii.În circuitele de compensare practice, pentru a asigura precizia de măsurare necesară, curentul din circuitul de operare este determinat nu de un ampermetru de evaluare directă, ci de o metodă de compensare care utilizează un EMF standard al unui element normal. Elementele normale asigură un EMF constant în timp egal cu 1,01865 V la o temperatură de 20 ° C, o rezistență internă de 500-1000 ohmi și un curent de suprasarcină de 1 μA. Cu schimbarea temperaturii mediu valoarea EMF scade pentru fiecare grad de creștere a temperaturii:

Unde - EMF la temperatură; - EMF la 20 s w:space="720"/>"> ;.

Circuitul compensatorului este prezentat în Fig. 75. Conține o sursă de fem auxiliară; pentru alimentarea circuitului de lucru, care include reglajul , compensand si exemplar rezistenţă. La cleme NE conectați un element normal a cărui fem , la cleme X – EMF dorit . Un galvanometru magnetoelectric foarte sensibil este folosit ca indicator al echilibrului. G. Când lucrați cu un compensator, se efectuează două operații:

1) stabiliți curentul în circuitul de lucru al compensatorului folosind o sursă de EMF auxiliară (poziție 1 comutator ÎN);

2) măsurați EMF dorit (poziţie 2 comutator ÎN).

Figura 7.4 – Circuitul compensator

Pentru a seta curentul de funcționare, se determină mai întâi temperatura ambiantă, apoi se calculează valoarea exactă a EMF a unui element normal pentru o anumită temperatură folosind (7.3). Apoi, setați rezistența exemplară , a cărei valoare este selectată în funcție de valorile curentului din circuitul de funcționare și de la FEM la temperatură (rezistenţă constă dintr-o bobină cu o valoare constantă a rezistenței și un deceniu de temperatură conectat în serie cu acesta). Apoi comuta ÎN pus în poziție 1 iar EMF-ul unui element normal se opune căderii de tensiune, care este reglată prin modificarea valorii curentului din circuitul de funcționare cu un rezistor . Momentul de compensare corespunde deformarii zero a galvanometrului , adică .

După stabilirea curentului de funcţionare pentru măsurare comutator ÎN pus în poziție 2 şi reglarea rezistenţei de compensare exemplare curentul din circuitul galvanometrului este readus la zero . Apoi

Unde eu- valoarea curentă setată la poziție 1 comutator ÎN; - valoarea rezistenţei de compensare exemplare la care apare starea de echilibru.

Rezistența se realizează conform circuitelor speciale care asigură rezistență constantă între puncte 3, 4 și rezistență variabilă între puncte 3, D, precum și numărul necesar de caractere și precizia numărării.

Condițiile specificate sunt îndeplinite de circuitele cu înlocuire (Fig. 7.5) și decenii de șunt (Fig. 7.6). Într-o schemă cu decenii de înlocuire, toate secțiunile deceniilor superioare sunt complet duplicate de secțiunile corespunzătoare ale deceniilor inferioare. Întrerupătoarele de două decenii identice sunt conectate mecanic. La mutarea comutatoarelor, rezistența totală rămâne neschimbată: dacă valorile rezistenței din deceniile superioare scad, atunci valorile rezistenței din deceniile inferioare cresc și invers. Tensiunea de compensare poate fi eliminată din deceniile superioare sau inferioare. Fiecare deceniu următor are o rezistență de secțiune de zece ori mai mică decât cea precedentă. Într-un circuit cu decenii de manevră, la fiecare poziție a comutatoarelor duble, o secțiune a decadei superioare este manevrată de nouă secțiuni ale deceniului inferior, cu o rezistență totală între puncte. 3 Şi 4 (vezi Fig. 7.4) rămâne neschimbat. Curentul prin secțiunile de rezistență ale deceniului inferior este de zece ori mai mic decât curentul prin secțiunile de rezistență ale deceniului superior, adică.

Figura 7.5 – Schema cu decenii de înlocuire

Tensiunea de compensare poate fi definită după cum urmează:

Unde , - respectiv, numărul de secţiuni incluse din deceniile superioare şi inferioare; , - căderile de tensiune în secțiuni individuale ale deceniilor corespunzătoare.

Opțiuni de rezistență luate în considerare asigura imuabilitatea acestuia sens deplin, și în consecință, curentul constant în momentul compensării, dacă EMF al sursei auxiliare este .

Figura 7.6 – Schemă cu decenii de șunt

În funcție de valoarea rezistenței circuitului de lucru, există compensatoare DC de înaltă rezistență (rezistență mare 10-40 kOhm, curent circuit de funcționare, tensiune măsurată ordin 1-2,5 V, eroare de măsurare 0,02% din valoarea măsurată) și rezistență scăzută (rezistență scăzută 10 -1000 Ohm; curent circuit de funcționare, comanda tensiunii măsurate până la 100 mV, eroare de măsurare 0,6% din valoarea măsurată).

Proiectele circuitelor și modelele compensatoarelor DC pot fi diferite.

Compensatoarele de înaltă rezistență sunt utilizate pentru testarea voltmetrelor magnetoelectrice și electrodinamice pentru a extinde limitele de măsurare a tensiunii, compensatoarele folosesc divizoare de tensiune cu rezistență ridicată cu robinete din anumite părți, ceea ce face posibilă reducerea tensiunii măsurate; ori (10, 100, 1000) la o valoare apropiată de limita superioară de măsurare a compensatorului. Când se utilizează un divizor de tensiune, se consumă o oarecare putere de la obiectul de măsurat, adică se pierde unul dintre principalele avantaje ale metodei de compensare.

La măsurarea surselor EMF cu rezistență internă ridicată sau tensiuni care acționează în circuite de înaltă rezistență, rezistența de intrare a voltmetrelor magnetoelectrice și electronice poate să nu fie suficient de mare, așa că este recomandabil să se folosească o metodă diferențială sau de compensare.

Figura 7.7 – Circuit pentru măsurarea tensiunii continue prin metoda diferențială

Metoda diferențială se bazează pe măsurarea diferenței dintre tensiunile măsurate și de referință cu compensarea lor incompletă. Schema de măsurare este prezentată în Fig. 7.7. Voltmetru electronic de înaltă rezistență cu o limită sensibilă este utilizat pentru a măsura diferența de tensiune dintre cele măsurate și tensiuni exemplare. Voltmetru magnetoelectric analog sau digital folosit pentru a măsura tensiunea de referință . Se recomandă măsurarea cu un voltmetru valoare aproximativă , și abia apoi setați tensiunea convenabilă pentru citire folosind voltmetrul . Tensiunea măsurată cu polaritatea indicată de pornire a voltmetrului se determină ca .

Metoda diferențială oferă o mare precizie a măsurării tensiunii. Eroarea de măsurare este determinată în principal de eroarea de măsurare a voltmetrului .

Impedanța de intrare a circuitului

și mult mai mare decât impedanța de intrare voltmetru

Compensatoare galvanometrice sunt folosite pentru a măsura tensiuni continue mici (de ordinul lui V). Elementele principale ale compensatorului galvanometric (Fig. 7.8) sunt: ​​mecanismul de măsurare al galvanometrului oglindă magnetoelectric , rezistență de referință feedback , fotorezistoare Şi , Surse de tensiune DC cu , microampermetru magnetoelectric. Pe oglinda galvanometrului fasciculul de lumină din reflector este îndreptat Ave. Când nu există tensiune o rază de lumină reflectată de oglindă luminează în mod egal fotorezistențele, rezultând un curent. Când se aplică la intrarea unui tensiometru într-un circuit galvanometru apare curent , Partea în mișcare a galvanometrului se rotește printr-un anumit unghi, iar iluminarea fotorezistoarelor este redistribuită și rezistența acestora se modifică. Conform diagramei pentru conectarea fotorezistoarelor și a polarității rezistența fotorezistorului va scădea, a va crește. Prin intermediul unui rezistor curentul va curge , creând pe tensiune de compensare , aproape egală cu tensiunea măsurată . Valoarea curentă se modifică automat în funcție de modificările tensiunii măsurate , dar întotdeauna se întâmplă ca condiția să fie îndeplinită , asigurată de mici modificări ale curentului în circuitul galvanometrului:

Cu cât galvanometrul este mai sensibil, cu atât modificările sunt mai mici va exista o modificare corespunzatoare a curentului necesar indeplinirii conditiei .

Sensibilitatea crescută se realizează prin utilizarea unui design special al galvanometrului, care asigură un unghi maxim de rotație al părții mobile la curenți de ordinul mărimii.

Valoarea curentului de compensare depinde de valori , modificare relativă a fotorezistenței și poate ajunge la câteva zeci de microamperi.

Figura 7.8 – Diagrama unui compensator galvanometric

Compensatorul galvanic are sensibilitate ridicată cu rezistență de intrare ridicată.

Compensatoare electrometrice- contoare de tensiune folosind un electrometru electromecanic și având o rezistență de intrare foarte mare (). Sunt simple și ușor de utilizat. Un electrometru electromecanic este un mecanism de măsurare electrostatic sensibil, a cărui parte mobilă ușoară este suspendată de un fir elastic subțire. Mecanismul folosește un indicator luminos al poziției părții mobile. Schema compensatorului electrometric este prezentată în Fig. 7.9, unde un electrometru electric format din două plăci fixe 1, 2 și căptușeală mobilă 3, situate simetric fata de cele fixe. Pe capacul mobil este atașată o oglindă în miniatură. Tensiunea de excitare este aplicată plăcilor staționare , ceea ce face posibilă creșterea sensibilității și a capacității de a seta zero citiri electric (cu terminale închise folosind un rezistor variabil) .

Principiul de funcționare al unui compensator electrometric este similar cu funcționarea unui compensator galvanometric.

La conectarea tensiunii măsurate, partea mobilă a electrometrului E se va roti la un anumit unghi, ceea ce va duce la o redistribuire a fluxurilor de lumină care iluminează fotorezistoarele și , la apariția curentului de compensare și, în consecință, a tensiunii , echilibrarea tensiunii măsurate . Partea mobilă a electrometrului se va devia până când tensiunile sunt egale . Deoarece rezistența rezistenței de feedback R K poate fi nesemnificativ, atunci curentul poate fi relativ mare și măsurat cu un microampermetru. Curentul de intrare al compensatorului este determinat de curenții de scurgere, deci este mic și, prin urmare, rezistența de intrare este mare (Ohm). Pe lângă contoare de tensiune, se construiesc și contoare de curent electrometrice foarte sensibile.

Figura 7.9 – Diagrama unui compensator electrometric

Măsurarea curentului continuu

Metoda de evaluare directă. Ampermetrul este conectat în serie la circuitul deschis al circuitului testat.

Conectare în serie a unui ampermetru cu rezistență internă într-un circuit cu o sursă EMF si rezistenta (rezistența de sarcină și sursă) duce la o creștere a rezistenței totale și la o scădere a curentului care circulă în circuit.

Eroare relativă măsurători curente

unde este valoarea reală a curentului din circuit înainte de pornirea ampermetrului; - valoarea măsurată a curentului în circuit .

Raportul de rezistență poate fi înlocuit cu raportul de putere Şi consumul ampermetrului și respectiv al circuitului propriu-zis:

Eroare de măsurare a subiectului Mai puțin, cu atât mai puțin putere consum ampermetru comparativ cu putere consum lanţuri , în care se efectuează măsurarea. Prin urmare, un ampermetru conectat în serie la circuitul de măsurare trebuie au putin rezistență, adică

Gama de valori ale curenților continui, a căror măsurare este întâlnită în diferite domenii ale tehnologiei, este extrem de mare (de la curenții A la zeci și sute de mii amper). Prin urmare, firesc metodeŞi fonduri măsurători sunt diferite.

Măsurătorile curentului continuu pot fi făcute cu orice contor CC: ampermetre electronice magnetoelectrice, electrodinamice, analogice și digitale. Dacă este necesar să se măsoare curenți foarte mici, semnificativ mai mici decât curentul total de abatere, magnetoelectric contor, acesta din urmă este utilizat împreună cu un amplificator DC. Amplificarea curentului se poate realiza prin pornirea tranzistoarelor bipolare conform circuitului cu emițător comun (CE), care oferă impedanță de intrare scăzută amplificatorului.

Curenții A pot fi măsurați direct folosind galvanometre magnetoelectrice cu oglindă foarte sensibile și compensatoare galvanometrice.

Măsurarea curentului indirect. Cu excepţia măsurare directă curenti cu ampermetre este posibil măsurare indirectă curenți folosind rezistențe exemplificative incluse în circuitul deschis și contoare de tensiune foarte sensibile. Se determină curentul măsurat , unde este căderea de tensiune pe rezistorul de referință , măsurată cu un voltmetru, compensator DC.

Pentru a obține erori minime de măsurare, rezistența rezistenței trebuie să fie mult mai mică decât rezistența circuitului în care se măsoară curentul.

În convertoare rezistive curent-tensiune Se folosesc rezistențe de înaltă rezistență, a căror valoare de rezistență depinde de curentul care trece prin rezistență și se modifică în timp sub influența temperaturii, umidității etc. Valorile nominale ale rezistenței fabricate ale rezistențelor de înaltă rezistență până la Ohm semnificativ depind de tensiunea aplicată, coeficientul de temperatură până la și declinul timpului de până la câteva procente pe an.

Într-o bandă de frecvență îngustă, un rezistor de înaltă rezistență poate fi reprezentat ca conexiune paralelă rezistență și capacitate (de ordinul zecimii de picofarad).

În convertoare capacitive curent-tensiune rata de schimbare a tensiunii) utilizați condensatoare cu izolație de înaltă calitate sau condensatoare speciale de aer. Eroarea de conversie este determinată de eroarea de măsurare a capacității condensatorului și de modificarea capacității în timpul acumulării sarcinii sub influența polarizării lente a dielectricului, prin urmare capacitatea condensatorului depinde de frecvența curentului măsurat. Un condensator este supus acelorași surse de zgomot de curent și tensiune ca un rezistor. Rezistența la șunt a condensatorului ajunge la Ohmi.

În convertoare logaritmice curent-tensiune electrovacuum și dispozitive semiconductoare cu o caracteristică curent-tensiune descrisă de o dependență logaritmică. Rezistența elementului logaritmic se modifică sub influența curentului măsurat în așa fel încât creșterile de tensiune absolută la aceleași creșteri de curent relativ rămân neschimbate. În funcție de tipul elementului logaritmic și de modul său de funcționare, creșterea tensiunii pe deceniu de curent variază de la 50 mV la câțiva volți. Comportamentul unui element logaritmic ca un convertor curent-tensiune scăzut poate fi descris pe deplin prin caracteristica curent-tensiune. Elementul logaritmic este manevrat de rezistența de izolație și capacitatea dintre electrozi. Influența rezistenței de șunt se manifestă prin distorsiunea caracteristicii curent-tensiune. Banda de frecvență de funcționare a convertorului este determinată de capacitatea elementului logaritmic.

Contoarele de curent redus cu convertoare curent-tensiune rezistive și capacitive sunt utilizate pentru a amplifica tensiunea de ieșire a convertorului necesară funcționării dispozitivelor de indicare sau înregistrare. electrometric amplificatoare (EMU). Circuitul de intrare EMU poate fi caracterizat prin rezistența de intrare, capacitatea de intrare, sursa de tensiune de zgomot echivalentă și sursă echivalentă de curent de interferență .

Creștere semnificativă a impedanței de intrare UEM obținut prin utilizarea mecanismelor de măsurare electrostatică, lămpi electrometrice (cu curent de rețea până la A), condensatoare dinamice (convertoare capacitive de vibrație de tensiune continuă la tensiune de înaltă frecvență) în treapta de intrare; varicaps(capacitate controlate prin semiconductor); MOP-tranzistoare ( tranzistoare cu efect de câmp cu poarta izolata); ferodielectrici.

Feroelectrice- o clasă de dielectrici care prezintă electrificare în absența unui câmp electric extern.

Dacă indicați vectorii de polarizare cu săgeți, atunci puteți reprezenta schematic

Fără marjă externă