Для измерения силы тока употребляют амперметры, миллиамперметры или микроамперметры в зависимости от того, каков порядок измеряемой величины.
Измерение напряжения производится при помощи вольтметров или милливольтметров.
Чтобы измерить силу тока в цепи, надо пропустить через измерительный прибор весь ток, поэтому амперметр включается в цепь последовательно. Сопротивление амперметра
должно быть очень незначительным. Если бы
амперметр имел большое сопротивление, включение его повлекло бы за собой уменьшение силы тока в цепи.
Вольтметры включаются параллельно той части цепи, где необходимо определить напряжение. Для того, чтобы вольтметр не повлиял на распределение токов и падение напряжений в отдельных участках измеряемой цепи, его сопротивление должно быть значительно больше, чем сопротивление измеряемой цепи.
Правильное включение амперметра и вольтметра показано на рисунке.
Для измерения токов большей силы чем та, на которую рассчитан
амперметр, применяют шунты. Шунт — это сопротивление, которое включается
параллельно амперметру. Для того, чтобы через амперметр прошла меньшая часть
измеряемого тока, сопротивление шунта должно быть меньше сопротивления
амперметра.
Шунт для амперметра:
Если необходимо расширить пределы измерения вольтметра, то к нему последовательно подключается добавочное сопротивление. Добавочное сопротивление необходимо для того, чтобы через прибор проходил ток, не превышающий допустимой величины.
Про то, как правильно выбрать шунт для амперметра и
добавочное сопротивление для вольтметра в примерах смотрите здесь:
Трансформатором называется устройство, которое служит для повышения или же понижения напряжения в цепи переменного тока.
Трансформатор представляет собой электромагнитное устройство. Он действует на основании явления электромагнитной индукции. О том, что это такое смотрите наглядно и в картинках здесь: Явление электромагнитной индукции
Самый простой по устройству трансформатор состоит из стального сердечника и двух обмоток, которые помещены на этом сердечнике. Обмотки делаются из изолированного медного провода. Та обмотка, которая соединяется с зажимами источника тока, называется первичной. В другую обмотку включается потребитель электрической энергии. Эта обмотка называется вторичной.
Когда первичная обмотка присоединена к источнику э. д. с, переменный ток проходит по ее виткам и при этом в стальном сердечнике появляется переменное магнитное поле. Силовые линии этого поля пересекают витки вторичной обмотки. Благодаря этому во вторичной обмотке индуктируется электродвижущая сила.
Таким образом, передача энергии от первичной обмотки ко вторичной осуществляется переменным магнитным потоком. Это значит, что трансформатор преобразовывает энергию переменного тока электромагнитным путем.
Увеличение магнитного потока в трансформаторе достигается при помощи стального сердечника, однако и без этого сердечника трансформатор может выполнять свои функции.
Если трансформатор применяется для преобразования переменного тока высокой частоты, то в нем стального сердечника может и не быть.
Индуктируемая во вторичной обмотке электродвижущая сила зависит от величины магнитного потока, скорости, с которой он изменяется, и от числа витков этой обмотки. Напряжение на зажимах вторичной обмотки будет больше или меньше напряжения на зажимах первичной обмотки в зависимости от того, в каком соотношении находится количество витков этих обмоток.
О соотношении между первичным и вторичным напряжениями можно судить по коэффициенту трансформации.
Коэффициентом трансформации называют отношение напряжения первичной обмотки к напряжению на зажимах вторичной обмотки. Таким образом, коэффициент трансформации равен:
к = U1/U2 = ω1/ω2
Здесь ω1 — число витков первичной обмотки,
ω2 — число витков вторичной обмотки.
Принцип работы трансформатора:
Трансформатор может служить как для повышения напряжения, так и для понижения его. В первом случае он называется повышающим, а во втором — понижающим.
В повышающем трансформаторе число витков вторичной обмотки больше, чем в первичной, а в понижающем — меньше.
Из сказанного выше следует, что трансформатор только преобразовывает электрическую энергию и не может служить ее источником.
Если пренебречь потерями мощности в трансформаторе, то мощность, затрачиваемая в первичной обмотке, должна равняться мощности, получаемой во вторичной обмотке. Следовательно, обозначив ток и напряжение первичной обмотки через U1 и I1, а во вторичной обмотке — U2 и
I2 получим:
U1хI1 = U2хI2
Если из этого выражения найти отношение напряжений первичной и вторичной обмотки, то получится:
U2/U1 = I1/I2
Отсюда следует такой вывод: если в первичной обмотке напряжение больше, чем во вторичной, то ток в первичной обмотке должен быть меньше, чем во вторичной.
Напряжения в обмотках трансформатора всегда обратно пропорциональны величинам токов в этих обмотках.
Обмотки трансформаторов рассчитываются на определенную силу тока, поэтому они должны всегда включаться только на то напряжение, которое на них указано.
Сила тока, электродвижущая сила и сопротивление в замкнутой
электрической цепи находятся между собой в определенной зависимости. Для
замкнутой электрической цепи эта зависимость имеет следующий вид:
I = E/(Rвнут + Rвнеш)
Это математическое соотношение называется законом Ома.
Закон Ома для полной цепи электрического тока может быть
изложен так.
Сила тока, протекающего в замкнутой цепи, равна
электродвижущей силе источника тока, деленной на сопротивление всей цепи.
Закон Ома — это один из основных законов электротехники. С помощью его можно производить расчеты электрических цепей, то есть находить неизвестные величины, характеризующие электрические цепи, в зависимости от тех величин, которые нам заданы.
Если в формуле закона Ома вместо э.д.с. взять падение напряжения на каком-либо участке цепи и разделить на сопротивление этого участка, то определится сила тока, проходящая в этой части цепи.
Таким образом, закон Ома сохраняет свою силу не только для всей цепи, но и для отдельных ее участков. Это положение может быть выражено следующим образом.
В данном участке цепи сила тока равна напряжению на концах этого участка, разделенному на его сопротивление:
I = U/R
Из закона Ома для полной электрической цепи следует, что электродвижущая сила равна произведению силы тока на полное сопротивление всей цепи:
Е = IR
Величина сопротивления всей цепи равна э.д.с, деленной на силу тока:
R = E/I
Из приводимых выше соотношений может создаться такое впечатление, что э.д.с. зависит от сопротивления. Казалось бы, что если увеличить в два раза сопротивление, то при этом и э.д.с увеличится в два раза. Однако это не так, э.д.с. не зависит ни от силы тока, ни от сопротивления. Поэтому с увеличением сопротивления сила тока уменьшится во столько же раз, во сколько увеличилось сопротивление.
Аналогичное положение необходимо также отметить в отношении полного сопротивления цепи. Оно зависит исключительно от сечения проводников, схемы их включения, длины отдельных участков цепи и от материала, из которого изготовлены проводники. Увеличение или уменьшение э.д.с повлечет за собой изменение силы тока, но сопротивление цепи останется прежним.
Пользуясь законом Ома, для участка цепи можно получить такие соотношения:
U = IR
То есть напряжение на участке цепи равно произведению силы тока на сопротивление этого участка.
Сопротивление участка цепи можно определить, поделив падение напряжения на этом участке на силу тока в той же части цели:
R=U/I
Все соотношения, которые можно получить из закона Ома, легко составить, пользуясь треугольником. В этом треугольнике надо закрыть
Закон Ома
Треугольник, помогающий запомнить соотношения, вытекающие из закона Ома,
пальцем ту величину, которая подлежит определению. Тогда взаимное расположение двух других величин покажет, как надо поступать, чтобы найти то, что нас интересует.
