<<Предыдущая страница

Е.А. Царева

Раздел 3. Электрический ток

3.8. Вольтметр и добавочное сопротивление

 

Большинство измерительных приборов, применяемых для измерений в электрических цепях, реагируют на ток, т.е. по своей природе служат измерителями тока.

Но напряжение и ток, согласно закону Ома, прямо пропорциональны друг другу. Поэтому обе эти величины могут быть измерены с помощью одного и того же прибора. Только шкала прибора в одном случае градуируется на ток, а в другом - на напряжение. Прибор, шкала которого проградуирована в вольтах, называется вольтметром.

Вольтметр включается в цепь параллельно тому участку цепи, напряжение на котором он измеряет. Вольтметр измеряет напряжение между двумя точками цепи, существовавшее между ними до того, как вольтметр был подключен. При этом сам вольтметр при подключении образует новый участок цепи, параллельный исследуемому.

Каким же сопротивлением должен обладать вольтметр, чтобы изменения напряжений в цепи при его подключении были незначительными?

Пусть сопротивление проводника между точками А и С равно RАС, а сопротивление вольтметра  - R. После подключения вольтметра сопротивление Rх участка цепи между точками А и С можно найти из равенства:

.

Приведем эту формулу к виду, удобному для исследования:

,

откуда видно, что сопротивление Rх тем меньше отличается от RАС, чем меньше  дробь , т.е. чем больше сопротивление вольтметра по сравнению с сопротивлением участка цепи, на концах которого измеряется напряжение. Если это условие выполнено, то напряжение, измеряемое вольтметром, мало отличается от напряжения, существовавшего до подключения вольтметра.

Итак, вольтметр можно применять для измерения напряжения на тех участках цепи, сопротивление которых мало по сравнению с сопротивлением самого вольтметра.

Каждый измерительный прибор изготовляют, рассчитывая его на определенный максимальный для него ток. Поэтому для каждого измерительного прибора  существует предельное значение измеряемой  им величины тока или напряжения. Существуют амперметры на 1; 5; 10; 50 А и т.д.; также имеются и вольтметры на различные напряжения. Но всегда оказывается возможным расширить пределы измерения данного прибора, или, как говорят, увеличить цену деления его шкалы.

Для того чтобы повысить цену деления вольтметра и таким образом приспособить его к измерению напряжений больших, чем то, на которое он рассчитан, надо последовательно с ним включать проводник, обладающий некоторым сопротивлением. Величину этого сопротивления легко рассчитать.

Пусть мы располагаем вольтметром на 10 В,  а нам предстоит измерять напряжение до 100 В. Если мы наш вольтметр подключим к участку с напряжением 100 В, то обмотка этого прибора перегорит, так как через него пройдет ток в 10 раз больший, чем тот, на который он рассчитан.  На приборе наибольшее напряжение может быть 10 В, остальные же 90 В должны приходиться на проводник с добавочным сопротивлением , которое нужно включить последовательно с вольтметром.

      Так как при последовательном соединении  напряжения на отдельных участках цепи пропорциональны сопротивлениям этих участков, то величину добавочного сопротивления найдем из пропорции: 

       ,

где  R сопротивление вольтметра.

Таким образом, добавочное сопротивление должно быть в 9 раз больше сопротивления вольтметра.

Цена одного деления шкалы вольтметра с таким добавочным сопротивлением будет в 10 раз больше цены  деления основной шкалы.

В настоящее время, главным образом для нужд лабораторий, изготавливают универсальные приборы, снабжаемые набором шунтов и дополнительных сопротивлений. Такие приборы используются как для измерения токов, так и для измерения напряжений в очень широких пределах. Например, можно измерять токи от 1 мА до сотен ампер. Так же широк диапазон измеряемых напряжений.

Следующая страница>>

Используются технологии uCoz