В чём измеряется сила тока. Прибор для измерения силы тока

Существует несколько основных параметров измерения электрического тока. Наиболее важными считаются сила тока и напряжение . Ток - это движение электронов в проводнике, напряжение - это то, что приводит их (электроны) в движение. Однако для полного описания всех параметров мы расскажем и о таких характеристиках, как мощность, сопротивление и частота , о которой мы расскажем, когда будем давать определение переменного тока.

Сила тока - измеряемая физическая величина, которая равна отношению количества заряда, проходящего за определенное время через проводник (точнее - его поперечное сечение), к величине указанного промежутка времени. Как мы знаем, сила тока измеряется в Амперах (А).

Напряжением электрического тока называется отношение работы тока к заряду на определенном участке цепи. Заряд тока измеряется в Кулонах (Кл), а работа - в Джоулях (Дж). Таким образом напряжение можно измерить так: 1Дж/1Кл. Полученное значение будет равно 1 Вольту (В) - основной единице, в которых измеряют напряжение.

Мощностью тока называется такая работа, которая выполняется частицами электрического тока против электрического сопротивления. Результаты этой работы мы видим в выделяющейся тепловой энергии. Поэтому, если говорить проще, мощность электрического тока - это количество выделяемого тепла за единицу времени. Измеряют мощность в Ваттах (Вт).

Электрическое сопротивление. В свое время немецкий ученый Георг Симон Ом заметил, что приборы выдают различную силу тока при использовании разных электрических цепей. Таким образом было доказано, что различные проводники имеют разное электрическое сопротивление. Формула расчета сопротивления проста. Отметим само сопротивление буквой R, L будет обозначать длину проводника, а S - площадь поперечного сечения. В этом случае сопротивление вычисляется по формуле R=L/S. Измеряется сопротивление в Омах.

Сопротивление определяет, насколько материал препятствует прохождению электрического тока. Чем больше сопротивление, тем больше нужно напряжение, чтобы обеспечить нужный ток.

Электрическое напряжение влияет на то, насколько тщательно надлежит изолировать проводники. Чем выше напряжение, тем больше вероятность пробоя изоляции. На более высокое напряжение нужна более надежная изоляция. Оголенные провода под более высоким напряжением нужно размещать дальше друг от друга, от других электропроводных материалов и от земли.

Более высокое напряжение представляет большую опасность. Но не следует думать, что низкое напряжение совершенно безопасно. Ущерб здоровью от электрического удара зависит от силы тока, который прошел через организм и его траектории. А сила тока уже зависит от напряжения и сопротивления. Сопротивление человеческого организма определяется сопротивлением кожного покрова. Внутренние органы и среды отлично проводят ток. Сопротивление кожи может меняться в десятки раз в зависимости от эмоционального состояния, физической нагрузки, влажности и еще десятка факторов. Отмечены случаи смертельного удара электрического тока напряжением 12 вольт . Сила электрического тока определяет, какие провода нужно использовать. Чем выше сила тока, тем толще провод нужен.

Сила тока

Сила тока – это такая физическая величина, которая показывает скорость прохождения заряда q через S поперечное сечение проводника за одну секунду t.

Сила тока – пожалуй, одна из самых основополагающих характеристик электрического тока. Она обозначает заглавной буквой I латинского алфавита и равняется Δq разделить на Δt, где Δt – это время, в течение которого через сечение проводника протекает заряд Δq.

По сути, сила тока измеряется в кулонах Кл разделенных на секунды с в системе единиц СИ, но для Кл/с было введено специальное название – ампер, в честь соответствующего ученого, которого также завали Ампером. И так размерность в системе СИ для силы тока – это амперы, то есть ток измеряется в амперах и обозначается как - 1А.

Что же физически иллюстрирует это понятие? Упрощенно электрический ток можно рассматривать как течение воды по трубе, то есть протекание электрических зарядов по проводу можно сопоставить с протекание воды по трубе. Так вот, по сути, скорость этой «воды», а именно скорость зарядов в проводе, она и будет прямым образом связана с силой тока. И чем быстрее «вода» течет по «трубе», а именно чем быстрее вместе все носители заряда двигаются по поводу, тем сила тока будет больше.

Как вы думаете, большая ли это сила тока в 1 ампер? Да, это большая сила тока, но на практике можно встретить различные силы тока: и миллиамперы, и микроамперы, и амперы, и килоамперы, и все они довольно разные.

Измерение силы тока

В былые времена первые ученые-физики могли обнаружить ток только с помощью личных ощущений, а то и вовсе пропуская его через себя, так как в то время измерительных приборов просто не существовало.

В современном мире имеются разные виды измерительных приборов. Для измерения силы тока используют такой прибор, как амперметр.

Амперметры бывают абсолютной разных конструкций. Для школьных нужд, в целях демонстрационных опытов, чаще всего используют амперметр, который изображен на рисунке.

Что понимают под силой тока?

Давайте взглянем на рисунок 21б, где обозначено поперечное сечение проводника, через которое, как вы уже знаете, проходят заряженные частицы, если в проводнике есть в наличии электрический ток. Для металлического проводника такими частицами выступают свободные электроны, которые, двигаясь по проводнику, переносят какой-то заряд. А далее, как уже вы знаете из формулы, чем быстрее электроны двигаются и чем их больше, тем больший заряд будет перенесен ими за одно и то же время.

Давайте рассмотрит на примере. Если за время t = 5 c носителями тока через поперечное сечение проводника переносится заряд в q = 20 Кл, то сила тока I = q / t = 20 / 5 = 4 A. Заряд, который будет перенесен за 1 с, в данной ситуации будет в 5 раз меньший, т.е. при t = 1 c, q = 4 Кл, а сила тока – 4 А.

А вы знаете, что кроме того, что Андрэ-Мари Ампер ввел в физику понятие «электрический ток», он так же в 1830 году ввел такой научный оборот, как «кибернетика», а в механике именно ему принадлежит термин «кинематика».

Андрэ-Мари Ампер был очень разноплановым и разносторонне развитым ученым, некоторые его исследования касались таких смежных с физикой наук, как химия, ботаника и даже философия! И именно А.М.Ампер изобрел такие важные и полезные для людей устройства, как электромагнитный телеграф и коммутатор.

Вопросы для самопроверки

1. Так что же такое «сила тока»? Какой буквой латинского алфавита она обозначается?
2. Какая формула для нахождения силы тока?
3. В каких единица системы СИ измеряется силы тока? А как она обозначается? В честь какого ученого она названа?
4. Прибором для измерения силы тока является …. А как он обозначается на схемах?
5. Если мы знаем силу тока и время, за которое он проходит через поперечное сечение, то с помощью какой формулы можно найти электрический заряд?

Нагрузка в электрической цепи характеризуется силой тока, которая измеряется в амперах. Силу тока иногда приходится измерять для проверки допустимой величины нагрузки на кабель. Для прокладки электрической линии применяются кабели разного сечения . Если кабель работает с нагрузкой выше допустимой величины, то он нагревается, а изоляция постепенно разрушается. В результате это приводит к и замене кабеля.

• После прокладки нового кабеля необходимо измерить проходящий через него ток при всех работающих электрических устройств ах.
• Если к старой электропроводке подключена дополнительная нагрузка, то также следует проверить величину тока, которая не должна превышать допустимые пределы.
• При нагрузке, равной верхнему допустимому пределу, проверяется соответствие тока, протекающего через. Его величина не должна превышать номинальное значение рабочего тока автоматов. В противном случае автоматический выключатель обесточит сеть из-за перегрузки.
• Измерение тока также необходимо для определения режимов эксплуатации электрических устройств. Измерение токовой нагрузки электродвигателей выполняется не только для проверки их работоспособности, но и для выявления превышения нагрузки выше допустимой, которая может возникнуть из-за большого механического усилия при работе устройства.
• Если измерить ток в цепи работающего, то он покажет исправность.
• Работоспособность в квартире также проверяется измерением тока.

Мощность тока

Кроме силы тока, существует понятие мощности тока. Этот параметр определяет работу тока, выполненную в единицу времени. Мощность тока равна отношению выполненной работы к промежутку времени, за которое эта работа была выполнена. Мощность тока обозначают буквой «Р» и измеряют в ваттах.

Мощность рассчитывается путем перемножения напряжения сети на силу тока, потребляемого подключенными электрическими устройствами: Р = U х I. Обычно на электроприборах указывают потребляемую мощность, с помощью которой можно определить ток. Если ваш телевизор имеет мощность 140 Вт, то для определения тока делим эту величину на 220 В, в результате получаем 0,64 ампера. Это значение максимального тока, на практике ток может быть меньше при снижении яркости экрана или других изменениях настроек.

Измерение тока приборами

Для определения потребления электрической энергии с учетом эксплуатации потребителей в разных режимах, необходимы электрические измерительные приборы, способные выполнить измерение параметров тока.

• . Для измерения величины тока в цепи используют специальные приборы, называемые амперметрами. Они включаются в измеряемую цепь по последовательной схеме . Внутреннее сопротивление амперметра очень мало, поэтому он не влияет на параметры работы цепи.Шкала амперметра может быть размечена в амперах или других долях ампера: микроамперах, миллиамперах и т.д. Существует несколько видов амперметров: электронные, механические и т.д.

• является электронным измерительным прибором, способным измерить различные параметры электрической цепи (сопротивление, напряжение, обрыв проводника, пригодность батарейки и т.д.), в том числе и силу тока. Существуют два вида мультиметров: цифровой и аналоговый. В мультиметре имеются различные настройки измерений.

Порядок измерения силы тока мультиметром

• . Если необходимо произвести измерение тока без разрыва электрической цепи, то измерительные клещи будут отличным вариантом для выполнения этой задачи. Этот прибор выпускают нескольких видов, и разной конструкции . Некоторые модели могут измерять и другие параметры цепи. Пользоваться измерительными токовыми клещами очень удобно.

Способы измерения тока

Для измерения силы тока в электрической цепи, необходимо один вывод амперметра или другого прибора, способного измерять силу тока, подключить к положительной клемме источника тока или, а другой вывод к проводу потребителя. После этого можно измерять силу тока.

При измерениях необходимо соблюдать аккуратность, так как при размыкании действующей электрической цепи может возникнуть электрическая дуга.

Для измерения силы тока электрических устройств, подключаемых непосредственно к розетке или кабелю бытовой сети, измерительный прибор настраивается на режим переменного тока с завышенной верхней границей. Затем измерительный прибор подключают в разрыв провода фазы.

Все работы по подключению и отключению допускается производить только в обесточенной цепи. После всех подключений можно подавать питание и измерять силу тока. При этом нельзя касаться оголенных токоведущих частей, во избежание поражения электрическим током. Такие методы измерения неудобны и создают определенную опасность.

Значительно удобнее проводить измерения токоизмерительными клещами, которые могут выполнять все функции мультиметра, в зависимости от исполнения прибора. Работать такими клещами очень просто. Необходимо настроить режим измерения постоянного или переменного тока, развести усы и охватить ими фазный провод . Затем нужно проконтролировать плотность прилегания усов между собой и измерить ток. Для правильных показаний необходимо охватывать усами только фазный провод. Если охватить сразу два провода, то измерения не получится.

Токоизмерительные клещи служат только для замеров параметров переменного тока. Если их использовать для измерения постоянного тока , то усы сожмутся с большой силой, и раздвинуть их можно будет только, отключив питание.

Электри́ческий ток - направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц. Такими частицами могут являться: в металлах - электроны, в газах - ионы и электроны, в вакууме при определенных условиях - электроны, в полупро-водниках - электроны и дырки (электронно-дырочная проводимость). Иногда электрич. током называют также ток смещения, возникающий в результате изменения во времени электрического поля. Электрический ток имеет количественные характеристики: скалярную - силу тока, и векторную - плотность тока.

Сила тока - физическая величина , равная отношению количества заряда, прошедшего за некоторое время через поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени.Сила тока в Международной системе единиц (СИ) измеряется в амперах (русское обозначение: А).По закону Ома сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку цепи, и обратно пропорциональна егосопротивлению:

Мощность электрического тока - это отношение произведенной им работы ко времени в течение которого совершена работа. Мощность измеряется в ваттах. Ваттме́тр-измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрич. тока или электромагнитного сигнала.

Электрическое напряжение - это величина, численно равная работе по перемещению единицы электрического заряда между двумя произвольными точками электрической цепи.

2. Постоянный электрический ток. Характеристики электрического поля. Закон Ома для участка цепи. Сформулируйте и запишите закон Джоуля-Ленца.

Электрический ток называют постоянным, если сила тока и его направление не меняются с течением времени. Основные характеристики электрического поля : потенциал, напряжение и напряженность. Энергия электрического поля, отнесенная к единице положительного заряда, помещенного в данную точку поля, и называется потенциалом поля в данной его точке. потенциал электрического поля в данной его точке численно равен работе, совершаемой сторонней силой при перемещении единицы положительного заряда из-за пределов поля в данную точку. Потенциал поля измеряется в вольтах. Если потенциал обозначить буквой φ, заряд - буквой q и затраченную на перемещение заряда работу - W, то потенциал поля в данной точке выразится формулой φ = W/q

Напряжение между двумя точками электрического поля численно равно работе, которую совершает поле для переноса единицы положительного заряда из одной точки поля в другую.

Как видно, напряжение между двумя точками поля и разность потенциалов между этими же точками представляют собой одну и ту же физическую сущность. Напряжение измеряется в вольтах (В)

Величина Е, численно равная силе, которую испытывает единичный положительный заряд в данной точке поля, называется напряженностью электрического поля. F = Q х Е, где F - сила, действующая со стороны электрического поля на заряд Q, помещенный в данную точку поля, Е - сила, действующая на единичный положительный заряд, помещенный в эту же точку поля.

Закон Ома для участка цепи

Сила тока прямо пропорциональна разности потенциалов (напряжению) на концах участка цепи и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка:

I = U/R где U – напряжение на данном участке цепи

R – сопротивление данного участка цепи

Сформулируйте и запишите Джоуля-Ленца

При прохождении электрического тока по проводнику количество теплоты, выделяемое в проводнике, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого электрический ток протекал по проводнику.

Это положение называется законом Ленца - Джоуля.

Если обозначить количество теплоты, создаваемое током, буквой Q (Дж), ток, протекающий по проводнику - I, сопротивление проводника - R и время, в течение которого ток протекал по проводнику - t, то закону Ленца - Джоуля можно придать следующее выражение:

Так как I = U/R и R = U/I, то Q = (U2/R) t = UIt.

3. Чем обусловлено получение фигур Лиссажу? Нарисуйте фигуры, если частота по каналу Х = 50 Гц – соnst, а частота по каналу Y = 25,50,100,150 Гц.

Фигуры Лиссажу - замкнутые траектории, прочерчиваемые точкой, совершающей одновременно два гармонических колебания в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Вид фигур зависит от соотношения между периодами (частотами), фазами и амплитудами обоих колебаний

Х=50Гц,у=50Гц Х=50Гц,у=100Гц Х=50Гц, у=150 Гц х=50Гц у=25Гц

Чтобы ответить на вопрос, как измерить силу тока мультиметром, необходимо разобраться, что такое сила тока, и что собой представляет мультиметр. Итак, начнем с первой позиции.

Со школьной скамьи известно, что сила тока – это количество (объем) электроэнергии, который проходит через какой-нибудь проводник, к примеру, это может быть обычная лампочка или кусок проволоки. Сам же электрический ток – это направленное движение электронов. Так вот сила тока – это, по сути, количество электронов, прошедших через какую-то одну точку в проводнике за единицу времени (обычно считается за одну секунду). Чисто с физической стороны – это один ампер, равный одному кулону в секунду. На этом информацию по школьной программе можно считать законченной.

Теперь переходим к электрике. Для чего необходимо измерять силу тока? Основное назначение данной процедуры – это определить, не является ли проходящий через проводник ток выше, чем этот проводник может выдержать. Другого назначения нет.

А вот измерять лучше именно мультиметром, который собой представляет универсальный измерительный прибор, с помощью которого можно измерить не только силу тока, но и напряжение, и сопротивление электрической цепочки.

Виды мультиметров

В настоящее время рынок предлагает два вида мультиметров.

1. Аналоговые.
2. Цифровые.

Первая модель в своей конструкции имеет шкалу, на которой установлены показатели напряжения, силы тока и сопротивления, а также стрелку, указывающую измеряемые параметры электрических проводников. Начнем с того, что аналоговые мультиметры очень популярны среди новичков. Это и понятно, их цена в несколько раз ниже, чем у цифровых. Плюс возможность научиться на простом приборе.

Недостатков много, и один из главных – это большая погрешность показаний. Правда, в конструкции прибора есть построечный резистор, с помощью которого погрешность можно уменьшить. И все равно, если есть необходимость более точного определения параметров электрической цепи, то лучше выбирать цифровой вариант.

Цифровой мультиметр

Чисто с внешней стороны эта модель отличается от аналоговой только дисплеем, на который выводятся измеряемые величины. Экран в старых моделях светодиодный, в новых жидкокристаллический. При этом это самые точные мультиметры на сегодняшний день, который очень просты в обращении (нет необходимости заниматься подгонкой градуировки, как в случае с аналоговыми моделями).

Конструктивные особенности

Итак, в мультиметре есть два вида выходов, они обозначены цветом: красным и черным. А вот гнезд может быть на разных моделях разное количество: два, четыре или больше. Черный выход – это масса, то есть, общий (обозначается или «com», или минусом). Красный используется именно для измерений, то есть, является потенциальным. Здесь может быть несколько гнезд для измерения каждого параметра электрической цепи, то есть, сопротивления, напряжения и силы тока. На мультиметре такие гнезда обозначаются единицей измерения параметров, так что не ошибетесь.

Второй внешний элемент – это рукоятка, вращающаяся по кругу. С ее помощью устанавливается предел измерений. Так как перед нами стоит вопрос, как можно измерить силу тока мультиметром, то нас должна интересовать шкала с амперами. Хотелось бы отметить, что таких пределов на аналоговых тестерах меньше, чем на цифровых. Плюс ко всему последние комплектуются разными полезными опциями , к примеру, звуковым сигналом.

А вот теперь один из важных моментов . У каждого мультиметра есть предел по току, который является максимальным. Поэтому выбирая проверяемую электрическую сеть , необходимо сопоставить проверяемую ситу тока цепи с пределом в тестере. К примеру, если в проверяемой электрической цепочке предполагается, что проходящий по ней ток будет иметь показатель 200 А, то не стоит проверять эту цепь мультиметром с максимальным пределом в 10 А. Предохранители прибора тут же сгорят, как только вы начнете тестирование. Кстати, максимальный показатель обязательно указывается на корпусе прибора или в его паспорте.

Измеряем силу тока

Что нужно сделать в первую очередь:

• устанавливаем щупы: черный в черное гнездо, красный в красное с обозначением ампера – «А»;
• переключаем тумблер, который показывает, какой ток надо будет проверять: переменный «AC» или постоянный «DC»;
• устанавливается интервал измеряемых пределов так, чтобы не спалить сам прибор, то есть, предел установить таким, который будет выше ожидаемого уровня силы тока в электрической цепи.

Подготовительный этап закончен, мультиметр готов, можно проводить измерение силы тока.

Внимание! Перед тем как проводить замеры, необходимо электрическую сеть обесточить. Не стоит проводить тестирование во влажной среде или в помещении с высокой влажностью . Придерживайтесь обязательно требований техники безопасности.

К примеру, как проверить участок электропроводки. Для этого концы участка надо оголить (удалить изоляцию на проводах) и подключить к ним два щупа от мультиметра. Кстати, на конце черного провода установлен «крокодил», так что подсоединить его к проводке не составит труда. На красном проводе установлен именно щуп в виде шила. Его придется вручную подсоединять, прикладывая щуп к оголенному концу.

Итак, если все приготовления закончены, можно подавать на участок проводки напряжение. На дисплее мультиметра должны показаться цифровые обозначения силы тока. Если на экране высветились нули, то это или обрыв сети, или неправильно установлен предел измерений. Поэтому выключите подачу тока на участок, отсоединить мультиметр и настройте его под другую ожидаемую величину. И все, то же самое, проведите заново.

Что можно дополнительно посоветовать?

• Будет лучше, если перед тем как начать работу по тестированию проводника, ознакомиться с инструкцией к прибору. Особое внимание надо уделить разделу, где описываются меры предосторожности.
• Обязательно при использовании мультиметра надевать на руки защитные резиновые перчатки.

Абстрактное понятие об электрическом токе есть у каждого человека. Для электрического прибора источник питания - это нечто вроде источника воздуха для любого дышащего организма. Но на этих сравнениях понимание природы явления ограничивается, и только специалисты понимают суть глубже.

В школьной программе все проходят курс физики, в котором описаны основные понятия и законы электричества. Сухой, научный подход не вызывает интерес у детей, поэтому большинство взрослых не имеют никакого представления о том, что из себя представляет электрический ток, почему он возникает, как у него единица измерения, и как вообще что-то может двигаться сквозь неподвижные металлические провода, да еще заставлять работать электроприборы.

Простыми словами об электрическом токе

Стандартное определение из школьного учебника по физике лаконично описывает явление электрического тока. Но если говорить откровенно, то полноценно понять это можно, если изучить предмет гораздо глубже. Ведь информация изложена на другом языке - научном. Гораздо легче разобраться в природе физического явления, если описать все привычным языком, понятному любому человеку. Например, ток в металле.

Начать следует с того, что все, что мы считаем твердым и неподвижным, является таким только в нашем представлении. Кусок металла, лежащий на земле - это монолитное неподвижное тело в человеческом понимании. Для аналогии представим нашу планету в космосе, взглянув на нее с поверхности Марса. Земля кажется целостным, неподвижным телом. Если же приблизиться к ее поверхности, то станет очевидно, что это не монолитный кусок материи, а постоянное движение: вода, газы, живые существа, литосферные плиты - все это безостановочно перемещается, хотя из далекого космоса этого и не видно.

Вернемся к нашему лежащему на земле куску металла. Он неподвижен, потому что мы смотрим на него со стороны как на монолитный объект. На атомном же уровне он состоит из постоянно движущихся мельчайших элементов. Они бывают разные, но среди всех, нам интересны электроны, которые и создают в металлах электромагнитное поле, порождающее тот самый ток. Слово «ток» нужно понимать буквально, потому что когда элементы с электрическим зарядом перемещаются, то есть «текут», из одного заряженного объекта в другой - тогда и происходит «электрический ток».

Разобравшись с основными понятиями, можно вывести общее определение:

Электрический ток - это поток заряженных частиц, движущихся из тела с более высоким зарядом в тело с более низким зарядом.

Чтобы еще точнее понять суть, нужно углубиться в детали и получить ответы на несколько основных вопросов.

Видео сюжет

Ответы на главные вопросы об электрическом токе

После формулировки определения, возникает несколько логичных вопросов.

1. Что заставляет ток «течь», то есть перемещаться?
2. Если мельчайшие элементы металла постоянно перемещаются, то почему он не деформируется?
3. Если что-то перетекает из одного объекта в другой, то меняется ли масса этих объектов?

Ответ на первый вопрос прост. Как вода течет с высокой точки в низкую - так и электроны будут течь из тела с высоким зарядом в тело с низким, повинуясь законам физики. А «заряд» (или же потенциал) - это количество электронов в теле, и чем их больше - тем заряд выше. Если между двумя телами с разными зарядами будет проложен контакт - электроны из более заряженного тела потекут в менее заряженное. Так возникнет ток, который закончится тогда, когда заряды двух контактирующих тел уравняются.

Чтобы понять, почему провод не меняет структуру, несмотря на то, что в нем постоянно происходит движение, нужно представить его в виде большого дома, в котором живут люди. Размер дома не будет меняться о того, сколько людей в него заходят и выходят, а также перемещаются внутри. Человек в данном случае аналог электрона в металле - он свободно перемещается и не имеет особой массы по сравнению с целым зданием.

Если электроны перемещаются из одного тела в другое - почему масса тел не меняется? Дело в том, что вес электрона настолько мал, что, даже если удалить из тела все электроны, его масса не изменится.

Что такое единица измерения силы тока

• Сила тока.
• Напряжение.
• Сопротивление.

Если попытаться описать понятие силы тока простыми словами, лучше всего представить поток автомобилей, проходящих через тоннель. Автомобили - это электроны, а тоннель - провод. Чем больше автомобилей проходит в один момент времени через поперечное сечение тоннеля - тем больше сила тока, которая измеряется прибором под названием «амперметр» в Амперах (А), а в формулах обозначается буквой (I).

Напряжение - это относительная величина, выражающая разницу зарядов тел, между которыми идет ток. Если у одного объекта заряд очень высокий, а другого очень низкий, то между ними будет высокое напряжение, для измерения которого используют прибор «вольтметр» и единицы под названием Вольт (V). В формулах идентифицируется буквой (U).

Сопротивление характеризует способность проводника, условно медного провода, пропускать через себя определенное количество тока, то есть электронов. Оказывающий сопротивление проводник генерирует тепло, расходуя часть энергии проходящего через него тока, тем самым понижая его силу. Сопротивление вычисляют в Омах (Ом), а в формулах используют букву (R).

Формулы для вычисления характеристик тока

Применяя три физические величины, можно вычислять характеристики тока, используя Закона Ома. Он выражается формулой:

I=U/R

Где I - сила тока, U - напряжение на участке цепи, R - сопротивление.

Из формулы мы видим, что сила тока вычисляется путем деления величины напряжения на величину сопротивления. Отсюда мы имеем формулировку закона:

Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Из данной формулы математическим путем можно вычислить другие ее составляющие.

Сопротивление:

R=U/I

Напряжение:

U=I*R

Важно отметить, что формула действительна только для конкретного участка цепи. Для полной, замкнутой цепи, а также других частных случаев есть другие законы Ома.

Видео сюжет

Влияние тока на разные материалы и живых существ

Разные химические элементы под действием тока ведут себя по-разному. Некоторые сверхпроводники не оказывают сопротивления движущимся сквозь них электронам, не вызывая никакой химической реакции. Металлы же при излишнем для них напряжении могут разрушаться, плавиться. Диэлектрики, не пропускающие ток, вообще не вступают с ним ни в какое взаимодействие и тем самым ограждают от него окружающую среду. Это явление успешно используется человеком при изоляции проводов резиной.

Для живых организмов ток неоднозначное явление. Он способен оказывать как благотворное, так и разрушительное воздействие. Люди давно используют контролируемые разряды в лечебных целях: от легких стимулирующих мозговую деятельность разрядов, до мощных ударов электричеством, способных запустить остановившееся сердце и вернуть человека к жизни. Сильный разряд способен привести к серьезным проблемам со здоровьем, ожогам, отмиранию тканей и даже мгновенной смерти. Работая с электрическими приборами, нужно соблюдать правила техники безопасности.

Очень хорошо, когда в инструментальном «арсенале» владельца дома или квартиры имеются контрольно-измерительные приборы. В частности если речь идет об электрохозяйстве, нередко приходится прибегать к помощи . Этот компактный и относительно недорогой по нынешним временам прибор позволяет тестировать бытовую технику и освещение, выявлять неполадки в домашней электрической сети, контролировать уровень заряда батареек и аккумуляторов, становится незаменимым при различных электромонтажных работах.

Но кроме наличия самого мультиметра, необходимо еще и умение работать с ним. Вот здесь бывает сложнее. Если, скажем, с прозвоном провода, определением наличия и величины напряжения обычно проблем не возникает, то с замером силы тока у многих возникают неясности. И, кстати, эта операция, по сравнению с другими упомянутыми, наиболее сложна и в определенных условиях бывает наиболее опасна.

Поэтому темой предлагаемой публикации станет вопрос, как измерить силу тока мультиметром.

Для начала вспомним, что же это такое – сила электрического тока.

Этот показатель (I) измеряется в и входит в число основных физических величин, определяющих параметры той или иной электрической цепи. К двум другим относят напряжение (U, измеряется в вольтах) и сопротивление нагрузки (R, измеряется в омах).

Как преподносилось в школьном курсе физики, электрический ток является направленным движением заряженных частиц по проводнику. Если рассматривать с большим упрощением, вызывается он электродвижущей силой, возникающей из-за разности потенциалов (напряжения) на полюсах (клеммах, контактах) подключенного источника питания. По своей сути сила тока показывает количество этих самых заряженных частиц, проходящих через конкретную точку (элемент схемы) в единицу времени (секунду).

На величину силу тока в цепи влияют два других параметра. Напряжение связано прямой пропорциональностью – так, например, его увеличение вызывает и повышение силы тока. Сопротивление – наоборот, то есть с его ростом при том же напряжении сила тока снижается.

А слева на иллюстрации показано графическое, удобное для восприятия, изображение закона Ома, показывающего эти взаимосвязи. Из этой «пирамиды» легко составляются формулы в их привычном написании:

U = I × R

I = U / R

R = U / I

Итак, сила тока измеряется в амперах. С некоторым упрощением можно объяснить так, что 1 ампер – это ток, который возникнет в проводнике сопротивлением 1 ом, если к нему приложить напряжение, равное одному вольту.

Кроме основной единицы, используют и производные. Так, довольно часто приходится иметь дело с миллиамперами. Из самого термина понятно, что 1 мА = 0.001 А.

Кстати, сразу упомянем, и про мощность. Ток в 1 ампер, вызванный напряжением 1 вольт, выполнит работу в 1 джоуль. А если это привести к единице времени (секунде), то получится значение мощности, равное 1 ватту.

Это определяется формулой закона Джоуля-Ленца:

P = U × I

где Р – мощность, выраженная в ваттах.

Для чего все это рассказывалось? Да просто потому, что большинство случаев замера силы тока, так сказать, на бытовом уровне, так или иначе связано с определением других параметров. Согласитесь, мало кому придет в голову мысль: «а дай-ка я проверю силу тока просто так», то есть без дальнейшего практического приложения. Тем более что, как уже упоминалось выше, работа с амперметром – наиболее сложная и зачастую небезопасная.

Например, в каких случаях чаще всего замеряют силу тока:

• Для уточнения реальной потребляемой мощности того или иного бытового электроприбора. Промерив значения силы тока и напряжения несложно по формуле вычислить и мощность.
• Этот же промер и последующий расчет позволяют оценить, советует ли подводимая линия питания таким нагрузкам.
• Случается, что подобные «ревизии» позволяют выявить пока еще скрытые, незамеченные дефекты прибора – когда значение силы тока (и мощности, соответственно) намного отличаются от заявленного в паспорте номинала в ту или иную сторону.
• Измерения силы тока позволяют оценить степень заряженности автономных источников питания – аккумуляторов и батареек. Проверка их по напряжению никогда не дает объективной картины. Вольтметр может показать, скажем, положенные 1.5 вольта, но уже спустя несколько минут элемент питания безнадежно «сядет». То есть проверку следует проводить именно измерением силы тока.
• Таким измерением можно выявить утечку тока, там, где ее по идее быть не должно. Это часто практикуется автомобилистами, если у них есть подозрения, что аккумулятор слишком активно разряжается, когда машина «отдыхает» в гараже или на стоянке. Проведенная проверка позволяет локализовать участок утечки и избежать, кстати, немалых проблем, к которым она может привести.

• Иногда требует проверки зарядное устройство аккумулятора – выдает ли оно необходимое значение тока зарядки.

Возможны и иные случаи, когда требуется иметь объективные данные о реальной силе тока. Но основные случаи все же перечислены.

Разбираемся с устройством мультиметра

Для измерения силы тока используются специальные приборы, название которых говорит само за себя – амперметры. В продаже чаще всего встречаются амперметры стационарной установки, в виде панелек или для DIN-рейки. Они обычно монтируются в распределительном щите и позволяют отслеживать текущие показатели силы тока, например, за всю локальную систему электроснабжения или на какой-то выделенной её линии.

Устанавливают такие приборы, если в этом есть необходимость, только специалисты электрики. Измерить силу протекающего тока с помощью них – проще простого. Необходимо просто взглянуть на текущие показания при включенной на линии нагрузке.

Этим, по сути, их функциональность и ограничивается. Естественно, у хозяина квартиры (дома) не будет возможности снять подобный прибор с места его стационарной установки для проведения замеров в другом месте.

Другой вариант, который уже позволяет работать в нужном месте – это так называемый лабораторный амперметр. Настольный прибор, в котором имеются клеммы, то есть предусмотрена возможность подключения измерительных проводов со щупами для проверки силы тока на том или ином участке цепи.

Но приобретать такой «девайс» для домашнего инструментального «арсенала» - вряд ли имеет смысл. Просто по той причине, что замером силы тока все и ограничивается. А это измерение, кстати, как уже говорилось, проводится на «бытовом» уровне, пожалуй, реже всего.

Поэтому такие приборы популярности себе не снискали. И оптимальным вариантом является мультитестер (мультиметр).

Эти измерительные многофункциональные приборы представлены в продаже в очень большом разнообразии. Первое, сразу бросающееся в глаза различие – приборы могут быть стрелочными, со снятием показаний со шкал. Несмотря на то что считаются уже «вчерашним днем», некоторые мастера отдают предпочтение именно им. Но для новичка может быть затруднительно на первых порах считывать показания – со шкалами и шагом из градуировки по неопытности несложно запутаться.

Поэтому максимальной популярностью пользуются все же цифровые мультиметры, демонстрирующие на дисплее показания в абсолютном выражении. Умение пользоваться такими приборами приобретается гораздо быстрее. Стоимость многих моделей – весьма доступная, и подобные мультитестеры прочно вошли в домашний инструментальный набор.

Но и среди них бывают существенные различия, которые необходимо знать и учитывать при проведении измерения электрических параметров.

Наиболее удобны, наверное, мультиметры, в которых достаточно выставить лишь режим измерений. Допустимый диапазон при этом не указывается – прибор автоматически подстроится под параметры цепи, проведет замер и выдаст искомый результат.

Пример показан на иллюстрации:

Рукоятка переключателя режимов (поз.1) имеет всего несколько положений. Это напряжение – объединено переменное V AC (значок ~) и постоянное DC (-), в вольтовом и милливольтом диапазоне. Аналогично и с силой тока – А, тоже без разделения на тип тока, но с градацией на амперы и миллиамперы. Кроме того, обязательно имеется опция замера сопротивления и прозвона цепи. Могут быть и другие заложенные функции.

В нижней части расположены гнезда для подключения измерительных проводов со щупами. Их бывает три или четыре. Обязательно имеется гнездо СОМ – для « общего» провода (поз. 2), как правило – черного цвета. Гнездо поз. 3 – для красного провода при проведении подавляющего большинства измерений. Под гнездом имеется надпись с указанием допустимых пределов измерений по напряжению и току. И, наконец, гнездо поз. 4 – выделено для замеров силы тока, исчисляемой в амперах. Также указан допустимый предел - не более 10 А.

Показания высвечиваются на цифровом дисплее (поз. 5).

Такие приборы удобны, однако их стоимость в несколько раз превышает цену на широкодоступные мультиметры. Поэтому их чаще можно увидеть у профессионалов.

Более распространенный вариант – мультиметры, при пользовании которыми необходимо не только переключать режим и переставлять измерительные провода, но еще и указывать предполагаемый диапазон измерений.

При пользовании таким мультиметром требуется не только указать режим работы, но и выставит переменный или постоянный ток. И уже в этом секторе установить переключатель в предполагаемый диапазон измерений, выраженный в миллиамперах мА (бывает еще и в микроамперах, µА ) или в амперах А .

Аналогично дело обстоит и с режимами замера напряжения.

Еще нюанс – показан пример с четырьмя гнездами подключения проводов. Здесь для измерения силы тока для красного провода выделено два гнезда. Одно – с токами до 200 мА, второе – до 10 А. Все остальные замеры (напряжения, сопротивления, емкости и другие) проводятся через отдельное гнездо.

Но обычно под этими гнездами-клеммами располагается понятная схема, позволяющая избежать ошибок. Просто надо быть внимательным.

А теперь – еще один очень важный нюанс. Показанные выше приборы позволяют проводить замер силы тока как постоянного, так и переменного. Но очень часто обычными пользователями приобретаются мультиметры с «усеченными» возможностями. Такие приборы широко популярны из-за своей супердоступной цены. И некоторые потенциальные владельцы не обращают внимание на этот их недостаток.

Так, наиболее распространенными на бытовом уровне являются мультитестеры типа DT830 или DT832. Они позволяют выполнить бо́льшую часть возможных измерений. Но, обратите внимание, функции амперметра для переменного тока у них НЕ ПРЕДУСМОТРЕНА .

Таким образом, если есть необходимость проверить силу тока в цепи работающего от сети 220 В/50 Гц бытового прибора, то просто так это не получится. Потребуется искать другой, более совершенный мультиметр. Или придумывать дополнительные «усовершенствования», которые позволят обойтись и таким тестером. Об этом будет сказано ниже.

Основные принципы замера силы тока

Главной особенностью работы с мультитестером в режиме амперметра является то, что он обязательно должен быть включен в разрыв цепи. Такое подключение называется последовательным. По сути, прибор становится частью этой цепи, то есть весь ток должен пройти именно через него. А как известно, сила тока на любом участке неразветвленной электрической цепи постоянна. Проще говоря, сколько «вошло» столько должной и «выйти». То есть место последовательного подключения амперметра особого значения не имеет.

Чтобы стало понятнее, ниже размещена схема, в которой показывается разница в подключении мультиметра в разных режимах работы.

• Итак, при замере силы тока мультиметр включается в разрыв цепи, сам становясь одним из ее звеньев. То есть будет проблема, как этот разрыв цепи организовать практически. Решают по-разному – это будет показано ниже.
• При замере напряжения (в режиме вольтметра) цепь, наоборот, не разрывается, а прибор подключается параллельно нагрузке (участку цепи, где требуется узнать напряжение). При замере напряжения источника питания щупы подключаются напрямую к клеммам (контактам розетки), то есть мультиметр сам становится нагрузкой.
• Наконец, если меряется сопротивление, то внешний источник питания вообще не фигурирует. Контакты прибора подключаются непосредственно к той или иной нагрузке (прозваниваемому участку цепи). Необходимый ток для проведения измерений поступает из автономного источника питания мультитестера.

Вернемся к теме статьи - к замерам силы тока.

Очень важно изначально правильно установить на мультиметре, помимо постоянного или переменного тока, диапазон измерений. Надо сказать, что у начинающих с этим часто возникают проблемы. Сила тока – величина крайне обманчивая. И «спалить» свой прибор, а то и наделать больших бед, неправильно установив верхний предел измерений – проще простого.

Поэтому настоятельная рекомендация – если вы не знаете, какая сила тока ожидается в цепи, начинайте измерения всегда с максимальных величин. То есть, например, на том же DT 830 красный щуп должен быть установлен в гнездо на 10 ампер (показано на иллюстрации красной стрелкой). И рукоятка переключатель режимов работы также должно показывать на 10 ампер (голубая стрелка). Если измерения покажут, что предел завышен (показания получаются менее 0,2 А), то можно, чтобы получить более точные значения, переставить сначала красный провод в среднее гнездо, а затем ручку переключателя – в положение 200 мА. Бывает, что и этого многовато, и приходится переключателем снижать еще на разряд и т.д. Не вполне удобно, не спорим, но зато безопасно и для пользователя, и для прибора.

Кстати, о безопасности. Никогда не следует пренебрегать мерами предосторожности. И особенно если речь идет об опасных напряжениях (а сетевое напряжение 220 В – чрезвычайно опасно) и высоких токах.

Мы здесь спокойно ведём разговор об амперах, а между тем, безопасным для человека считается ток не выше 0.001 ампера. А ток всего в 0.01 ампера, прошедший через тело человека, чаще всего приводит к необратимыми последствиям.

Что важно знать об опасности электрического тока

Электричество – это величайший помощник человечества. Но при неграмотном, беспечном или откровенно наплевательском отношении к соблюдению безопасности – карает мгновенно и беспощадно. Что необходимо накрепко запомнить об , прежде чем приступать к любым электромонтажным работам – читайте в специальной публикации нашего портала.

Проведение замеров силы тока, особенно если работа ведется в самом высоком диапазоне, рекомендуется проводить максимально быстро. В противном случае мультитестер может просто перегореть.

Об этом, кстати, могут информировать и предупреждающие надписи около гнезда подключения измерительного провода.

Обратите внимание. Слово «unfused» в данном случае обозначает, что прибор в этом режиме не защищен плавким предохранителем. То есть при перегреве он просто выйдет полностью из строя. Указано и допустимое время замера – не более 10 секунд, да и то не чаще одного раза в 15 минут («each 15 m»). То есть после каждого такого замера придется еще и выдерживать немалую паузу.

Справедливости ради – далеко не все мультиметры настолько «привередливые». Но если такое предупреждение есть – пренебрегать им не стоит. И в любом случае замер силы тока проводить максимально быстро.

Как проводится измерение силы тока

В этом разделе статьи рассмотрим несколько наиболее характерных случаев.
И для начала ответим на один почему-то весьма часто задаваемый, и при этом – совершенно безграмотный вопрос.

Как измерить силу тока в розетке?

Никакого тока в розетке не ищите – там есть только напряжение на контактах, между фазой и нулем. А ток возникнет лишь тогда, когда к розетке будет подключена нагрузка – неважно что это, лампочка накаливания или бытовой прибор. Естественно, рассчитанный на работу с сетевым напряжением 220 вольт.

А что будет, если в режиме амперметра все же вставить щупы мультитестера в розетку? Да все произойдет очень просто и быстро. Собственное сопротивление прибора – невелико, то есть практически гарантированно получается короткое замыкание. Вспомните закон Ома – при стремящемся к нулю сопротивлении сила тока возрастает до огромных значений. Хорошо, если все ограничится срабатыванием защиты и перегоранием плавкого предохранителя в мультитестере. Если он «unfused», о чем говорилось выше – гарантированное перегорание, и прибор нередко остается только выбрасывать. И это еще в лучшем случае – иногда бывают и «фейерверки».

Запомните «золотую истину» – пока к розетке ничего не подключено, ток в ней однозначно равен нулю. И проверять это экспериментально – себе дороже!

А вот замер силы тока в цепи подключённого к розетке бытового прибора – это уже совсем другой случай.

Как измерить силу тока в цепи подключенного бытового прибора

Нельзя сказать, что подобная проверка проводится часто, но иногда она помогает разобраться с правильностью организации домашней электросети. То есть сопоставить соответствие реальной силы тока подведенным к розетке проводам и возможностям другого электротехнического оборудования. Или же дает возможность проверить реальную потребляемую мощность бытового прибора. Если она сильно отличается от паспортной в ту или иную сторону, это может говорить о пока еще не выявленной неисправности.

Схема в общих чертах выглядит следующим образом

1 – розетка 220 вольт.

2 – условно – бытовой прибор.

3 – кабель питания прибора.

4 – точки разрыва цепи (подсоединения щупов тестера). В данном случае они показаны на фазном проводе, хотя для проверки силы переменного тока это не имеет никакого значения — могут быть и на нулевом.

5 – мультиметр, установленный в режим измерения переменного тока 10 А

6 – измерительные провода мультитестера.

Все просто – после сборки такой схемы необходимо подсоединить кабель питания к розетке, а затем запустить бытовой прибор в нужном режиме выключателем. И спустя 3÷5 секунд (некоторым приборам требуется время для выхода на номинальный режим) снять показания силы тока в амперах.

Но как это осуществить, так сказать, технологически? Резать изоляцию и затем – один из проводов кабеля питания, чтобы подключить в разрыв амперметр? Иногда поступают и так. Пример показан на иллюстрации.

Согласитесь, не слишком привлекательный вариант. Нарушается целостность внешней оплетки провода. Концы придется после замеров сращивать и изолировать. Для разовой срочной проверки – может, и сгодится, но не более того.

Городить дополнительные провода между розеткой и вилкой, чтобы «вклинить» между ними амперметр? Тоже довольно неудобно.

Чтобы замеры были безопасными, а их проведение занимало минимум времени и усилий, можно изготовить специальное приспособление. Для этого потребуется небольшая фанерная площадка, две накладные (внешние) розетки (самые дешевые) и отрезок сетевого шнура с вилкой.

Схематично этот «испытательный стенд» будет выглядеть так:

На небольшом жестком фрагменте (поз. 1) например, фанерном, текстолитовом и т.п., крепятся две розетки, так, как показано на схеме. Розетки совершенно условно пронумеруем №1 и №2, а их контакты назовем соответственно 1а и 1б, 2а и 2б.

К розеткам поводится сетевой шнур (поз.4) с вилкой (поз.3). Эта вилка будет подключаться в обычную сетевую розетку.

Шнур разделан, и два его провода подключены к клеммам одноимённых контактов обеих розеток. То есть на схеме это 1а и 2а. А вторая пара, 1б и 2б контактов соединена перемычкой из одножильного провода.

Как проводить замеры с таким приспособлением?

• Для начала – витка сетевого шнура подключается к розетке (к любой или к тестируемой, то есть к той, к которой подключается на постоянной основе испытываемый бытовой прибор). Вся конструкция у нас после сборки полностью закрыта, изолирована, никаких открытых токопроводящих деталей нет.
• Имеет смысл для начала проверить напряжение в розетке. Если конечной целью ставится определение реальной мощности прибора, то этот параметр желательно уточнить. Иногда, если домашняя сеть не имеет стабилизатора, он значительно отличается от заявляемых 220 вольт. То есть это может повлиять на конечный результат.

Проверить напряжение несложно. Мультиметр переключается в режим ~V (ACV) с диапазоном больше 220 вольт (обычно это 750 вольт). Штекера проводов устанавливаются в соответствующие гнезда прибора (СОМ и ~V). Затем щупы прибора вставляются в контакты розеток 1а и 2а, как показано на схеме ниже.

• После этого в одну розетку (любую) вставляется вилка сетевого шнура испытываемого прибора. Цепь не замкнута – разрыв ее получается на второй розетке.
• Мультитестер переводится в режим амперметра переменного тока (~A или ACA) в максимальный диапазон. Штекер красного измерительного провода переставляется в соответствующий разъем.

• После этого щупы мультитестера вставляются в гнезда оставшейся свободной розетки. И теперь осталось только включить испытываемый бытовой прибор и снять с мультитестера показания силы тока.