Виды и приборы. Принцип измерений и особенности. Измерение тока

Чем измерить напряжение в розетке или определить значение тока, протекающего через нее? Такой вопрос становился практически перед каждым из нас. Ответ на него достаточно прост – это мультиметр, универсальное устройство для измерения самых различных электрических параметров.

Главной особенностью данного устройства является сочетание в себе самых разнообразных устройств, которые могут потребоваться как профессиональному, так и доморощенному электрику. При этом чтоб пользоваться таким прибором не надо обладать какими-либо специфическими знаниями. Достаточно вспомнить школьные уроки физики.

Перед тем как измерить напряжение в розетке мультиметром давайте разберемся как работает данный прибор. А также разберемся с величинами, которые он способен измерять.

Мультиметры могут быть аналоговыми или цифровыми. Ответ на вопрос какой из них лучше очевиден – цифровой прибор. Ведь цифровые мультиметры всегда указывают точное значение измеряемой величины, лояльно воспринимают неправильное подключение щупов, да и не так требовательны к условиям эксплуатации. В то же время в пользу аналоговым приборов есть только один аргумент – цена.

Именно поэтому в нашей статье мы рассмотрим цифровой мультиметр. И начнем наш обзор с щупов мультиметра. Для их подключения обычный прибор имеет два или три гнезда.

Итак:

Черный щуп должен подключаться к гнезду «СОМ» , который является минусовым или заземлением. Это зависит от измеряемой величины.

Красный щуп подключается к одному из двух оставшихся гнезд . Аббревиатура «VΩmA» обозначает, что данное гнездо предназначено для измерения напряжения, сопротивления и силы тока, но только при небольших его значениях. Для измерения силы тока в 1А и более следует использовать гнездо 10АDC, которое обладает более мощной контактной частью.

Теперь давайте поговорим о величинах, которые может измерять обычный цифровой мультиметр. У разных производителей обозначение некоторых величин может отличаться, поэтому мы приведем все возможные варианты.

Итак:

Для измерения постоянного напряжения следует использовать предел, обозначенный DCV . В данном пределе обычно имеется несколько положений для измерений напряжения от 200mV до 1кV. Для измерения переменного напряжения следует использовать предел с обозначением ACV. Он обычно так же имеет несколько положений для измерений от 100В до 1000В.
Для измерения токов предназначен предел DCA . Он так же имеет несколько положений нескольких сотен микроампер, до нескольких сотен миллиампер. Кроме того, обычно имеется положение для измерения силы тока в до 10А. Но для подключения устройства в данное положение инструкция советует переставить красный щуп в соответствующее гнездо. Это необходимо для того, что ток в 10А достаточно большой и слабенькие контакты гнезда «VΩmA» просто перегорят от него.
Для измерения сопротивления цепи у нас имеется предел «Ω» . Он имеет несколько положений для измерений величин от 200Ом до 2МОм.

Обратите внимание! Измерять любую величину можно и при помощи большего предела. Например, напряжение в 100В можно измерять в положении не 200В, а в положении 1000В. Но с увеличением предела измерения увеличивается и погрешность прибора. В связи с этим полученные результаты измерений могут быть недостаточно достоверными.

Кроме этих основных величин многие устройства имеют дополнительные пределы для измерения коэффициента усиления транзистора по току, прозвонки на короткое замыкание, измерения параметров диодов и некоторые другие. Данные пределы уже более узконаправленные и более детально мы их рассматривать не будем.

Измерение тока и напряжения мультиметром

Умея пользоваться мультиметром можно рассмотреть вопрос как им производить измерение в зависимости от измеряемых величин. Ведь измерение токa в розетке сильно отличается от измерения напряжения. Кроме того, мы рассмотрим другие возможные варианты измерения этих величин в бытовых условиях.

Измерение напряжения мультиметром

Начнем с рассмотрения вопроса как измерить напряжение мультиметром в розетке? Данная процедура поможет ответить вам на вопрос соответствуют ли параметры сети нормативам и возможно ли подключение определенной электроустановки к ней.

Для этого прежде всего устанавливаем щупы в соответствующие гнезда. В нашем случае это гнездо «СОМ» для черного щупа и гнездо «VΩmA» для красного щупа.
Теперь производим необходимые переключения на самом мультиметре. Так как ток в розетке у нас имеет переменное значение, то необходимо выставить предел ACV.

Положение переключателя должно быть выше предполагаемого напряжения. То есть для розетки в которой должно быть 220В вы должны выбрать ближайшее большее значение. Если брать наш мультиметр, то мы выбираем значение в 750В. Для двух или трехфазных розеток номинальное значение напряжения составляет 380В, то есть мы так же выбираем положение в 750В.

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.

Аналоговые.
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.

Для измерения силы тока применяется измерительный прибор, который называется . Силу тока приходится измерять гораздо реже, чем напряжение или сопротивление , но, тем не менее, если нужно определить потребляемую мощность электроприбором, то без зная величины потребляемого ним тока, мощность не определить.

Ток, как и напряжение, бывает постоянным и переменным и для измерения их величины требуются разные измерительные приборы. Обозначается ток буквой I , а к числу, чтобы было ясно, что это величина тока, приписывается буква А . Например, I=5 A обозначает, что сила тока в измеренной цепи составляет 5 Ампер.

На измерительных приборах для измерения переменного тока перед буквой А ставится знак "~ ", а предназначенных для измерения постоянного тока ставится "– ". Например, –А означает, что прибор предназначен для измеренная силы постоянного тока.

О том, что такое ток и законы его протекания в популярной форме Вы можете прочитать в статье сайта «Закон силы тока» . Перед проведением измерений настоятельно рекомендую ознакомиться с этой небольшой статьей. На фотографии Амперметр, рассчитанный на измерение силы постоянного ток величиной до 3 Ампер.

Схема измерения силы тока Амперметром

Согласно закону, ток по проводам течет в любой точке замкнутой цепи одинаковой величины. Следовательно, чтобы измерять величину тока, нужно прибор подключить, разорвав цепь в любом удобном месте. Надо отметить, что при измерении величины тока не имеет значение, какое напряжение приложено к электрической цепи. Источником тока может быть и батарейка на 1,5 В, автомобильный аккумулятор на 12 В или бытовая электросеть 220 В или 380 В.

На схеме измерения также видно, как обозначается амперметр на электрических схемах. Это прописная буква А обведенная окружностью.

Приступая к измерению силы тока в цепи необходимо, как и при любых других измерениях, подготовить прибор, то есть установить переключатели в положение измерения тока с учетом рода его, постоянного или переменного. Если не известна ожидаемая величина тока, то переключатель устанавливается в положение измерения тока максимальной величины.

Как измерять потребляемый ток электроприбором

Для удобства и безопасности работ по измерению потребляемого тока электроприборами необходимо сделать специальный удлинитель с двумя розетками. По внешнему виду самодельный удлинитель ничем не отличается от обыкновенного удлинителя.

Но если снять крышки с розеток, то не трудно заметить, что их выводы соединены не параллельно, как во всех удлинителях, а последовательно.

Как видно на фотографии сетевое напряжение подается на нижние клеммы розеток, а верхние выводы соединены между собой перемычкой из провода с желтой изоляцией.

Все подготовлено для измерения. Вставляете в любую из розеток вилку электроприбора, а в другую розетку, щупы амперметра. Перед измерениями, необходимо переключатели прибора установить в соответствии с видом тока (переменный или постоянный) и на максимальный предел измерения.

Как видно по показаниям амперметра, потребляемый ток прибора составил 0,25 А. Если шкала прибора не позволяет снимать прямой отсчет, как в моем случае, то необходимо выполнить расчет результатов, что очень неудобно. Так как выбран предел измерения амперметра 0,5 А, то чтобы узнать цену деления, нужно 0,5 А разделить на число делений на шкале. Для данного амперметра получается 0,5/100=0,005 А. Стрелка отклонилась на 50 делений. Значит нужно теперь 0,005×50=0,25 А.

Как видите, со стрелочных приборов снимать показания величины тока неудобно и можно легко допустить ошибку. Гораздо удобнее пользоваться цифровыми приборами, например мультиметром M890G.

На фотографии представлен универсальный мультиметр, включенный в режим измерения переменного тока на предел 10 А. Измеренный ток, потребляемый электроприбором составил 5,1 А при напряжении питания 220 В. Следовательно прибор потребляет мощность 1122 Вт.

У мультиметра предусмотрено два сектора для измерения тока, обозначенные буквами А– для постоянного тока и А~ для измерения переменного. Поэтому перед началом измерений нужно определить вид тока, оценить его величину и установить указатель переключателя в соответствующее положение.

Розетка мультиметра с надписью COM является общей для всех видов измерений. Розетки, обозначенные mA и 10А предназначены только для подключения щупа при измерении силы тока. При измеряемом токе менее 200 мA штекер щупа вставляется в розетку mA, а при токе величиной до 10 А в розетку 10А.

Внимание, если производить измерение тока, многократно превышающего 200 мА при нахождении вилки щупа в розетке mA, то мультиметр можно вывести из строя.

Если величина измеряемого тока не известна, то измерения нужно начинать, установив предел измерения 10 А. Если ток будет менее 200 мА, то тогда уже переключить прибор в соответствующее положение. Переключение режимов измерения мультиметра допустимо делать только обесточив измеряемую цепь .

Рассчет мощности электроприбора по потребляемому току

Зная величину тока, можно определить потребляемую мощность любого потребителя электрической энергии, будь то лампочка в автомобиле или кондиционер в квартире. Достаточно воспользоваться простым законом физики, который установили одновременно два ученых физика, независимо друг от друга. В 1841 году Джеймс Джоуль, а в 1842 году Эмиль Ленц. Этот закон и назвали в их честь – Закон Джоуля – Ленца .

Этот недорогой прибор для бытового применения является универсальным. С помощью мультиметра, в зависимости от его модификации, можно решить несколько задач. К примеру, измерить силу тока. Как это правильно сделать?

Подготовка мультиметра к работе

Переключатель переводится в сектор «измерение тока» (A или DA). При этом выбирается его соответствующий предел. В некоторых моделях мультиметров есть отдельные позиции для цепей переменного и постоянного напряжения. Символика, нанесенная на лицевой панели, не даст ошибиться. Главное – знать, что обозначают литеры. Они идентичны для любого прибора.

В зависимости от величины и параметров тока (постоянный он или переменный) в соответствующие гнезда устанавливаются щупы.

Все, мультиметр к работе готов. Полная .

Порядок измерения силы тока

Если при определении величины напряжения прибор присоединяется к цепи параллельно, то в данном случае он включается в ее разрыв. Значение тока, протекающего через чувствительный элемент мультиметра, отражается на его ЖК-экране или шкале (величину показывает стрелка).

Как разорвать цепь, в которой измеряется величина силы тока? В зависимости от обстоятельств. К примеру, отпаять один из выводов радиодетали. В некоторых случаях придется перекусывать проводник. Если мультиметром производится измерение тока АКБ или батарейки, то еще проще. Цепь собирается с нуля.

Что учесть при измерении

В измерительную цепь обязательно включается ограничительное сопротивление. Это может быть резистор или «лампочка Ильича» (ее нить накала). Они позволяют защитить мультиметр от выхода из строя. Проще говоря, он не «сгорит».

Если индикатор силу тока не показывает, значит, предел измерения выбран неправильно. Его следует уменьшить на 1 позицию. И так до появления какого-то значения.
Замер производится кратковременно. Касания щупом проводов – не более пары секунд. Это особенно важно при измерении силы тока маломощных источников питания. Например, батареек. Длительный замер может привести к частичному, а то и полному разряду элемента.

Вот, в принципе, и вся инструкция по измерению мультиметром силы тока в электрической цепи. Ничего сложного здесь нет.

Запомните одно правило при измерениях: при измерении силы тока, соединяются последовательно с нагрузкой, а при измерении других величин — параллельно.

На рисунке ниже показано, как надо правильно соединять щупы и нагрузку для того, чтобы замерить силу тока:

Черный щуп, который воткнут в гнездо СОМ — его не трогаем, а красный переносим в гнездо, где написано mA или хA, где вместо х — максимальное значение силы тока, которую может замерить прибор. В моем случае это 20 Ампер, так как рядом с гнездом написано 20 А. В зависимости от того, какое значение силы тока вы собираетесь замерять, туда и втыкаем красный щуп. Если вы не знаете, какая примерно сила тока будет протекать в цепи, то ставим в гнездо хА:

Давайте проверим, как все это работает в деле. В нашем случае нагрузкой является вентилятор от компьютера. Наш блок питания имеет встроенную индикацию для показа силы тока, а как вы знаете с курса физики, сила тока измеряется в Амперах. Выставляем 12 Вольт, на мультиметре ручку крутим на измерение постоянного тока. Мы выставили предел измерения на мультике до 20 Ампер. Собираем как по схеме выше и смотрим показания на мультике. Оно в точности совпало со встроенным амперметром на .

Для того, чтобы измерить силу тока переменного напряжения мы ставим крутилку мультиметра на значок измерения силы тока переменного напряжения — «А~» и точно также по такой же схеме делаем замеры.

Как измерить постоянное напряжение мультиметром

Возьмем вот такую вот батарейку

Как мы видим, на ней написан ток 550 мАh , который она может выдавать в нагрузку в течение часа, то есть миллиампер в час, а также напряжение, которым обладает наша батарейка — 1,2 Вольта. Напряжение — это понятно, а вот что такое «ток в течение часа»? Допустим, наша нагрузка -лампочка кушает ток 550 мА. Значит лампочка будет светить один час. Или возьмем лампочку, которая светит послабее, и пусть она у нас кушает 55 мА, значит она сможет проработать 10 часов.

Значение 550 мА, которое у нас написано на батарейке, делим на значение, которое написано на нагрузке и получаем время, в течение которого все это будет работать, пока не сядет батарейка. Короче говоря, кто дружен с математикой, тому не составит труда понять сие чудо:-)

Давайте замеряем напряжение на батарейке, один щуп мультиметра ставим на плюс, а другой на минус, то есть подсоединяем параллельно , и вуаля!

В данном случае напряжение на батарейке 1,28 Вольт. Значение на новой батарейке всегда должно превышать то, которое написано на этикетке.

Давайте замеряем напряжение на блоке питания. Выставляем 10 Вольт и замеряем.

Красный — это плюс, черный — минус. Все сходится, напряжение 10,09 Вольт. 0,09 Вольт спишем на погрешность.

Если же мы спутаем щупы мультиметра или щупы блока, то ничего страшного не произойдет. Мультиметр покажет нам такое же значение, но со знаком «минус».

Имейте ввиду, на таких мультиметрах это не прокатывает

Для того, чтобы точно определить полярность не имея мультиметра, можно прибегнуть к нескольким советам, которые описаны в статье.

Как измерить переменное напряжение мультиметром

Ставим на мультике предел измерения переменного напряжения и замеряем напряжение в розетке. Без разницы, как совать щупы. У нет плюса и минуса. Там есть фаза и ноль. Грубо говоря, один провод в розетке не представляет опасности — это ноль, а другой может здорово попортить ваше самочувствие или даже здоровье — это фаза.

По идее в розетке должно быть 220 Вольт. Но у меня показывает 215. Ничего страшного в этом нет. Напряжение в розетке «играет». Ровно 220 Вольт вам вряд ли придется увидеть при измерениях напряжения в розетках вашего дома:-)